ดวงจันทร์ที่หายไปอาจทำให้ดาวเสาร์มีวงแหวนได้
ดวงจันทร์ดวงเดียวที่ถึงวาระสามารถไขปริศนาเกี่ยวกับดาวเสาร์ได้สองสามข้อ
ดวงจันทร์ที่หายไปต้องสงสัยว่ามีชื่อว่าดักแด้ หากมีอยู่จริงก็สามารถช่วยเอียงดาวเสาร์ได้ ในทางกลับกันอาจทำให้วงโคจรของดวงจันทร์เข้าสู่ความโกลาหล นี่อาจทำให้ดวงจันทร์แหลกสลายด้วยแรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์ และเศษซากดวงจันทร์ดังกล่าวอาจก่อตัวเป็นวงแหวนที่ล้อมรอบดาวเสาร์ในปัจจุบัน
Jack Wisdom และเพื่อนร่วมงานเสนอแนวคิดนี้ในวารสาร Science ฉบับวันที่ 15 กันยายน วิสดอมเป็นนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์แห่งสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ในเคมบริดจ์
“เราชอบ [แนวคิด] เพราะเป็นสถานการณ์ที่อธิบายสองหรือสามสิ่งที่แตกต่างกันซึ่งก่อนหน้านี้ไม่คิดว่าจะเกี่ยวข้องกัน” Wisdom กล่าว “วงแหวนเกี่ยวข้องกับการเอียง ใครจะเคยเดาได้ว่า?”
ดาวเทียมที่หายไปอาจก่อให้เกิดการเอียงและวงแหวนของดาวเสาร์ได้อย่างไร
เมื่อดาวเสาร์ก่อตัวขึ้น แกนหมุนของมันเกือบจะตรงขึ้นและลง — เหมือนลูกข่างที่เพิ่งหมุน (1) แต่ไททันซึ่งเป็นดวงจันทร์ของดาวเสาร์ค่อยๆ เคลื่อนตัวออกห่างจากโลก ด้วยเหตุนี้ การมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างไททัน ดวงจันทร์อีกดวงที่เรียกว่าดักแด้ และดาวเนปจูนอาจช่วยให้ดาวเสาร์เอียงได้ ในความเป็นจริงพวกเขาสามารถเอียงโลกได้ถึง 36 องศา (2) ความโกลาหลจะตามมาซึ่งนำไปสู่การทำลายดักแด้ ดวงจันทร์ที่แตกเป็นเสี่ยงๆ จะก่อตัวเป็นวงแหวนของดาวเสาร์ การสูญเสียดวงจันทร์นั้นยังทำให้มุมเอียงของดาวเสาร์ผ่อนคลายลงเล็กน้อยสู่ความเอียงในปัจจุบันซึ่งอยู่ที่ประมาณ 27 องศา (3)
พระจันทร์ถึงวาระ
สองความลึกลับ หนึ่งคำอธิบาย
อายุของวงแหวนของดาวเสาร์เป็นปริศนาที่มีมาช้านาน วงแหวนเหล่านี้ดูอ่อนเยาว์อย่างน่าประหลาดใจ – มีอายุเพียง 150 ล้านปีเท่านั้น ดาวเสาร์เองมีอายุมากกว่า 4 พันล้านปี ดังนั้น ถ้าไดโนเสาร์มีกล้องโทรทรรศน์ พวกมันอาจเห็นดาวเสาร์ที่ไม่มีวงแหวน
คุณสมบัติลึกลับอีกอย่างของดาวก๊าซยักษ์นี้คือการเอียงเกือบ 27 องศาเมื่อเทียบกับวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ การเอียงนั้นใหญ่เกินไปที่จะเกิดขึ้นเมื่อดาวเสาร์ทำ มันยังใหญ่เกินไปที่จะเกิดจากการชนกันของดาวเคราะห์
นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์สงสัยมานานแล้วว่าการเอียงของดาวเสาร์เกี่ยวข้องกับดาวเนปจูน เหตุผล: ความบังเอิญในจังหวะที่ดาวเคราะห์ทั้งสองเคลื่อนที่ แกนหมุนของดาวเสาร์โยกเยกเหมือนลูกข่างหมุน วงโคจรทั้งหมดของดาวเนปจูนรอบดวงอาทิตย์โยกเยกเหมือนฮูลาฮูปที่กำลังดิ้นรน จังหวะของการโคลงเคลงทั้งสองเกือบจะเหมือนกัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเสียงสะท้อน
