แม้ปัจจุบันดาวเสาร์จะครองแชมป์มีดวงจันทร์บริวารมากที่สุดในระบบสุริยะ ด้วยจำนวน 82 ดวง แต่อดีตแชมป์อย่างดาวพฤหัสบดีที่มีดวงจันทร์บริวาร 79 ดวง ก็ใช่ว่าจะหมดเรื่องตื่นเต้น เพราะถึงจะรู้ว่ามีอยู่ แต่ก็มีบางดวงที่หายไปหาไม่เจอ และล่าสุดก็เพิ่งพบดาวจันทร์บริวารที่หายไปเพิ่ม ส่งผลให้ปัจจุบันเหลือดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดีเพียง ‘ดวงเดียว’ จาก 79 ดวงเท่านั้นที่ยังหาไม่เจอ!!
และที่น่าทึ่งไปกว่านั้นคนที่หาเจอล่าสุดนี้เป็นเพียงนักดาราศาสตร์สมัครเล่น ซึ่งเจ้าตัวยืนยันว่าแค่มีความสนใจตามล่า คุณเองก็ตามหาดวงจันทร์ที่หายไปได้!
นักดาราศาสตร์สมัครเล่นผู้นี้ขอใช้ชื่อเรียกสั้น ๆ ว่า เคนเนต (Kenneth) โดยก่อนหน้านี้มีดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดีที่ยังหายไปอยู่ 5 ดวง และเขาเป็นผู้ค้นพบไปถึง 4 ดวงด้วยกัน โดยข้อมูลที่เขาใช้ก็ไม่ใช่สิ่งที่หายากเลย เพราะเป็นข้อมูลที่เผยแพร่สู่สาธารณะ ที่ใคร ๆ ก็โหลดมาตามหาดวงจันทร์ได้เช่นกัน
แต่เพราะอะไรมันถึงหายไป ทำไมเรารู้ว่ามีอยู่แต่หาไม่เจอ เรามาทำความรู้จักดวงจันทร์เจ้าปัญหากันสักหน่อย
เหตุที่ทำให้ดวงจันทร์หายไป
แรกเริ่มเดิมที ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีที่หายไปนี้ คือเหล่าดวงจันทร์ที่อยู่ในกรุ๊ปดวงจันทร์ดวงเล็ก 23 ดวง โดยขนาดที่เรียกว่าเล็กนี้คือมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 – 4 กิโลเมตร ตามที่ สกอตต์ เชปพาร์ด (Scott Sheppard) และทีมงาน จากสถาบันวิทยาศาสตร์คาร์เนกี (Carnegie Institution for Science) รายงานไว้เมื่อปี 2003
ดวงจันทร์หลายดวงที่หายไปนี้ ต่อมาก็ถูกค้นพบขึ้นเรื่อย ๆ จนเดือนพฤศจิกายนที่ผ่านมา เหลือดาวบริวารของดาวพฤหัสบดีที่ยังคงหายไปอยู่เพียง 5 ดวงเท่านั้น สาเหตุที่มันหายไปก็เพราะขนาดที่เล็กมาก มองเห็นได้เพียงเลือนรางจากกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ แถมที่ว่าเห็นเพียงเลือนราง ยังเห็นได้แค่ปีละเดือน เมื่อดาวพฤหัสบดีเข้าใกล้โลกเท่านั้นด้วย และเพราะการสังเกตการณ์ก่อนหน้าเป็นไปอย่างจำกัด ทำให้วงโคจรของมันไม่เป็นที่แน่ชัด ทำให้ยากต่อการคาดการณ์ตำแหน่งขึ้นไปอีก
การตามล่าดวงจันทร์ที่หายไป
เพราะได้แรงบันดาลใจจากเส้นทางการเคลื่อนของดาวบริวารสองดวงที่ค้นพบโดยนักดาราศาสตร์มืออาชีพในเดือนพฤศจิกายน คือ S/2003 J 16 in MPEC 2020 V10 และ S/2003 J 9 in MPEC 2020 V19 เคนเนตจึงคิดลองตามหาดวงจันทร์ที่หายไปดูบ้าง
