เมื่อวันที่ 28 มิถุนายนที่ผ่านมา ได้มีการเปิดเผยว่า วัตถุทางดาราศาสตร์ข้ามระบบสุริยะ โอมัวมัว หลังจากสวิงออกจากดวงอาทิตย์ไปแล้ว พบว่า วัตถุนี้มีการเดินทางด้วยความเร่ง ซึ่งทำให้เกิดกระแสข่าวที่ว่า หรือ วัตถุที่เดินทางข้ามระบบสุริยะนี้จะเป็นยานอวกาศ!? เรามาเรียนรู้ไปด้วยกันว่า พฤติกรรมการตรวจพบความเร่งนี้ มีขนาดนัยสำคัญเท่าไร และเกิดได้จากสาเหตุอะไรบ้าง
จากข้อมูลจำลองของนาซ่า ระบุว่า พิกัดของโอมัวมัว นับจากช่วงเดือนตุลาคมที่เราค้นพบ จน ณ วันที่ 2 มกราคม 2018 มันเดินทางไกลกว่าที่เราคำนวณไว้ถึง 40,000 กิโลเมตร[1] ระยะทางนี้ ถ้าเราตีเป็นค่าเฉลี่ยการเดินทางตลอด 60 วัน เราจะกล่าวได้ว่า วัตถุนี้ จะต้องมีความเร่งเฉลี่ยตลอดช่วง 3 ไมครอนต่อวินาทีกำลังสอง (3/1,000,000 ของเมตร) และมีความเร็วมากกว่าที่เราทำนายไว้ถึง 15 เมตรต่อวินาที ความเบี่ยงเบนนี้คิดเป็นแค่ 0.02% ของความเร็วของมันที่ 87 กิโลเมตรต่อวินาที[2] ดังนั้น ที่เห็นข่าวในไทยจะมีว่าไปถึงว่ามันเร่งความเร็วเปลี่ยนทิศทาง มันก็เวิ่นเว้อเกินไป เพราะความเร่งนี้ ไม่ได้มากมายเป็นยานอวกาศ และยิ่งถ้ามันเป็นยานอวกาศละก็ การที่มันเดินทางไปควงตัวเองไปนอกแกนทิศทางการเคลื่อนไหว มันคงไม่ใช่เรื่องสบายของผู้โดยสารสักเท่าไรละน่ะ
"แล้วยังงี้ ความเร่งตรงนี้ เกิดขึ้นมาได้อย่างไร"
ปัญหาสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์น่าจะมองโอมัวมัวผิดไปคือเราคิดว่ามันเป็นอุกกาบาต แต่พฤติกรรมของการมีความเร่งนี้เป็นลักษณะของดาวหาง พื้นผิวดาวหาง เมื่อได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์มันจะระเหิดกลายเป็นไอ และด้วยสมการโมเมนตั้ม การที่วัตถุด้านที่หันเข้าหาดาวหางกลายเป็นไอและขยายตัวผลักดาวหาง มันจะเกิดเป็นแรงขับแบบเดียวกับจรวดขับดัน เช่นกรณีของดาวหางฮัลเลย์ ทุกรอบที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มันจะมีการเสียมวลจากการระเหิดนี้ในช่วง 0.1% ทุกรอบ และทำให้มันมีความเร่งเวลาเดินทางออกจากดวงอาทิตย์
สำหรับการที่เราไม่สังเกตเห็นหางของโอมัวมัว ทั้งที่ ดาวหางเวลาที่มันมีการระเหิด เราจะเห็นละอองของการระเหิดออกมาเป็นหางยาวบนฟากฟ้า ตรงนี้ บางทีอาจเป็นเพราะวัสดุของโอมัวมัวอาจไม่ใช่น้ำแข็งแต่เป็นก๊าซเช่น คาร์บอนไดออกไซด์ หรือ คาร์บอนมอนอกไซด์ และอาจมีฝุ่นปนอยู่น้อยมากทำให้เวลาที่มันระเหิดออกมาไม่เกิดการไอออไนซ์ให้เห็นเป็นเปลวหาง
สำหรับเคส โฮมัวมัว เพจ Darth Prin ได้ลองคำนวณเล่นๆโดยอาศัยสมการ Tsiolkovsky สมมุติให้ โอมัวมัวเป็นน้ำแข็งแห้ง และสมมุติความเร็วของก๊าซที่ระเหิดออกมาที่ 1 กิโลเมตรต่อวินาที[3] ดาวหางโอมัวมัวจะมีการสูญเสียมวลเป็นปริมาณ 1.5% ของมวลทั้งหมดของมัน ซึ่งน่าจะสอดคล้องกับการที่เราสันนิฐานว่ามันประกอบขึ้นจากคาร์บอนไดออกไซด์ หรือ คาร์บอนมอนออกไซด์ เพราะก๊าซทั้งคู่ระเหิดง่ายกว่าน้ำ มันจึงน่าจะเสียมวลมากกว่าดาวหางที่ประกอบขึ้นจากฝุ่นและน้ำแข็งอย่างที่เรามักพบเจอกันในระบบสุริยะของเรา
-----------------------------------------------
[1]
https://www.theweathernetwork.com/news/articles/interstellar-asteroid-oumuamua-comet-hayabusa-2-arrives-asteroid-ryugu-complex-organics-enceladus-ocean-saturn/105688
[2]
https://www.nasa.gov/feature/jpl/chasing-oumuamua
[3]
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-82971-0_31
Oumuamua กับความเร่งปริศนา