นักวิทยาศาสตร์คิดว่าแรงโน้มถ่วงจากดวงจันทร์ของดาวเสาร์ โดยเฉพาะไททันที่ใหญ่ที่สุด ช่วยให้การส่ายของดาวเคราะห์เข้ากันได้ แต่คุณสมบัติบางอย่างภายในของดาวเสาร์ยังไม่ทราบดีพอที่จะพิสูจน์ว่าเวลาของทั้งสองเชื่อมโยงกัน
Wisdom เป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ตรวจสอบข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์ ข้อมูลเหล่านี้จัดทำโดยยานอวกาศแคสสินีของนาซา ยานสำรวจอวกาศลำนี้ตกลงสู่ดาวเสาร์ในปี 2560 หลังจากโคจรรอบดาวก๊าซยักษ์มา 13 ปี ข้อมูลแรงโน้มถ่วงเหล่านี้เปิดเผยรายละเอียดโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทีมของ Wisdom พบ “ช่วงเวลาแห่งความเฉื่อย” ของดาวเสาร์ ค่านั้นเกี่ยวข้องกับแรงที่ต้องใช้ในการพลิกโลก ช่วงเวลาแห่งความเฉื่อยนั้นใกล้เข้ามาแล้ว แต่ก็ไม่ใช่ทั้งหมด จะเป็นอย่างไรหากการหมุนของดาวเสาร์สอดคล้องกับวงโคจรของดาวเนปจูนอย่างสมบูรณ์แบบ นั่นแสดงว่ามีอย่างอื่นที่ต้องช่วยดาวเนปจูนดันดาวเสาร์
ปัญญาอธิบาย “นั่นคือที่ที่ดักแด้ [ดวงจันทร์] ดวงนี้เข้ามา”
ทีมงานตระหนักว่าดวงจันทร์ขนาดเล็กอีกดวงหนึ่งจะช่วยไททันนำดาวเสาร์และดาวเนปจูนเข้าสู่การสั่นพ้องด้วยการเพิ่มแรงโน้มถ่วงของมันเอง ไททันเคลื่อนตัวออกห่างจากดาวเสาร์จนกระทั่งวงโคจรของมันประสานกับวงโคจรของดักแด้ แรงโน้มถ่วงพิเศษจากดวงจันทร์ที่ใหญ่กว่า (ไททัน) น่าจะส่งดวงจันทร์ที่เล็กกว่า (ดักแด้) ไปเต้นรำอย่างวุ่นวาย ในที่สุดดักแด้จะบินเข้าใกล้ดาวเสาร์มากจนกินยอดเมฆของดาวเคราะห์ยักษ์ ณ จุดนี้ ดาวเสาร์จะฉีกดวงจันทร์ออกจากกัน เมื่อเวลาผ่านไป ชิ้นส่วนของดวงจันทร์จะค่อยๆ แตกออกเป็นชิ้นเล็กๆ ประกอบกันเป็นวงแหวนของดาวเคราะห์
เป็นไปได้ แต่ไม่น่าจะเป็นไปได้
แบบจำลองคอมพิวเตอร์แสดงว่าสถานการณ์นั้นใช้ได้ แต่มันใช้งานไม่ได้ตลอดเวลา
มีเพียง 17 จาก 390 สถานการณ์จำลองที่จบลงด้วยการที่ดักแด้แยกออกจากกันเพื่อสร้างวงแหวน แต่สถานการณ์ที่ไม่น่าเป็นไปได้นี้ไม่ได้หมายความว่ามันผิด วงแหวนที่น่าทึ่งขนาดใหญ่เช่นดาวเสาร์ก็หายากเช่นกัน
ชื่อดักแด้มาจากจุดจบที่งดงามตามสมมติฐานของดวงจันทร์ “ดักแด้เป็นดักแด้ของผีเสื้อ” วิสดอมกล่าว “ดาวเทียมดักแด้อยู่เฉยๆ เป็นเวลา 4.5 พันล้านปี โดยสันนิษฐานว่า ทันใดนั้นวงแหวนของดาวเสาร์ก็โผล่ออกมาจากมัน”
เรื่องราวเชื่อมโยงกัน Larry Esposito กล่าว นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์ไม่ได้มีส่วนร่วมในผลงานชิ้นใหม่นี้ แต่เขาไม่เชื่อความคิดดักแด้ทั้งหมด
“ฉันคิดว่าทุกอย่างเป็นไปได้ แต่อาจจะไม่ค่อยเป็นไปได้” เขากล่าว “ถ้าเชอร์ล็อก โฮล์มส์กำลังไขคดี แม้แต่คำอธิบายที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ก็อาจถูกต้อง แต่ฉันไม่คิดว่าเรายังไปถึงจุดนั้น”
