ดิน ฟ้า เวลา ดาว

“ ดาวเคราะห์ ” ศัพท์เก่า นิยามใหม่ เพื่อความเข้าใจที่ตรงกัน

ศิรามาศ โกมลจินดา

สวัสดีค่ะท่านผู้อ่านวารสารฟิสิกส์ไทยทุกท่าน ในโลกยุคโลกาภิวัตน์นี้สิ่งต่างๆช่างผ่านไปรวดเร็วเหลือเกินนะคะ ยังไม่ทันไร ปี 2007 ก็ผ่านไปแล้วถึงสองเดือน หวังว่าปีนี้จะเป็นปีที่ดีของท่านผู้อ่านทุกท่านนะคะ

ฉบับนี้ผู้เขียนขออนุญาตเขียนเรื่องในแวดวงดาราศาสตร์ที่ในช่วงที่ผ่านมาค่อนข้างจะได้รับความสนใจเป็นอย่างมากสำหรับทั้ง นักดาราศาสตร์ สื่อมวลชน และประชาชนทั่วไป ถึงแม้ว่าจะกล่าวถึงช้าไปหน่อย นั่นก็คือ เรื่องของการนิยามคำว่า “ ดาวเคราะห์ (planet)” และการเปลี่ยนแปลงฐานะของ ดาวพลูโต ซึ่งเกิดจากมติของสมาชิกสหพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติ

เชื่อว่าผู้อ่านทุกท่านคงจะรู้จักระบบสุริยะและดาวพลูโตกันเป็นอย่างดี อย่างไรก็ดีในที่นี้ ผู้เขียนขออธิบายสั้นๆเกี่ยวกับดาวพลูโต เพื่อความเข้าใจพื้นฐานที่ตรงกันก่อนค่ะ

ดาวพลูโตถูกค้นพบโดยบังเอิญโดย ดร . Clyde W. Tombaugh ในปี ค.ศ. 1930 จากการสำรวจท้องฟ้าเพื่อหาดาวเคราะห์ ที่ส่งผลกระทบต่อการเคลื่อนที่ของดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน แต่ภายหลังจากการค้นพบดาวพลูโต นักดาราศาสตร์กลับพบว่า ดาวพลูโตมีมวลน้อยมากจนไม่ได้มีผลต่อการเคลื่อนที่ของดาวยูเรนัสหรือดาวเนปจูนเลย และพบว่ามวลของดาวเนปจูนที่ ประมาณไว้นั้นแตกต่างจากความเป็นจริง จึงไม่จำเป็นที่จะต้องมีดาวเคราะห์หรือวัตถุใดมาส่งผลกระทบกับการเคลื่อนที่ของ ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน

ดร . Clyde W. Tombaugh ( 1906-1997) ผู้ค้นพบดาวพลูโต(ที่มา : Academy of Achievement )

 

ดาวพลูโตมีความพิเศษแตกต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นๆในระบบสุริยะหลายประการ ไม่ว่าจะเป็นขนาดที่เล็กมาก กล่าวคือ มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งในหกของโลก เล็กกว่าดวงจันทร์ประมาณสองในสามเท่า มีลักษณะเป็นของแข็ง ซึ่งต่าง จากดาวเคราะห์วงนอกดวงอื่นๆ วงโคจรของดาวพลูโตเป็นวงรี โดยมีวงโคจรอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ในช่วง 4.4-7.4 พันล้าน กิโลเมตร ทำให้วงโคจรของดาวพลูโตซ้อนทับกับวงโคจรของดาวเนปจูน และเอียงทำมุมประมาณ 17 องศากับระนาบสุริยะ นอกจากนี้ แครอน ( Charon ) (โปรดดูภาพประกอบที่หน้า 2) ซึ่งเป็นดวงจันทร์ของดาวพลูโต ก็มีขนาดใหญ่ถึงครึ่งหนึ่ง ของดาวพลูโต และวัตถุทั้งสองต่างก็โคจรรอบกันอย่างสัมพันธ์ ทำให้ตำแหน่งบนพื้นผิวของวัตถุทั้งสองที่หันเข้าหากันเป็น ตำแหน่งเดิมเสมอ วัตถุทั้งสองจึงเป็นเสมือนดาวเคราะห์คู่มากกว่าระบบดาวเคราะห์และดวงจันทร์

