ดาวหาง (อังกฤษ: Comet) คือ วัตถุชนิดหนึ่งในระบบสุริยะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ มีส่วนที่ระเหิดเป็นแก๊สเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดชั้นฝุ่นและแก๊สที่ฝ้ามัวล้อมรอบ และทอดเหยียดออกไปภายนอกจนดูเหมือนหาง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์จากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ไปบนนิวเคลียสของดาวหาง นิวเคลียสหรือใจกลางดาวหางเป็น "ก้อนหิมะสกปรก" ประกอบด้วยน้ำแข็ง คาร์บอนไดออกไซด์มีเทน แอมโมเนีย และมีฝุ่นกับหินแข็งปะปนอยู่ด้วยกัน มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ไม่กี่กิโลเมตรไปจนถึงหลายสิบกิโลเมตร
คาบการโคจรของดาวหางมีความยาวนานแตกต่างกันได้หลายแบบ ตั้งแต่คาบโคจรเพียงไม่กี่ปี คาบโคจร 50-100 ปี จนถึงหลายร้อยหรือหลายพันปี เชื่อว่าดาวหางบางดวงเคยผ่านเข้ามาในใจกลางระบบสุริยะเพียงครั้งเดียว แล้วเหวี่ยงตัวเองออกไปสู่อวกาศระหว่างดาว ดาวหางที่มีคาบการโคจรสั้นนั้นเชื่อว่าแต่เดิมเป็นส่วนหนึ่งอยู่ในแถบไคเปอร์ที่อยู่เลยวงโคจรของดาวเนปจูนออกไป ส่วนดาวหางที่มีคาบการโคจรยาวอาจมาจากแหล่งอื่น ๆ ที่ไกลจากดวงอาทิตย์ของเรามาก เช่นในกลุ่มเมฆออร์ตซึ่งประกอบด้วยเศษซากที่หลงเหลืออยู่จากการบีบอัดตัวของเนบิวลา ดาวหางเหล่านี้ได้รับแรงโน้มถ่วงรบกวนจากดาวเคราะห์รอบนอก (กรณีของวัตถุในแถบไคเปอร์) จากดวงดาวอื่นใกล้เคียง (กรณีของวัตถุในกลุ่มเมฆออร์ต) หรือจากการชนกัน ทำให้มันเคลื่อนเข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์น้อยมีกำเนิดจากกระบวนการที่ต่างไปจากนี้ อย่างไรก็ดี ดาวหางที่มีอายุเก่าแก่มากจนกระทั่งส่วนที่สามารถระเหิดเป็นแก๊สได้สูญสลายไปจนหมดก็อาจมีสภาพคล้ายคลึงกับดาวเคราะห์น้อยก็ได้ เชื่อว่าดาวเคราะห์น้อยใกล้โลกหลายดวงเคยเป็นดาวหางมาก่อน
นับถึงเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2009 มีรายงานการค้นพบดาวหางแล้ว 3,648 ดวง[1] ในจำนวนนี้หลายร้อยดวงเป็นดาวหางคาบสั้น การค้นพบยังคงมีอย่างต่อเนื่อง ซึ่งส่วนที่ค้นพบแล้วเป็นแค่เศษเสี้ยวเพียงเล็กน้อยของจำนวนดาวหางทั้งหมดเท่านั้น วัตถุอวกาศที่มีลักษณะคล้ายกับดาวหางในระบบสุริยะรอบนอกอาจมีจำนวนมากกว่าหนึ่งล้านล้านชิ้น[2] ดาวหางที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่ามีปรากฏโดยเฉลี่ยอย่างน้อยปีละหนึ่งดวง[3] ในจำนวนนี้หลายดวงมองเห็นได้เพียงจาง ๆ เท่านั้น
ดาวหางที่สว่างมากจนสามารถสังเกตเห็นด้วยตาเปล่าได้โดยง่ายมักเรียกว่าดาวหางใหญ่ (อังกฤษ:Great Comet) นอกจากนี้ยังมีดาวหางประเภทเฉียดดวงอาทิตย์ ซึ่งมักจะแตกสลายเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากๆ อันเป็นผลจากแรงโน้มถ่วงมหาศาล เป็นที่มาของฝนดาวตกต่างๆ และดาวหางอีกจำนวนนับพันดวงที่มีวงโคจรไม่เสถียร