ตอนนี้ดาวเสาร์ขึ้นครองราชย์เป็น ‘ราชาแห่งดวงจันทร์’ ของระบบสุริยะ
นักดาราศาสตร์ค้นพบว่าดาวเคราะห์ที่มีวงแหวนมีดวงจันทร์อีก 20 ดวง รวมเป็น 82 ดวง
ตอนนี้ดาวเสาร์ขึ้นครองราชย์ในฐานะ “ราชาแห่งดวงจันทร์” ของระบบสุริยะ นักดาราศาสตร์ได้เพิ่มดวงจันทร์อีก 20 ดวงในจำนวนทั้งหมด นั่นทำให้จำนวนดาวเคราะห์ที่มีวงแหวนนี้เป็น 82 ดวง และนั่นทำให้ดาวพฤหัสบดีซึ่งมีดวงจันทร์ 79 ดวงกระเด็นออกจากบัลลังก์ Minor Planet Center ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสหพันธ์ดาราศาสตร์สากลได้ประกาศสถานะ “ราชาแห่งดวงจันทร์” ใหม่ของดาวเสาร์ในวันที่ 7 ตุลาคม
นี่ไม่ใช่แค่เฟส ดาวเสาร์มีแนวโน้มที่จะรักษาตำแหน่งไว้ได้ Scott Sheppard กล่าว เขาเป็นนักดาราศาสตร์ที่สถาบันวิทยาศาสตร์คาร์เนกี้ในวอชิงตัน ดี.ซี. เขาประเมินว่าดาวเสาร์มีดวงจันทร์ประมาณ 100 ดวง แต่บางแห่งมีขนาดค่อนข้างเล็ก ไม่ถึง 1 กิโลเมตร (น้อยกว่า 0.6 ไมล์) ดังนั้นจึงยากที่จะสังเกตเห็น
ตามที่เป็นอยู่ Sheppard และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้เวลาหลายปีในการยืนยันดวงจันทร์ดวงใหม่ของดาวเสาร์ นักดาราศาสตร์พบจุดในภาพที่ถ่ายระหว่างปี 2547-2550 โดยกล้องโทรทรรศน์ซูบารุในฮาวาย พวกเขาติดตามตำแหน่งของวัตถุเมื่อเวลาผ่านไป ข้อมูลเหล่านั้นเปิดเผยว่าจุดนั้นคือดวงจันทร์
แต่ละแห่งมีความกว้างระหว่าง 2 ถึง 5 กิโลเมตร (1 ถึง 3 ไมล์) สามวงโคจรในทิศทางเดียวกับที่ดาวเสาร์หมุน นักดาราศาสตร์อธิบายการเคลื่อนที่ดังกล่าวว่าเป็นการเลื่อนขั้น ดวงจันทร์ที่เพิ่งค้นพบใหม่ 17 ดวงเคลื่อนที่ตรงข้ามกับการหมุนรอบตัวเองของดาวเสาร์ นักดาราศาสตร์เรียกว่าการเคลื่อนที่ถอยหลังเข้าคลอง นักดาราศาสตร์คิดว่ากลุ่มเหล่านี้ก่อตัวขึ้นเมื่อดวงจันทร์ดวงใหญ่แตก พวกเขาอาจแตกหักเมื่อชนกัน หรืออาจถูกชนโดยดาวหางที่ผ่านไป
มีดวงจันทร์ที่เพิ่งค้นพบดวงหนึ่งซึ่งเป็นลูกบอลที่แปลกประหลาด ดวงจันทร์โปรเกรสนี้มีแกนเอียงขี้ขลาด นั่นคือเส้นสมมุติที่มีบางสิ่งเช่นดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์หมุนรอบ การเอียงของแกนดวงจันทร์แสดงให้เห็นว่าดวงจันทร์ดวงนี้อยู่ในวงโคจรของดาวเสาร์ประมาณทุกๆ สองปี แต่ดวงจันทร์ดวงนี้อยู่ไกลออกไปท่ามกลางการถอยหลังเข้าคลอง ใช้เวลาสามปีในการโคจรรอบดาวเสาร์
Sheppard กล่าวว่าอาจมีบางอย่างดึงดวงจันทร์ดวงนี้ออกจากกระจุกดาว หรืออาจอยู่ในกลุ่มที่สี่ กลุ่มนั้นอาจถูกสร้างขึ้นโดยเหตุการณ์บางอย่างที่ไม่รู้จักในปีก่อกำเนิดของดาวเสาร์ การค้นหาดวงจันทร์เพิ่มเติมอาจช่วยไขปริศนานั้นได้ แต่ Sheppard กล่าวว่า “ถ้าเราต้องการหากล้องที่เล็กกว่านี้ เราต้องหากล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ขึ้น”
สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ peachstateinvestigations.com