ด้วยความพิเศษเหล่านี้ทำให้มีการถกเถียงสถานะการเป็นดาวเคราะห์ของพลูโตกันมาเป็นเวลานาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ มีการค้นพบวัตถุในแถบไคเปอร์เพิ่มเติม เช่น 2003 UB 313 (ซึ่งมีชื่อในภายหลังว่า อีริส (Eris)) โดย Mike Brown, Chad Trujillo และ David Rabinowitz โดยใช้ข้อมูลที่ได้จากการสังเกตการณ์จากหอดูดาวพาโลมา ในปี ค.ศ. 2003 ข้อมูลจาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลแสดงให้เห็นว่า 2003 UB 313 มีขนาดใกล้เคียงกับพลูโต หรือ 2003 VB 12 หรือ เซดนา  (Sedna) ที่มีขนาดประมาณครึ่งหนึ่งของพลูโต (และถูกค้นพบโดยทีมนักดาราศาสตร์เดียวกันกับอีริส)

การถกเถียงเกี่ยวกับสถานะของเทหวัตถุนี้ได้เคยเกิดขึ้นครั้งหนึ่งในอดีต เมื่อมีการค้นพบวัตถุในแถบดาวเคราะห์น้อย เช่นเซเรสในปี ค.ศ. 1801 (และพาลลาส จูโน และเวสตาในเวลาต่อมา) เมื่อสมาชิกของระบบสุริยะมีมากขึ้น ในปี ค.ศ. 1852 จึงได้เกิดการนิยามความหมายเพื่อแบ่งแยก ดาวเคราะห์ (ซึ่งมีเจ็ดดวงตั้งแต่ ดาวพุธ ถึง ดาวยูเรนัส) ออกจากดาวเคราะห์น้อย (asteroids) (ซึ่งเป็นวัตถุที่อยู่ในบริเวณแถบดาวเคราะห์น้อย ซึ่งในปัจจุบันถูกค้นพบแล้วมากกว่าสามแสนสี่หมื่นดวง) และด้วย นิยามนี้เองที่ทำให้พลูโตกลายเป็นดาวเคราะห์ดวงที่เก้าในระบบสุริยะ และในปัจจุบันตามพื้นฐานนิยามเดิม ดาวเคราะห์ในระบบ สุริยะได้กลายเป็นสิบสองดวง และนักดาราศาสตร์คาดว่า จำนวนดาวเคราะห์ในระบบสุริยะจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆตามเทคโนโลยีการ สำรวจอวกาศที่พัฒนามากขึ้นและสำรวจได้ไกลออกไปมากขึ้น ดังนั้น สหพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติ ( International Astronomical Union ) จึงได้ตั้งคณะกรรมการขึ้นมาชุดหนึ่งเพื่อหาข้อสรุปเกี่ยวกับนิยามของคำว่า “ ดาวเคราะห์ ” ประกอบไปด้วย Prof. Owen Gingerich จาก Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics นักประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์, Prof. Richard Binzel จาก MIT ผู้เชี่ยวชาญด้านดาวเคราะห์น้อยและวัตถุในแถบไคเปอร์, Prof. André Brahic จาก Université Denis Dinherot ผู้ร่วมค้นพบวงแหวนของดาวเนปจูน, Assoc. Prof. Junichi Watanabe จาก NAOJ, Dr Iwan Williams จาก Queen Mary University of London ผู้เชี่ยวชาญด้านกลศาสตร์ของระบบสุริยะ, Dava Sobel ผู้เขียนหนังสือ Longitude, The Planets และ Galileo's Daughter และ Dr Catherine Cesarsky ผู้อำนวยการ ESO และประธานสหพันธ์ฯ ซึ่งคณะกรรมการ เหล่านี้ต่างก็เป็นที่รู้จักในวงการดาราศาสตร์ แวดวงการศึกษาและสื่อสารมวลชนเป็นอย่างดี