เมื่อวันที่ 28 มิถุนายนที่ผ่านมา ได้มีการเปิดเผยว่า วัตถุทางดาราศาสตร์ข้ามระบบสุริยะ โอมัวมัว หลังจากสวิงออกจากดวงอาทิตย์ไปแล้ว พบว่า วัตถุนี้มีการเดินทางด้วยความเร่ง ซึ่งทำให้เกิดกระแสข่าวที่ว่า หรือ วัตถุที่เดินทางข้ามระบบสุริยะนี้จะเป็นยานอวกาศ!? เรามาเรียนรู้ไปด้วยกันว่า พฤติกรรมการตรวจพบความเร่งนี้ มีขนาดนัยสำคัญเท่าไร และเกิดได้จากสาเหตุอะไรบ้าง
จากข้อมูลจำลองของนาซ่า ระบุว่า พิกัดของโอมัวมัว นับจากช่วงเดือนตุลาคมที่เราค้นพบ จน ณ วันที่ 2 มกราคม 2018 มันเดินทางไกลกว่าที่เราคำนวณไว้ถึง 40,000 กิโลเมตร[1] ระยะทางนี้ ถ้าเราตีเป็นค่าเฉลี่ยการเดินทางตลอด 60 วัน เราจะกล่าวได้ว่า วัตถุนี้ จะต้องมีความเร่งเฉลี่ยตลอดช่วง 3 ไมครอนต่อวินาทีกำลังสอง (3/1,000,000 ของเมตร) และมีความเร็วมากกว่าที่เราทำนายไว้ถึง 15 เมตรต่อวินาที ความเบี่ยงเบนนี้คิดเป็นแค่ 0.02% ของความเร็วของมันที่ 87 กิโลเมตรต่อวินาที[2] ดังนั้น ที่เห็นข่าวในไทยจะมีว่าไปถึงว่ามันเร่งความเร็วเปลี่ยนทิศทาง มันก็เวิ่นเว้อเกินไป เพราะความเร่งนี้ ไม่ได้มากมายเป็นยานอวกาศ และยิ่งถ้ามันเป็นยานอวกาศละก็ การที่มันเดินทางไปควงตัวเองไปนอกแกนทิศทางการเคลื่อนไหว มันคงไม่ใช่เรื่องสบายของผู้โดยสารสักเท่าไรละน่ะ
"แล้วยังงี้ ความเร่งตรงนี้ เกิดขึ้นมาได้อย่างไร"
ปัญหาสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์น่าจะมองโอมัวมัวผิดไปคือเราคิดว่ามันเป็นอุกกาบาต แต่พฤติกรรมของการมีความเร่งนี้เป็นลักษณะของดาวหาง พื้นผิวดาวหาง เมื่อได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์มันจะระเหิดกลายเป็นไอ และด้วยสมการโมเมนตั้ม การที่วัตถุด้านที่หันเข้าหาดาวหางกลายเป็นไอและขยายตัวผลักดาวหาง มันจะเกิดเป็นแรงขับแบบเดียวกับจรวดขับดัน เช่นกรณีของดาวหางฮัลเลย์ ทุกรอบที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มันจะมีการเสียมวลจากการระเหิดนี้ในช่วง 0.1% ทุกรอบ และทำให้มันมีความเร่งเวลาเดินทางออกจากดวงอาทิตย์
สำหรับการที่เราไม่สังเกตเห็นหางของโอมัวมัว ทั้งที่ ดาวหางเวลาที่มันมีการระเหิด เราจะเห็นละอองของการระเหิดออกมาเป็นหางยาวบนฟากฟ้า ตรงนี้ บางทีอาจเป็นเพราะวัสดุของโอมัวมัวอาจไม่ใช่น้ำแข็งแต่เป็นก๊าซเช่น คาร์บอนไดออกไซด์ หรือ คาร์บอนมอนอกไซด์ และอาจมีฝุ่นปนอยู่น้อยมากทำให้เวลาที่มันระเหิดออกมาไม่เกิดการไอออไนซ์ให้เห็นเป็นเปลวหาง
สำหรับเคส โฮมัวมัว เพจ Darth Prin ได้ลองคำนวณเล่นๆโดยอาศัยสมการ Tsiolkovsky สมมุติให้ โอมัวมัวเป็นน้ำแข็งแห้ง และสมมุติความเร็วของก๊าซที่ระเหิดออกมาที่ 1 กิโลเมตรต่อวินาที[3] ดาวหางโอมัวมัวจะมีการสูญเสียมวลเป็นปริมาณ 1.5% ของมวลทั้งหมดของมัน ซึ่งน่าจะสอดคล้องกับการที่เราสันนิฐานว่ามันประกอบขึ้นจากคาร์บอนไดออกไซด์ หรือ คาร์บอนมอนออกไซด์ เพราะก๊าซทั้งคู่ระเหิดง่ายกว่าน้ำ มันจึงน่าจะเสียมวลมากกว่าดาวหางที่ประกอบขึ้นจากฝุ่นและน้ำแข็งอย่างที่เรามักพบเจอกันในระบบสุริยะของเรา
-----------------------------------------------
[1] https://www.theweathernetwork.com/news/articles/interstellar-asteroid-oumuamua-comet-hayabusa-2-arrives-asteroid-ryugu-complex-organics-enceladus-ocean-saturn/105688
[2] https://www.nasa.gov/feature/jpl/chasing-oumuamua
[3] https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-82971-0_31