เนื้อหา[ซ่อน] |
[แก้]ประวัติ
[แก้]ชื่อและสัญลักษณ์
คำว่า "ดาวหาง" (comet) มีรากศัพท์จากภาษาละตินว่า (กรีก: cometes) ซึ่งมาจากคำภาษากรีก komē มีความหมายว่า "เส้นผมจากศีรษะ"อริสโตเติลเป็นคนแรกที่ใช้ชื่อ komētēs กับดาวหาง เพื่อบรรยายว่ามันเป็น "ดาวที่มีผม" สัญลักษณ์ทางดาราศาสตร์สำหรับดาวหางคือ (☄) ซึ่งเป็นภาพวาดแผ่นกลมกับเส้นหางยาว ๆ เหมือนเส้นผม
[แก้]วงโคจรและต้นกำเนิด
ดาวหางมีคาบการโคจรที่แตกต่างกันหลายแบบ นับตั้งแต่คาบโคจรเพียงไม่กี่ปี ไปจนถึงหลายร้อยหรือหลายพันปี ขณะที่ดาวหางบางดวงเชื่อว่าผ่านเข้ามาถึงระบบสุริยะชั้นในเพียงครั้งเดียวเท่านั้น ก่อนจะเหวี่ยงตัวเองออกไปสู่ห้วงอวกาศระหว่างดาว เชื่อกันว่า ดาวหางคาบสั้นมีต้นกำเนิดมาจากแถบไคเปอร์หรือแถบหินกระจาย[4] ซึ่งอยู่ไกลออกไปจากวงโคจรของดาวเนปจูน ดาวหางคาบยาวมาจากห้วงอวกาศที่ไกลกว่านั้น เช่นจากกลุ่มเมฆน้ำแข็งซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนเศษซากที่หลงเหลืออยู่หลังจากการรวมตัวกันของเนบิวลาสุริยะ เมฆเหล่านี้เรียกว่า เมฆออร์ต ซึ่งตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ แจน ออร์ต เมฆออร์ตอยู่ในระยะที่ไกลออกไปจากแถบไคเปอร์ ดาวหางเหวี่ยงตัวเองจากขอบนอกของระบบสุริยะเข้ามาหาดวงอาทิตย์ได้เนื่องจากผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงอันยุ่งเหยิงของบรรดาดาวเคราะห์รอบนอก (ในกรณีของวัตถุจากแถบไคเปอร์) หรือจากดาวฤกษ์อื่นใกล้เคียง (ในกรณีของวัตถุจากเมฆออร์ต) หรือเป็นผลจากการกระทบกันเองระหว่างวัตถุในย่านเหล่านี้
ดาวหางแตกต่างจากดาวเคราะห์น้อย โดยสามารถสังเกตได้จากโคมา และหาง แม้ว่าดาวหางที่เก่าแก่มากๆ จะสูญเสียความสามารถในการระเหยของธาตุในตัวไปจนหมด ทำให้มีลักษณะคล้ายคลึงกับดาวเคราะห์น้อย[5] ทั้งนี้ เชื่อกันว่าดาวเคราะห์น้อยมีกำเนิดที่แตกต่างไปจากกำเนิดของดาวหาง เพราะดาวเคราะห์น้อยน่าจะก่อตัวอยู่ในบริเวณระบบสุริยะชั้นใน มิได้มาจากส่วนนอกของระบบสุริยะ[6] แต่จากการค้นพบไม่นานมานี้[7] ทำให้การแยกแยะระหว่างดาวเคราะห์น้อยกับดาวหางไม่ชัดเจนนัก (ดูเพิ่มที่ เซนทอร์ และ คำจำกัดความของดาวเคราะห์น้อย)
นับถึงเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2005 มีรายงานการค้นพบดาวหางแล้วจำนวน 3,648 ดวง[1] ในจำนวนนี้ 1,500 ดวงเป็นดาวหางเฉียดดวงอาทิตย์ตระกูลครอทซ์ และประมาณ 400 ดวงเป็นดาวหางคาบสั้น[8] ตัวเลขนี้ยังคงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ อย่างไรก็ดี นี่แสดงให้เห็นถึงจำนวนประชากรเพียงส่วนเล็กน้อยของจำนวนดาวหางทั้งหมดเท่านั้น วัตถุคล้ายดาวหางทั้งหมดที่มีในระบบสุริยะชั้นนอกน่าจะมีอยู่เป็นจำนวนล้านล้านดวง[9] จำนวนดาวหางที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเฉลี่ยแล้วมีประมาณปีละ 1 ดวง แม้ว่าส่วนมากจะค่อนข้างจางแสงมากและไม่สวยงามน่าชม[10] เมื่อมีการพบดาวหางสว่างมากหรือสวยงามโดดเด่นในประวัติศาสตร์ ซึ่งมีผู้มองเห็นเป็นจำนวนมากๆ มักจะเรียกดาวหางเหล่านั้นว่า ดาวหางใหญ่