ข้อเสนอเกี่ยวกับนิยามของ “ ดาวเคราะห์ ” ถูกนำมาพิจารณาในการประชุมใหญ่สามัญของสหพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติครั้งที่ 26 (26 th IAU General Assembly) ที่จัดขึ้นระหว่างวันที่ 15-25 สิงหาคมปีที่ผ่านมา ณ กรุงปราก ประเทศสาธารณรัฐเชค โดยมีนักดาราศาสตร์จากทั่วโลกกว่า 2,400 คน เข้าร่วมในการประชุม (ในการประชุมเดียวกันนี้เองที่ประเทศไทยได้รับ การลงมติตอบรับให้เข้าร่วมเป็นประเทศสมาชิกสหพันธ์) โดยในขั้นต้นนั้น คณะกรรมการฯได้นำเสนอนิยามโดยจัดให้ “planet” เป็น วัตถุที่

(ก) มีมวลมากพอที่จะคงสภาพเป็นวัตถุ(เกือบ)ทรงกลมได้ ( เชิงอรรถที่ 1 : โดยทั่วไปจะใช้กับวัตถุที่มีมวลมากกว่า 5 × 10 20 กิโลกรัม และมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 800 กิโลเมตร วัตถุที่มีขนาดใกล้เคียงกับค่าจำกัดนี้จะถูกพิจารณาโดยสหพันธ์เป็น กรณีไป)

(ข) โคจรรอบดาวฤกษ์และไม่ได้เป็นดาวฤกษ์หรือดาวบริวารของดาวเคราะห์ ( เชิงอรรถที่ 2 : สำหรับระบบพหุวัตถุ เทหวัตถุหลัก จะถูกจัดเป็นดาวเคราะห์หากมีคุณสมบัติตามนิยามของ “planet” ข้างต้น เทหวัตถุที่เหลือจะถูกจัดเป็นดาวเคราะห์หากมีคุณ สมบัติตามนิยามของ “planet” และศูนย์กลางมวลของระบบอยู่ภายนอกเทหวัตถุหลัก เทหวัตถุอื่นๆที่ไม่มีคุณสมบัติดังกล่าว จะถูกจัดเป็นดาวบริวาร ภายใต้เงื่อนไขนี้ แครอนเป็นดาวเคราะห์ และระบบพลูโต-แครอน จะเป็นดาวเคราะห์คู่)

และเสนอให้ใช้คำว่า “classical planet” สำหรับดาวเคราะห์แปดดวงที่ค้นพบก่อนปี ค.ศ. 1900 ซึ่งโคจรเป็นรูปเกือบกลมใกล้ กับระนาบสุริยะ ส่วนวัตถุอื่นๆที่โคจรรอบดวงอาทิตย์และมีขนาดเล็กกว่าดาวพุธ เช่น เซเรส ซึ่งจัดเป็น “planet” ตามนิยาม ข้างต้น ให้เรียกว่า “dwarf planet” เพื่อให้เกิดการแบ่งแยกด้วยเหตุผลทางประวัติศาสตร์ ( เชิงอรรถที่ 3 : ถ้าพาลลาส, เวสตา และไฮกีอา ถูกค้นพบว่าเป็นไปตามนิยามข้างต้น ให้จัดอยู่ในกลุ่มนี้) ส่วน พลูโตจัดเป็น “planet” ตามนิยามข้างต้นเช่นเดียวกัน กับวัตถุที่อยู่นอกวงโคจรของดาวเนปจูน (Trans-Neptunian Objects) วัตถุเหล่านี้มีวงโคจรเป็นรูปรีที่เอียงทำมุมกับระนาบสุริยะ และมีคาบนานกว่า 200 ปี ให้จัดวัตถุเหล่านี้อยู่ในกลุ่ม “plutons” โดยมีพลูโตเป็นต้นแบบ และ วัตถุอื่นๆที่ไม่จัดอยู่ในกลุ่มใดๆ ข้างต้น ให้จัดอยู่ในกลุ่ม “Small Solar Systems Bodies” (เชิงอรรถที่ 4 อันประกอบไปด้วย near-Earth objects, ดาวเคราะห์น้อยรอบดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเนปจูน, วัตถุขนาดเล็กอื่นๆ ( Centaurs, Trojan) และดาวหาง และยกเลิกคำว่า “minor planet” )