ในภาพดาวพฤหัสบดีอยู่ทางด้านซ้ายบน ซึ่งภาพนี้เห็นดวงจันทร์ Valetudo ได้ชัดเด่นออกมาจากภาพดวงดาวในฉากหลัง
Credit: carnegiescience.edu
เพราะนักดาราศาสตร์พบดวงจันทร์จากภาพที่บันทึกไว้ในช่วงปี 2010 จนถึง 2018 เคนเนตจึงเริ่มต้นด้วยภาพเช่นกัน เขาลองค้นข้อมูลจากศูนย์ข้อมูลทางดาราศาสตร์ของแคนาดาที่ชื่อว่า คลังภาพวัตถุในระบบสุริยะ (Solar System Object Image Search: SSOIS) และพบว่าภาพของดาวบริวารของดาวพฤหัสบดีที่ดีที่สุดมาจากกล้องโทรทรรศน์แคนาดา-ฝรั่งเศส-ฮาวายขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.6 เมตร
แค่เพียงค้นหาชื่อวัตถุ ระบบก็ค้นหาภาพไฟล์ RAW ที่น่าจะมีวัตถุนั้นอยู่ขึ้นมา จากนั้น ก็ค้นหาในภาพที่ครอบคลุมพื้นที่ที่ดวงจันทร์ควรจะอยู่ โดยอิงกับข้อมูลคาบการโคจร และขยายฐานการหาในพื้นที่นั้น ด้วยการเลือกดูช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้น ทำให้เขาได้ภาพของเจ้าดวงจันทร์เพิ่มขึ้นมาเรื่อย ๆ โดยแต่ละภาพมีขนาดประมาณ 300 เมกะไบต์ และนั่นทำให้เขาเสียเวลาส่วนใหญ่ไปกับการดาวน์โหลด แต่ไม่ใช่ว่าได้ภาพมาแล้วหา และจะจบแค่นั้น
เคนเนตยังนำภาพที่พบมาเรียงต่อกันในโปรแกรม World Coordinate System ที่ทำให้เขาจับคู่กับดวงดาวที่อ้างอิงหรือคาดว่าหายไปได้ ใช้ Aladin Sky Atlas ช่วยวัดตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของวัตถุ และใช้ Find_Orb software เพื่อคำนวณวงโคจรของมันรอบดาวพฤหัสบดี
แผนภาพแสดงเส้นทางการโคจรของดาวบริวารของดาวพฤหัสบดีทั้ง 79 ดวง
แบ่งตามประเภทหรือกลุ่มของดวงจันทร์ตามลักษณะการโคจรใกล้-ไกล ส่วนสีเขียวนั่นคือวงโคจรของดวงจันทร์ Valetudo ที่พบในปี 2018
Credit : Carnegie Inst. for Science / Roberto Molar Candanosa
(อ่านต่อหน้า 2 คลิกด้านล่างเลย)
แม้ข้อมูล ภาพถ่าย และโปรแกรมช่วยวิเคราะห์จะเป็นของฟรีที่ประชาชนทั่วไปสามารถดาวน์โหลดนำไปใช้งานได้ แต่งานนี้ก็ไม่ใช่เรื่องง่าย แซม ดีน (Sam Deen) นักดาราศาสตร์สมัครเล่นอีกคนหนึ่งให้ความเห็นว่า กระบวนการค่อนข้างยุ่งยาก และการเข้าถึงข้อมูลก็ไม่ค่อยเป็นมิตรกับผู้ใช้งานเท่าไหร่ อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องที่ดีที่ทุกวันนี้มีกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่คอยถ่ายภาพ และบันทึกข้อมูลให้เราอยู่ทุกค่ำคืน
“ปัจจุบัน มีคนใช้แหล่งข้อมูลน้อยมาก แต่จริง ๆ แล้วเรื่องนี้ เป็นเรื่องที่ใคร ๆ ก็ทำได้ หากทุ่มเทเวลาให้” ดีนกล่าว
ในที่สุดก็พบ…