[แก้]ลักษณะทางกายภาพ
ลักษณะทางกายภาพของดาวหางสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ส่วน คือ ส่วนนิวเคลียส โคม่าและหาง
นิวเคลียสของดาวหางมีขนาดตั้งแต่ 0.5 กิโลเมตรไปจนถึง 50 กิโลเมตร ประกอบไปด้วยหินแข็ง ฝุ่น น้ำแข็ง และแก๊สแข็งเช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และแอมโมเนีย[11] องค์ประกอบนี้มักนิยมเรียกกันว่า "ก้อนหิมะสกปรก" แม้จากการสังเกตเมื่อไม่นานมานี้พบว่าพื้นผิวของดาวหางนั้นแห้งและเป็นพื้นหิน สันนิษฐานว่าก้อนน้ำแข็งซ่อนอยู่ใต้เปลือก ในดาวหางยังมีสารประกอบอินทรีย์ปรากฏอยู่ด้วย นอกเหนือจากแก๊สหลายชนิดดังกล่าวข้างต้นแล้ว ยังมีเมทานอล ไฮโดรเจนไซยาไนด์ ฟอร์มัลดีไฮด์ เอทานอล และอีเทน บางทีก็มีโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่น สารประกอบไฮโดรคาร์บอนห่วงโซ่ยาว และกรดอะมิโน[12][13][14] นอกจากนี้ จากการศึกษาดาวหางในย่านความถี่อัลตราไวโอเลต พบว่ามีชั้นของไฮโดรเจนห่อหุ้มดาวหางอีกชั้นหนึ่ง ไฮโดรเจนเหล่านี้เกิดจากไอน้ำที่แตกตัวอันเนื่องมาจากรังสีจากดวงอาทิตย์ นิวเคลียสของดาวหางมีรูปร่างบิดเบี้ยวไม่เป็นทรง เพราะมันไม่มีมวล (ซึ่งแปรผันกับแรงโน้มถ่วง) มากพอที่จะกลายเป็นทรงกลมได้
ในระบบสุริยะรอบนอก ดาวหางจะคงสภาพแช่แข็งและไม่สามารถสังเกตได้จากโลกหรือสังเกตได้ยากมาก เนื่องจากมันมีขนาดเล็กมาก (แต่ก็มีนิวเคลียสดาวหางบางดวงในแถบไคเปอร์ที่สามารถมองเห็นได้[15]) เมื่อดาวหางเคลื่อนเข้ามาสู่ระบบสุริยะรอบใน ใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น ความร้อนจากดวงอาทิตย์จะทำให้น้ำแข็งและแก๊สแข็งระเหิดเป็นไอ และปล่อยแก๊สออกมาเกาะกลุ่มกับฝุ่นผงในอวกาศกลายเป็นม่านทรงกลมขนาดมหึมาล้อมรอบนิวเคลียส เรียกว่า โคม่า ซึ่งโคม่าอาจมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางถึงหลายล้านกิโลเมตรก็ได้ แรงดันจากรังสีที่แผ่จากดวงอาทิตย์และลมสุริยะจะกระทำต่อโคม่านี้ ทำให้เกิดเป็นละอองขนาดใหญ่ลากยาวออกไปเป็นหาง ในทิศทางตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์
กระแสฝุ่นและแก๊สทำให้เกิด "หาง" ในรูปแบบที่แตกต่างกัน คือ หางแก๊ส หรือ หางพลาสมา หรือ หางไอออน ประกอบด้วยไอออน และโมเลกุลที่ส่องสว่างโดยการเรืองแสง ถูกผลักออกไปโดยสนามแม่เหล็กในลมสุริยะ ดังนั้นความผันแปรของลมสุริยะจึงมีผลต่อการเปลี่ยนรูปร่างของหางแก๊สด้วย หางแก๊สจะอยู่ในระนาบวงโคจรของดาวหาง และชี้ไปในทิศเกือบตรงข้ามดวงอาทิตย์พอดี หางอีกชนิดหนึ่งคือ หางฝุ่น ประกอบด้วยฝุ่นหรืออนุภาคอื่น ๆ ที่เป็นกลางทางไฟฟ้า ถูกผลักออกจากดาวหางด้วยแรงดันจากการแผ่รังสี กลายเป็นหางที่มีรูปทรงห่อโค้งไปด้านหลัง ในขณะที่ดาวหางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ หางของมันอาจยาวได้ถึงหลายร้อยล้านกิโลเมตร ความยาวของหางแก๊สเคยบันทึกได้สูงสุดมากกว่า 1 หน่วยดาราศาสตร์ (ประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร) [11]