ตามข้อเสนอข้างต้นนี้ ระบบสุริยะ จะมี “planet” ทั้งสิ้น 12 ดวง (ได้แก่ ตั้งแต่ดาวพุธถึงดาวเนปจูน เป็น classical planets, เซเรส เป็น dwarf planet เช่นเดียวกันกับ พลูโต แครอน และอีริส ซึ่งสามดวงหลังนี้จัดอยู่ในกลุ่ม pluton ) ซึ่งภายหลังการ นำเสนอนิยามข้างต้นได้เกิดการวิพากษ์วิจารณ์จากนักดาราศาสตร์ที่เข้าร่วมประชุม โดยเสียงส่วนใหญ่เห็นว่า จากนิยาม ดังกล่าวทำให้เซเรสและแครอนเป็นดาวเคราะห์ และจำนวนของ “planet” จะมีมากขึ้นเรื่อยๆ จะทำให้เกิดความสับสน และข้อเสนอดังกล่าวยังมีความไม่ชัดเจนหลายประการ เช่น การนิยามตำแหน่งศูนย์กลางมวลร่วม การใช้คำว่า “pluton” ซึ่งมีความหมายอื่นในทางธรณีวิทยา

ดังนั้น คณะกรรมการจึงได้จัดให้เกิดการอภิปรายเปิด ซึ่งนำไปสู่ นิยามใหม่ของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ ที่ผ่านการลงมติของ ที่ประชุมสมาชิกสหพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติวันที่ 24สิงหาคม 2006 ดังนี้

มติที่ 5ก

(1) ดาวเคราะห์ (planet) ( เชิงอรรถที่ 1 : ดาวเคราะห์ทั้งแปดได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน) คือ เทหวัตถุที่ (ก) โคจรรอบดวงอาทิตย์ (ข) มีมวลมากพอจนแรงโน้มถ่วงทำให้วัตถุคงอยู่ในรูปทรง (เกือบ)กลมทางสมดุลไฮโดรสเตติก และ (ค) ทำให้บริเวณโดยรอบของวงโคจรปราศจากวัตถุอื่น

(2) “ ดาวเคราะห์แคระ ” (dwarf planet) คือ เทหวัตถุที่ (ก) โคจรรอบดวงอาทิตย์ (ข) มีมวลมากพอจนแรงโน้มถ่วงทำให้วัตถุ คงอยู่ในรูปทรง(เกือบ)กลมทางสมดุลไฮโดรสเตติก ( เชิงอรรถที่ 2 : กระบวนการของสหพันธ์ฯจะถูกกำหนดขึ้นเพื่อ ใช้ในการจัดแบ่งประเภทระหว่างดาวเคราะห์และดาวเคราะห์แคระ) (ค) ไม่ทำให้บริเวณโดยรอบของวงโคจรปราศจากวัตถุอื่น และ (ค) ไม่ได้เป็นดาวบริวาร

(3) วัตถุอื่นๆ ( เชิงอรรถที่ 3 : ประกอบไปด้วยดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่, วัตถุที่อยู่นอกวงโคจรของดาวเนปจูนส่วนใหญ่, ดาวหาง และวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ) ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์จัดเป็น “ วัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ ”

มติที่ 5ข ตกไป จึงไม่จำเป็นต้องใช้คำว่า “classical” กำกับหน้าคำว่า “planet” ในข้อที่ (1)

มติที่ 6ก

พลูโตจัดว่าเป็นดาวเคราะห์แคระตามนิยามข้างต้นและจัดเป็นต้นแบบสำหรับประเภทใหม่ของวัตถุที่อยู่นอกวงโคจรของดาวเนปจูน

มติที่ 6ข ตกไป ทางสหพันธ์ฯจึงต้องดำเนินการต่อไปเพื่อเลือกคำที่เหมาะสมมาใช้เพื่อเรียกวัตถุประเภทนี้