เมื่อวันที่ 6 ธันวาคม 2020 เคนเนตเริ่มมองหา ‘S/2003 J 23’ เพราะมันมีคาบการโคจรที่ดูเสถียรน้อยที่สุดในบรรดา 5 ดวงจันทร์ที่หายไป และภายใน 3 วัน เขาพบการสังเกตการณ์เพิ่มเติมที่เกิดขึ้นในช่วงเดือนมีนาคมจนถึงธันวาคม 2003 และอีกครั้งในเดือนกุมภาพันธ์ 2017
ส่วนฉากหลังที่เป็นวงขาว ๆ คือกาแล็กซีต่าง ๆ
Credit: CFHT / OSSOS / B. Gladman
จากนั้น เขาจึงมุ่งไปหาเป้าหมายใหม่อีก 2 ดวง นั่นก็คือ ‘S/2003 J 2’ ดวงจันทร์ที่เคยเชื่อกันว่าเป็นดวงจันทร์ที่อยู่ห่างดาวพฤหัสบดีที่สุด และ ‘S/2003 J 12’ ดวงจันทร์บริวารที่เคยคิดกันว่า เป็นดวงที่อยู่ในสุด (Innermost) ที่มี ‘วงโคจรสวนทาง (Retrograde orbit)’ หรือ การโคจรรอบดาวเคราะห์ในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางที่มันหมุนรอบตัวเอง
แต่จากภาพที่เคนเนตค้นพบเผยให้เรารู้ว่า เส้นทางการโคจรของมันธรรมดากว่านั้นมาก ทำให้ดวงจันทร์ทั้ง 2 ดวงถูกจัดให้อยู่ในหมวดหมู่ อนันเก (Ananke group of retrograde moons) ที่รวบรวมดวงจันทร์ที่มีการโคจรแบบสวนทางรอบดาวพฤหัสบดี ด้วยระยะห่างระหว่าง 19.3 ถึง 22.7 Gm (1 Gm = 1,000,000 กิโลเมตร) ที่ความเอียงทำมุมประมาณ 150°
ต่อจากนั้น เขาใช้เวลาอีก 10 วัน ค้นพบดวงจันทร์ที่หายไปดวงที่ 4 ‘S/2003 J 4’ จากนั้นจึงรายงานผลไปที่ศูนย์ดาวเคราะห์ดวงเล็ก (Minor Planet Center)
ภาพนี้แสดงวงโคจรของดวงจันทร์ที่หายไปเทียบกับเส้นทางวงโคจรใหม่ที่เคนเนตประมวลออกมา
ซึ่งมีความต่างกันเพียงเล็กน้อย แต่ก็นำมาสู่การค้นพบได้
Credit: Kenneth
สำหรับดวงจันทร์ดวงสุดท้ายนั้นยังคงไร้วี่แวว เคนเนตใช้เวลาสิบกว่าวัน ตรวจหา ‘S/2003 J 10’ จากภาพ เขาพบเส้นทางของดวงจันทร์ที่กินระยะเวลา 2 เดือน ข้อมูลนี้ชี้ให้เห็นว่าดวงจันทร์นี้เป็นหนึ่งกลุ่มดวงจันทร์ Carme ขนาดเล็ก (Carme group คือกลุ่มของดวงจันทร์บริวารที่มีวงโคจรสวนทาง ซึ่งมีเส้นทางการโคจรแบบเดียวกับ Carme ดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดีที่มีขนาดใหญ่ที่สุดของกลุ่ม และเชื่อกันว่ามีต้นกำเนิดมาจากที่เดียวกัน) แต่ความไม่แน่นอนในวงโคจรของดวงจันทร์นั้น มากเกินกว่าที่จะคาดเดาได้ว่าตอนนี้ดวงจันทร์อยู่ที่ใด
ในขณะเดียวกัน เชปพาร์ดเองก็ค้นพบ ‘S/2003 J’ และ ‘S/2003 J 23’ เช่นเดียวกัน แต่การรายงานผลของเขาตกค้างอยู่ในข้อตอนของศูนย์ดาวเคราะห์ดวงเล็ก เคนเนตจึงถือเป็นผู้ค้นพบก่อนในกรณีนี้
จุดแสงรำไรในห้วงอวกาศอันกว้างใหญ่
แม้จะพ่ายให้กับกระบวนการที่ล่าช้า แต่เชปพาร์ดก็ยอมรับว่าความพยายามของเคนเนตน่าประทับใจมาก “มันน่าประทับใจที่เคนเนตสามารถนำข้อมูลเก่ากว่ามาใช้ได้ เพราะภาพนั้นเลือนมาก และภาพจากปี 2001 ก็ไม่ดีเท่ากับภาพปี 2003”
