นักดาราศาสตร์ตรวจพบบรรยากาศบนวัตถุน้ำแข็งที่อยู่เลยดาวเนปจูนในระบบสุริยะ

นักดาราศาสตร์ได้ยืนยันการมีอยู่ของชั้นบรรยากาศบางๆ รอบวัตถุน้ำแข็งที่โคจรอยู่เหนือดาวเนปจูน เทห์ฟากฟ้าซึ่งจัดอยู่ในบัญชี (612533) 2002 XV93 มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 500 กิโลเมตร การตรวจจับเกิดขึ้นในระหว่างเหตุการณ์การบดบังดาวฤกษ์ เมื่อวัตถุผ่านหน้าดาวฤกษ์ที่อยู่ด้านหลัง ช่วยให้นักวิจัยสามารถวัดความแปรผันของแสงและยืนยันการมีอยู่ของก๊าซรอบๆ ดาวฤกษ์นั้นได้

การค้นพบนี้ถือเป็นก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจโลกน้ำแข็งของระบบสุริยะชั้นนอก ก่อนหน้านั้น มีเพียงดาวเนปจูนเท่านั้นที่ยังคงรักษาชั้นบรรยากาศที่ตรวจพบได้ในพื้นที่ห่างไกลนี้ การค้นพบนี้เปิดโอกาสใหม่ๆ ให้กับการศึกษาเกี่ยวกับการก่อตัวและวิวัฒนาการของวัตถุขนาดเล็กในแถบไคเปอร์และอื่นๆ ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Nature Astronomy เมื่อเดือนที่แล้ว

ลักษณะของวัตถุและวงโคจรของมัน

วัตถุ (612533) 2002 XV93 ทำการปฏิวัติรอบดวงอาทิตย์หนึ่งครั้งทุกๆ 247 ปี ในขณะที่สังเกตการณ์ อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 55 พันล้านกิโลเมตร หรือประมาณ 37 หน่วยดาราศาสตร์ ระยะทางเฉลี่ยของวงโคจรคือ 39.6 หน่วยดาราศาสตร์ ซึ่งแปรผันระหว่าง 34.6 AU ที่จุดที่ใกล้ที่สุด และ 44.6 AU ที่จุดที่ไกลที่สุด

• เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 500 กิโลเมตร
• ที่ตั้งในแถบไคเปอร์ ซึ่งเป็นบริเวณที่มีมวลน้ำแข็ง
• องค์ประกอบที่เป็นไปได้ ได้แก่ น้ำ น้ำแข็ง หิน และสารประกอบอินทรีย์
• กำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อน

นักวิจัยใช้หอดูดาวที่ตั้งอยู่ในเกียวโต นากาโนะ และฟุกุชิมะเพื่อทำการตรวจวัด เทคนิคการบังดาวฤกษ์ทำให้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในความส่องสว่างของดาวฤกษ์ที่อยู่ด้านหลังขณะที่วัตถุเคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์นั้นได้ วิธีนี้ทำให้สามารถวิเคราะห์คุณลักษณะของบรรยากาศที่ไม่สามารถตรวจจับด้วยวิธีอื่นได้

องค์ประกอบและกำเนิดของบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศที่ตรวจพบนั้นมีความบางมาก โดยมีความหนาแน่นน้อยกว่าชั้นบรรยากาศของโลกระหว่าง 500,000 ถึง 1 ล้านเท่า นอกจากนี้ยังมีบางกว่าบรรยากาศของดาวเนปจูนประมาณ 50 ถึง 100 เท่า นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าก๊าซอาจมีเทน ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และสารประกอบเคมีอื่นๆ ที่พบได้ทั่วไปในโลกน้ำแข็ง

ความเป็นไปได้ประการหนึ่งก็คือบรรยากาศจะถูกรักษาไว้โดยกิจกรรมการแช่แข็ง คล้ายกับภูเขาไฟน้ำแข็ง การแตกหักที่พื้นผิวจะทำให้ก๊าซจากภายในหลุดออกไปได้ โดยได้รับการสนับสนุนจากกระบวนการทางธรณีวิทยาภายใน คำอธิบายอีกประการหนึ่งชี้ไปที่เหตุการณ์ชั่วคราว เช่น การชนกับวัตถุขนาดเล็กและปล่อยก๊าซออกมา หากบรรยากาศสลายไปในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า การสังเกตการณ์ในอนาคตสามารถยืนยันได้ว่ากลไกใดกำลังทำงานอยู่

นัยต่อความรู้เกี่ยวกับระบบสุริยะ

การค้นพบนี้ได้เปลี่ยนแปลงความเข้าใจเกี่ยวกับวัตถุเย็นขนาดเล็กในระบบสุริยะไปอย่างมาก ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าวัตถุขนาดนี้ไม่สามารถกักเก็บบรรยากาศได้ การตรวจจับนี้แสดงให้เห็นว่าโลกขนาดเล็กสามารถรักษากิจกรรมทางธรณีวิทยาและกระบวนการบรรยากาศที่ซับซ้อนได้ การค้นพบนี้ปูทางไปสู่การตรวจสอบในอนาคตว่าวัตถุอื่นๆ ที่คล้ายกันนี้มีลักษณะคล้ายคลึงกันอีกกี่ชิ้น

แถบไคเปอร์ประกอบด้วยวัตถุน้ำแข็งหลายพันชิ้นที่ก่อตัวขึ้นในระบบสุริยะยุคแรก จนถึงขณะนี้ มีเพียงดาวเนปจูนเท่านั้นที่ยังคงรักษาชั้นบรรยากาศที่ตรวจพบได้ในบริเวณสุดขั้วนี้ การค้นพบครั้งใหม่นี้ชี้ให้เห็นว่าโลกใบเล็กอื่นๆ จำนวนมากอาจดำเนินกิจกรรมภายในหรือภายนอก ขยายความรู้เกี่ยวกับความหลากหลายของกระบวนการของดาวเคราะห์ในจักรวาลอันห่างไกล

การวิจัยด้วยหอดูดาวภาคพื้นดิน

นักดาราศาสตร์จากหอดูดาวแห่งชาติเป็นผู้นำการวิเคราะห์ ผู้เขียนหลักคือ อาริมัตสึ ยูกิ จากหอดูดาวอิชิงากิ ทีมวิจัยได้รวมข้อมูลที่ได้รับจากนักดาราศาสตร์มืออาชีพและสมัครเล่นระหว่างเหตุการณ์การบดบัง ความร่วมมือระหว่างประเทศทำให้สามารถรวบรวมข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับคุณลักษณะของวัตถุและบรรยากาศได้

วัตถุนี้ไม่มีชื่อสามัญที่เผยแพร่อย่างกว้างขวาง ภายในชุมชนวิทยาศาสตร์ เรียกง่าย ๆ ว่า XV93 ตามแบบแผนการตั้งชื่อของสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล การสังเกตการณ์ในอนาคตด้วยกล้องโทรทรรศน์และภารกิจอวกาศที่ทรงพลังยิ่งขึ้นอาจเปิดเผยรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับองค์ประกอบ โครงสร้างภายใน และพลวัตของชั้นบรรยากาศ ซึ่งมีส่วนช่วยให้เข้าใจโลกน้ำแข็งของระบบสุริยะชั้นนอกได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น