ทั้งโคม่าและหางจะเรืองแสงได้จากดวงอาทิตย์ และสามารถมองเห็นได้จากโลกเมื่อดาวหางเคลื่อนเข้ามาสู่ระบบสุริยะชั้นใน ฝุ่นสะท้อนแสงอาทิตย์ได้โดยตรง ขณะที่กลุ่มแก๊สเรืองแสงได้ด้วยการแตกตัวเป็นไอออน ดาวหางส่วนใหญ่จะมีความสว่างเพียงจาง ๆ ซึ่งจะมองเห็นได้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ แต่ก็มีดาวหางจำนวนหนึ่งที่มีความสว่างพอจะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ผ่านเข้ามาใกล้ทุก ๆ ทศวรรษ บางครั้งก็มีการระเบิดใหญ่ขึ้นแบบฉับพลันในกลุ่มแก๊สและฝุ่น ทำให้ขนาดของโคม่าขยายตัวขึ้นมากชั่วขณะหนึ่ง เหตุการณ์นี้เคยเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2550 กับดาวหางโฮมส์
ข้อมูลที่น่าพิศวงคือ นิวเคลียสของดาวหางนับเป็นวัตถุอวกาศที่มืดที่สุดพวกหนึ่งในบรรดาวัตถุในระบบสุริยะ ยานจอตโตพบว่านิวเคลียสของดาวหางฮัลเลย์มีความสามารถสะท้อนแสงเพียง 4% เท่านั้น ส่วนยานดีปสเปซ 1 พบว่าพื้นผิวของดาวหางโบร์เรลลีสามารถสะท้อนแสงได้ราว 2.4 ถึง 3% ขณะที่พื้นผิวยางมะตอยสามารถสะท้อนแสงได้ 7% คาดกันว่าสารประกอบอินทรีย์อันซับซ้อนของนิวเคลียสเหล่านั้นเป็นวัสดุที่มีพื้นผิวมืด ความร้อนจากแสงอาทิตย์ทำให้องค์ประกอบที่ระเหยง่ายกลายเป็นไอหายไป เหลือแต่สารประกอบอินทรีย์แบบห่วงโซ่ยาวซึ่งเป็นสสารมืดเหมือนอย่างน้ำมันดินหรือน้ำมันดิบ พื้นผิวที่มืดของดาวหางทำให้มันสามารถดูดซับความร้อนได้ดีและยิ่งระเหิดได้ง่ายขึ้น
ในปี พ.ศ. 2539 มีการค้นพบว่าดาวหางปลดปล่อยรังสีเอกซ์ออกมาด้วย[16] ซึ่งทำให้เหล่านักวิจัยพากันประหลาดใจ เพราะไม่เคยคาดกันมาก่อนว่าจะมีการปล่อยรังสีเอกซ์จากดาวหาง เชื่อว่ารังสีเอกซ์เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างดาวหางกับลมสุริยะ ขณะที่ประจุไฟฟ้าศักย์สูงเคลื่อนผ่านบรรยากาศรอบดาวหางแล้วเกิดปะทะกับอะตอมและโมเลกุลของดาวหาง ในการปะทะนั้นไอออนได้จับกับอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่ง แล้วปล่อยรังสีเอกซ์รวมถึงโฟตอนที่ความถี่ระดับอัลตราไวโอเลตไกล[17]
[แก้]ลักษณะของวงโคจร
ดาวหางส่วนใหญ่มีวงโคจรเป็นวงรีที่เรียวมาก ๆ โดยมีปลายข้างหนึ่งของวงรีเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ส่วนปลายอีกข้างหนึ่งทอดไกลออกไปยังด้านนอกของระบบสุริยะ สามารถแบ่งประเภทของดาวหางได้เป็นกลุ่มตามคาบการโคจร ยิ่งดาวหางมีคาบการโคจรยาวเท่าใด รูปวงรีก็จะยิ่งเรียวมากขึ้น