ภาพแอนิเมชันแสดงให้เห็นการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์เล็กจิ๋วที่สังเกตได้ค่อนข้างยาก
Credit: CFHT / OSSOS / B. Gladman
ความพร่าเลือนไม่ใช่อุปสรรคเดียวของการตามหาดวงจันทร์ดวงจ้อยของดาวพฤหัสบดีเท่านั้น คาบการโคจรของพวกมันยังกว้างมาก ๆ บางดวงเคลื่อนที่ไปไกลถึง 0.35 AU (Astronomical unit – หน่วยวัดระยะทางดาราศาสตร์ 1 AU มีขนาดเท่ากับระยะห่างจากโลกถึงดวงอาทิตย์) หรือ 50 ล้านกิโลเมตรจากดาวพฤหัสบดี นั่นหมายความว่า เราต้องหาเจ้าดาวซึ่งเป็นจุดเล็ก ๆ นี่ในพื้นที่ที่กว้างใหญ่ไพศาลมาก ๆ ประหนึ่งหางมเข็มในมหาสมุทรเลยทีเดียว …ช่างน่านับถือความเพียรของเคนเนตจริง ๆ
(อ่านต่อหน้า 3 คลิกด้านล่างเลย)
เหลืออีกดวง ใครอยากค้นพบ อย่าลืมบทเรียนจากเคนเนตกัน!
นอกจากความเพียรแล้ว จากเรื่องนี้เรายังได้เห็นอะไรอีกบ้าง
ดวงจันทร์ที่โคจรอยู่ห่างจากดาวพฤหัสบดี หรือ ดวงจันทร์วงนอก (Outer Moon) นั้น ส่วนใหญ่มีขนาดเล็ก และมีวงโคจรสวนทาง คือเคลื่อนที่รอบดาวพฤหัสบดีในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของตัวมันเอง ทั้งยังมีการโคจรที่เป็นรูปวงรียาว (Highly eccentric) เอียงไปตามระนาบของระบบสุริยะ
ดวงจันทร์เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นหนึ่งในสี่กลุ่มดวงจันทร์ที่มีชื่อเรียกเฉพาะ โดยแต่ละกลุ่มจะประกอบด้วยดวงจันทร์ขนาดใหญ่ 1 ดวง และดวงจันทร์ขนาดเล็กอีกมากมาย คาดกันว่า ดวงจันทร์ที่มีขนาดเล็กกว่า น่าจะเป็นชิ้นส่วนที่แตกออกระหว่างการชนกับวัตถุอื่นที่ลอยผ่านมา
แล้วทำไมเราถึงต้องมาตามล่าหาดวงจันทร์ที่หายไปกันด้วยล่ะ? แน่นอนว่าคำว่า ‘ค้นพบ’ เป็นสิ่งกระตุ้นชั้นเยี่ยมให้เราได้ออกตามล่าหาอะไรบางอย่าง แต่ที่จริงแล้ว การค้นพบที่ว่า ไม่ใช่เพียงแค่พบแล้วจบไป ดวงจันทร์ที่พบนี้ จะช่วยตอบคำถามเกี่ยวกับวิวัฒนาการของระบบสุริยะ ทำให้เราเข้าใจว่าดวงดาวที่เป็นอยู่ทุกวันนี้มีที่มาอย่างไรด้วย
ใครที่สนใจก็ต้องไปตามล่าดวงจันทร์ที่หายไปกันดู …ไม่แน่ คุณอาจจะเป็นผู้ค้นพบดวงจันทร์ดวงสุดท้ายนี้ก็ได้นะ
หรือถ้ารู้สึกว่าไม่น่าจะตามหาได้เจอก่อนคนอื่น ก็ลองฝึกปรือวิธีหาไปพลาง ๆ ก่อน เพราะงานวิจัยล่าสุดเมื่อปลายปีที่แล้วของนักดาราศาสตร์ชาวแคนนาดาก็ประเมินเอาไว้ว่า เผลอ ๆ ดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดีอาจจะมีถึง 600 ดวงเลยก็เป็นได้….แค่เรายังไม่พบพวกมันเท่านั้นเองงงง
อ้างอิง
Sky & Telescope1 / Sky & Telescope2
พิสูจน์อักษร : สุชยา เกษจำรัส