ต้นกำเนิดของดาวพลูโต
ต้นกำเนิดและตัวตนของดาวพลูโตเป็นปริศนาแก่นักดาราศาสตร์มาอย่างยาวนานแล้ว สมมติฐานแรก ๆ เกี่ยวกับดาวพลูโต ระบุว่าดาวพลูโตเคยเป็นดาวบริวารของดาวเนปจูนมาก่อน ก่อนที่จะถูกแรงโน้มถ่วงของไทรทันเหวี่ยงออกไป ภายหลังแนวคิดนี้ก็ถูกค้าน เนื่องจากพบว่าเป็นไปไม่ได้ที่ดาวพลูโตจะเป็นเช่นนั้น เพราะดาวพลูโตไม่เคยเข้าใกล้ดาวเนปจูนเลยสักครั้งเดียว[130]
ตำแหน่งจริงของดาวพลูโตถูกเปิดเผยออกมาเมื่อ พ.ศ. 2535 เมื่อนักดาราศาสตร์เริ่มทำการสำรวจวัตถุน้ำแข็งขนาดเล็กในบริเวณพ้นวงโคจรของดาวเนปจูนออกไปเช่นเดียวกับ ดาวพลูโต ทั้งขนาดและองค์ประกอบ กลุ่มวัตถุพ้นดาวเนปจูนนี้เชื่อว่าจะเป็นต้นกำเนิดของดาวหางคาบสั้น ปัจจุบัน ดาวพลูโต รู้จักกันว่าเป็นสมาชิกที่ใหญ่ที่สุดในแถบไคเปอร์[i] แถบของวัตถุซึ่งห่างออกไป 30–50 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์ ณ ปี พ.ศ. 2554 การสำรวจแถบไคเปอร์ใกล้จะเสร็จสมบูรณ์และวัตถุขนาดใกล้เคียงดาวพลูโตที่เหลือถูกคาดว่าจะอยู่ห่างออกไป 100 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์ หรือมากกว่านั้น[131] ดาวพลูโตเหมือนกับวัตถุในแถบไคเปอร์อื่น ๆ ตรงที่สมบัติของมันไปมีร่วมกันกับดาวหาง ตัวอย่างเช่น ลมสุริยะค่อย ๆ เป่าผิวของดาวพลูโตออกไปสู่อวกาศ[132] นักดาราศาสตร์ยังเชื่อกันว่า ถ้าดาวพลูโตอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ในระยะเดียวกับโลกแล้ว ดาวพลูโตจะมีหางเช่นเดียวกับที่ดาวหางมี[133] การคาดการณ์นี้ตกไปเนื่องด้วยข้อถกเถียงที่ว่าความเร็วหลุดพ้นของดาวพลูโตมีมากเกินไปที่จะเป็นเช่นนั้น[134]
แม้ดาวพลูโตจะเป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบ[98] ไทรทัน ดาวบริวารของดาวเนปจูน ที่มีขนาดใหญ่กว่าดาวพลูโตเล็กน้อย มีลักษณะทางภูมิศาสตร์และภูมิอากาศคล้ายคลึงกับดาวพลูโต นั่นทำให้เชื่อกันว่าไทรทัน เดิมก็เป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ที่ถูกดาวเนปจูนดึงมา[135] อีริสมีขนาดใกล้เคียงกับดาวพลูโต (แต่มีมวลมากกว่า) แต่ก็ดูเหมือนว่าจะไม่ได้ถูกจัดรวมเป็นวัตถุในแถบไคเปอร์อย่างเคร่งครัดนัก มันดูค่อนข้างที่จะเป็นสมาชิกในแถบหินกระจายมากกว่า
วัตถุแถบไคเปอร์จำนวนมาก เหมือนกับดาวพลูโต มีอัตราส่วนวงโคจรเป็น 2:3 กับดาวเนปจูน วัตถุแถบไคเปอร์ที่มีอัตราส่วนวงโคจรนี้ เรียกว่า พลูติโน ตั้งชื่อตามดาวพลูโต[136]
เหมือนกับดาวดวงอื่น ๆ ในแถบไคเปอร์ พลูโตถูกคาดว่าจะมีเศษซากของดาวเคราะห์เล็ก ๆ ที่ยังหลงเหลืออยู่จากจานดาวเคราะห์ก่อนเกิด ซึ่งเป็นเศษดาวที่ไม่สามารถรวมตัวกันได้ในยุคเริ่มแรกของระบบสุริยะ นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่ยอมรับว่าดาวพลูโตอยู่ในวงโคจรดังปัจจุบันนี้ได้ เนื่องจากการย้ายตำแหน่งฉับพลัน โดยดาวเนปจูนในช่วงแรก ๆ ของระบบสุริยะ