ด้วยมติดังกล่าวนี้ ทำให้คำว่า “ ดาวเคราะห์ ” หมายถึง เทหวัตถุ 8 ดวงในระบบสุริยะ ตั้งแต่ ดาวพุธ ถึง ดาวเนปจูน เท่านั้น ส่วน พลูโต เซเรส และอีริส จัดเป็น “ ดาวเคราะห์แคระ ” ส่วนดวงจันทร์ต่างๆ ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง และวัตถุอื่นๆ จัดเป็น “ วัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ ”

 

ถึงแม้ว่าข้อสรุปข้างต้นจะเป็นไปตามมติของที่ประชุมสหพันธ์ฯ แต่เมื่อได้มีการเผยแพร่ข้อสรุปดังกล่าวออกสู่สาธารณะชน (ซึ่งเกิดขึ้นแทบจะทันทีหลังการนับคะแนนเสร็จสิ้น) ก็ได้เกิดเสียงวิพากษ์วิจารณ์ทั้งเห็นด้วยและไม่เห็นด้วย ซึ่งรวมทั้งข้อ สงสัยจากนักดาราศาสตร์ในเรื่องความกำกวมของนิยาม เช่น ความ “ เกือบ ” กลมนั้นนิยามเช่นไร [ เพราะโลกก็ไม่ได้เป็น ทรงกลมสมบูรณ์ โดยมีขนาดตามขั้วโลกสั้นกว่าตามเส้นศูนย์สูตร (polar flattening) 0.3 % และสำหรับดาวเสาร์ ค่านี้สูงถึง 10.4 %] บริเวณโดยรอบจะต้องมีอาณาเขตเท่าใดจึงจะถือว่าปราศจากวัตถุอื่นร่วมในวงโคจร (มีดาวเคราะห์น้อย จำนวนมากที่มีวงโคจรอยู่ใกล้กับวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ หรือที่เรียกว่า near-earth asteroids) และนิยามนี้ ไม่ได้ ครอบคลุมถึงเทหวัตถุที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์ (ที่มีการค้นพบแล้วประมาณสองร้อยดวงในปัจจุบัน) และยังมีเสียงประท้วงจากสาธารณาชน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อพลูโตซึ่งถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกาถูกลด สถานะลง ชาวอเมริกาจำนวนมากได้ออกมาประท้วงไม่เห็นด้วยกับมตินี้ โดยให้เหตุผลว่า การลงมติดังกล่าวมีสมาชิกออก เสียงเพียง 424 เสียง จากสมาชิกทั่วโลก 9,785 คน (ซึ่งผู้เขียนสังเกตเห็นว่า สมาชิกสหพันธ์ชาวอเมริกันบางส่วนเดินออก จากห้องประชุมเมื่อการลงมติเริ่มต้นขึ้น) ซึ่งทั้งหมดนี้ ก็คงต้องเป็นหน้าที่ของสหพันธ์ฯที่จะพิจารณาต่อไป แต่ทั้งนี้ ผู้เขียนต้องขอแสดงความคิดเห็นส่วนตัวว่า ไม่ว่านิยามหรือมติของสหพันธ์ฯจะเป็นเช่นไร ก็เป็นเพียงแค่เรื่องของ “ การเรียกชื่อ ” ซึ่งไม่ได้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใดๆกับสิ่งที่เกิดขึ้นในเอกภพที่รอให้เราศึกษา ดาวเคราะห์ทั้งแปด พลูโตและแครอน เซเรส หรือเทหวัตถุอื่นๆไม่ว่าจะถูกเรียกชื่ออย่างไรหรืออยู่ในหมวดหมู่ใดต่างก็ยังมีความลับมากมายที่รอให้เราศึกษาเพื่อความเข้าใจ ในกฏของธรรมชาติอีกต่อไป

เอกสารอ้างอิง

1. Dissertatio cum Nuncio Sidereo III no. 1-10, IAU General Assembly 2006, Prague.

2. พลูโตกับภาพใหม่ของระบบสุริยะ, ศรัณย์ โปษยะจินดา,สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ, 2549