- ดาวหางคาบสั้น (อังกฤษ: Short-period comets) เป็นดาวหางที่มีคาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์น้อยกว่า 200 ปี โดยทั่วไปมักมีระนาบวงโคจรใกล้เคียงกับระนาบสุริยวิถี และเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับดาวเคราะห์ จุดปลายของวงรีอีกด้านที่ไกลจากดวงอาทิตย์ที่สุดมักอยู่ในแถบของดาวเคราะห์รอบนอกของระบบสุริยะ (ตั้งแต่ดาวพฤหัสบดีออกไป) ตัวอย่างเช่น ดาวหางฮัลเลย์มีจุดไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์อยู่ในบริเวณวงโคจรของดาวเนปจูน ส่วนดาวหางที่มีคาบโคจรสั้นกว่านั้นเช่นดาวหางเองเคอ (อังกฤษ: Comet Encke) มีจุดไกลที่สุดเพียงไม่เกินวงโคจรของดาวพฤหัสบดีดาวหางคาบสั้น สามารถแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มคือ กลุ่มดาวพฤหัสบดี (คาบโคจรไม่เกิน 20 ปี) และกลุ่มดาวหางฮัลเลย์ (คาบโคจรระหว่าง 20 ถึง 200 ปี)
- ดาวหางคาบยาว (อังกฤษ: Long-period comets) มีความรีของวงโคจรมากกว่า และมีคาบโคจรตั้งแต่ 200 ปีขึ้นไปจนถึงหลายพันหรือหลายล้านปี (ตามนิยามแล้ว ดาวหางเหล่านี้จะต้องยังคงอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ ดาวหางที่ถูกดีดออกจากระบบสุริยะหลังจากเคลื่อนผ่านดาวเคราะห์ขนาดใหญ่จะไม่นับว่าเป็นดาวหางที่มี "คาบโคจร" อีกต่อไป) จุดปลายของวงรีด้านที่ไกลจากดวงอาทิตย์จะอยู่นอกเขตแดนดาวเคราะห์รอบนอกออกไปอีก และระนาบโคจรของดาวหางกลุ่มนี้อาจไม่อยู่ในระนาบเดียวกับสุริยวิถีก็ได้
- ดาวหางแบบปรากฏครั้งเดียว (อังกฤษ: Single-apparition comets) มีลักษณะคล้ายคลึงกับดาวหางคาบยาว แต่มักมีเส้นทางแบบพาราโบลาหรือไฮเพอร์โบลา ทำให้มันผ่านเข้ามาในระบบสุริยะเพียงครั้งเดียว
- นักวิชาการบางคนใช้คำว่า "ดาวหางรายคาบ" (อังกฤษ: Periodic comet) สำหรับดาวหางใด ๆ ที่มีวงโคจรเป็นวงรี (ได้แก่ทั้งดาวหางคาบสั้นและดาวหางคาบยาว) [18] แต่บางคนก็นับแต่เพียงดาวหางคาบสั้นเท่านั้น[19] ในทำนองเดียวกัน แม้คำว่า "ดาวหางแบบไม่มีคาบ" (non-periodic comet) จะมีความหมายเดียวกับดาวหางแบบปรากฏครั้งเดียว แต่นักวิชาการบางคนก็ใช้ในความหมายรวมถึงดาวหางคาบยาว หรือคาบยาวนานกว่า 200 ปีด้วย ในระยะหลังมีการค้นพบแถบดาวหางหลัก(อังกฤษ: Main-belt comets) ซึ่งทำให้เกิดการแบ่งประเภทเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งชนิด ดาวหางในกลุ่มนี้มีวงโคจรค่อนข้างกลมมากกว่ากลุ่มอื่น ๆ ในระยะเดียวกันกับแถบดาวเคราะห์น้อย[20][21]
เมื่อดูจากลักษณะของวงโคจร เชื่อกันว่าดาวหางคาบสั้นน่าจะมีต้นกำเนิดมาจากแถบไคเปอร์ซึ่งอยู่ในห้วงอวกาศแถบวงโคจรของดาวเนปจูน ส่วนดาวหางคาบยาวน่าจะมาจากแหล่งที่ไกลกว่านั้น เช่นในกลุ่มเมฆออร์ต (ตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์