ขณะที่ดาวเนปจูนเคลื่อนออกไปเรื่อย ๆ จนถึงตำแหน่งของวัตถุในแถบไคเปอร์ก่อนเกิด ได้ดึงดาวดวงนี้มาโคจรรอบตัวเอง (ไทรทัน) และทำให้อัตราส่วนวงโคจรของดาวดวงอื่นคงที่ และบางส่วนของถูกเหวี่ยงออกไปจนกลายเป็นวงโคจรที่ผิดปกติ วัตถุในแถบหินกระจายซึ่งเป็นบริเวณที่วงโคจรไม่เสถียร อยู่พ้นจากแถบไคเปอร์ออกไป ถูกคาดว่าวัตถุต่าง ๆ ที่อยู่ในตำแหน่งนั้นปัจจุบัน เกิดจากผลกระทบที่ดาวเนปจูนเคลื่อนออกมาจากบริเวณใกล้ดวงอาทิตย์[137] แบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นใน พ.ศ. 2547 โดยอาเลสซันโดร มอร์บีเดลลี จากหอสังเกตการณ์โกตดาซูร์ในนิส เสนอว่าการย้ายตำแหน่งของดาวเนปจูนสู่แถบไคเปอร์นั้น อาจเกิดจากการก่อตัวของอัตราส่วนวงโคจร 1:2 ของดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์ ซึ่งได้สร้างแรงผลักจากความโน้มถ่วง ทำให้วงโคจรของดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนขยายกว้างขึ้น จนสุดท้ายเกิดการสลับที่ เป็นผลให้วัตถุแถบไคเปอร์ดั้งเดิมถูกผลักออกไปด้วย ซึ่งสามารถอธิบายถึงการกระหน่ำครั้งใหญ่ช่วงปลาย ที่เกิดขึ้นเมื่อ 600 ล้านปีก่อนหลังจากการก่อตัวของระบบสุริยะ และจุดกำเนิดของโทรจันดาวพฤหัสบดี[138] มันเป็นไปได้ว่าก่อนหน้าที่ดาวเนปจูนจะย้ายตำแหน่งจนรบกวนวงโคจรดาวต่าง ๆ ในตำแหน่งดั้งเดิม ดาวพลูโตเคยมีวงโคจรที่ระยะ 33 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์[139] แบบจำลองนิซแสดงผลว่า จะมีวัตถุขนาดเท่าดาวพลูโตจำนวนมากอยู่ในจานดาวเคราะห์ก่อนเกิดดั้งเดิม ซึ่งรวมทั้งไทรทันและอีริส[138]
การสำรวจ
ระยะทางของดาวพลูโตถึงโลก ทำให้ยากแก่การศึกษาและการสำรวจเชิงลึก ในวันที่ 14 กรกฎาคม พ.ศ. 2558 ยานอวกาศนิวฮอไรซันส์ของนาซาบินผ่านระบบดาวพลูโต และให้ข้อมูลต่างๆมากมายกลับมา
การสังเกต
แบบจำลองแสดงการหมุนของดาวพลูโต จากภาพที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในปี พ.ศ. 2545–2546
ดาวพลูโตมีค่าความส่องสว่างปรากฏอยู่ที่เฉลี่ย 15.1 และสว่างขึ้นถึง 13.65 ที่ตำแหน่งใกล้ดวงอาทิตย์[2] เพื่อที่จะสังเกต จำเป็นต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดประมาณ 30 เซนติเมตร (12 นิ้ว) และมีขนาดรูรับแสงพอประมาณ[140] มันจะดูเหมือนดาวฤกษ์และไม่มีจานที่มองเห็นได้ แม้ว่าจะเป็นกล้องโทรทรรศนขนาดใหญ่ก็ตาม เพราะว่าดาวพลูโตมีขนาดเชิงมุมเพียงแค่ 0.11″
แผนที่าวพลูโตที่เก่าที่สุด ทำขึ้นในช่วงปลายคริสต์ทศวรรษที่ 1980 เป็นแผนที่ความสว่างที่อิงจากการสังเกตอุปราคาระยะใกล้ โดยแครอน ดาวบริวารที่ใหญ่ที่สุดของมัน การสังเกตครั้งนั้นได้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงในค่าความสว่างเฉลี่ยของระบบดาวพลูโต-แครอนระหว่างการเกิดอุปราคา ตัวอย่างเช่น ถ้าเกิดอุปราคา ณ จุดที่สว่างที่สุดของดาวพลูโต จะทำให้ความสว่างรวมทั้งดาวเพิ่มขึ้นมากกว่าเกิดอุปราคา ณ จุดที่มืด การประมวลผลจากคอมพิวเตอร์ของการสังเกตจำนวนมากในลักษณะนี้ ทำให้สามารถสร้างแผนที่ความสว่างได้ วิธีนี้ยังสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงความสว่างแต่ละช่วงเวลาได้อีกด้วย[141][142]
แผนที่ที่ดีกว่าถูกทำขึ้นจากภาพโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งให้ความละเอียดสูงกว่า ให้รายละเอียดได้มากกว่า[90] และยังได้แก้เขจุดผิดพลาดเป็นระยะกว่า 100 กิโลเมตร รวมทั้งบริเวณขั้วดาวและจุดที่สว่างมากกว่า[91] แผนที่เหล่านี้ถูกทำโดยการประมวลผลที่ซับซ้อนของคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะหาแบบแผนที่ที่สอดคล้องกับภาพจากฮับเบิล[143] และภาพนั้นก็กลายเป็นภาพที่ละเอียดที่สุดของดาวพลูโตจนกระทั่งยานนิวฮอไรซันส์ไปถึงในปี พ.ศ. 2558 เพราะกล้องสองตัวบนฮับเบิลที่ใช้ถ่ายภาพหยุดการใช้งานแล้ว[143]
