โครงสร้าง และ ขอบเขตของระบบสุริยะ

กระทู้สนทนา

สวัสดีครับ  กระทู้ดาราศาสตร์วันนี้ขอเสนอเรื่องอวกาศใกล้ตัว คือ เรื่องระบบสุริยะ (Solar system)
โดยเป็นเรื่องขององค์ประกอบ และ ขอบเขต ของระบบสุริยะ  ซึ่งท่านผู้อ่านหลายท่านที่เคยค้นดูภาพ
ของระบบสุริยะก็จะพบกับคำศัพท์ที่แปลกตาที่มิใช่ชื่อดาว หรือ วัตถุใด ๆ  กระทู้นี้จะอธิบายคำศัพท์
และองค์ประกอบเหล่านั้นให้ทราบครับ

   ในการศึกษาเกี่ยวกับระบบสุริยะ  จะมิได้มีเพียงวัตถุอย่างดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์  ดาวเคราะห์น้อย เท่านั้น
แต่จะมีองค์ประกอบอื่นด้วยในลักษณะเป็น "ขอบเขต" และปรากฏการณ์ด้วย  องค์ประกอบเหล่านี้อยู่เลยออกไป
จากวัตถุต่าง ๆ ที่เรารู้จักกันดี  ก็คืออยู่เลยออกไปจากดาว Pluto และย่าน Kuiper belt อีกครับ

ขอเริ่มด้วยขอบเขตใกล้ตัวเราที่สุดก่อน
  คำแรกคือ Termination shock  สิ่งนี้คือ ขอบเขต และ อาณาบริเวณที่ถัดจากดาว Pluto ไป  ประมาณพื้นที่ซึ่งยานสำรวจ Voyager 1 , 2
เดินทางไปถึงแล้วเรียกว่า termination shock  มันคือขอบเขตที่อิทธิพลของลมสุริยะจากดวงอาทิตย์เริ่มแผ่วจางลงครับ
คือเมื่อความเร็วของลมสุริยะจากดวงอาทิตย์ลดลงเหลือเพียงประมาณความเร็วเสียง  แต่เมื่อเดินทางมาถึงจุดนี้กลับเกิดปรากฏการณ์
ที่อนุภาคของลมสุริยะ "อัดแน่น" กันขึ้น ณ บริเวณนี้  ทำให้เกิดพลังงานมากขึ้นในย่านนี้  จึงเป็นที่มาของชื่อ Termination shock
ปรากฏการณ์ทางพลังงานนี้  ถูกตรวจจับได้จากยานสำรวจ Voyager 1 - 2 ครับ  โดย Voyager 1 ได้ผ่าน ณ บริเวณนี้
ที่ระยะ 94 AU.  และ Voyager 2 ผ่านจุดนี้ที่ระยะ 84 AU.

นี่คือภาพรวมแสดงรายละเอียดชัด ๆ ว่ามีองค์ประกอบอะไรบ้าง

   ต่อไปคือ Heliopause  สิ่งนี้คือขอบเขตที่อิทธิพลจากลมสุริยะไม่สามารถสร้างอาณาเขตที่เรียกว่า "Bubble" ออกไปได้อีก
กล่าวคือ  ลมสุริยะจากดวงอาทิตย์นั้น  ได้แผ่ออกจากดวงอาทิตย์ออกไปจนเลยเขตโคจรของดาว Pluto
โดยแผ่ออกไปรอบตัวจากดวงอาทิตย์เป็นทรงกลมเรียกว่า Heliosphere  การแผ่นี้ไล่อาณาเขตออกไปเรื่อย ๆ จนถึง
Interstellar medium หรืออวกาศชั้นนอกระหว่างดวงดาว  ทีนี้ .... พลังงานของลมสุริยะก็มีขีดจำกัดครับ  มันแพร่ออกจาก
ดวงอาทิตย์มาได้เพียงบริเวณนี้และก็ drop ลง  จนไม่สามารถเดินทางออกไปอีกจึงเขตนี้เรียกว่า heliopause  หรือกล่าวได้
อีกอย่างว่าเป็นจุดที่แรงดันของชั้นอวกาศระหว่างดาวกับลมสุริยะเข้าสู่สมดุลกัน  และเขตนี้เองที่ถือว่าเป็น Outer border
(พรมแดนชั้นนอก) ของระบบสุริยะของเราครับ  และ zone ระหว่าง termination shock และ heliopause
จะเรียกว่า heliosheath ครับ  (ดูภาพประกอบด้านบนนี้)

ภาพนี้แสดง scale ใหญ่ของโครงสร้าง Heliosphere ไปจนถึง Bow shock (ภาพไม่ตรงตามอัตราส่วน)

Bow shock หรือ Bow wave
   แนว bow shock นี้ คือแนวหน้าสุดที่เกิดขึ้นจากการการเคลื่อนที่ไปในอวกาศของ heliosphere ทั้งก้อนเลย
แนวการปะทะนี้  เกิดจากอาณาเขตของการสิ้นสุดอิทธิพลแห่งลมสุริยะไปกระทบกับ Interstella wind
เป็นจุดที่ห้วงอวกาศระหว่างดาวเคลื่อนที่ในทางตรงกันข้ามกับก้อน heliosphere และชะลอตัวลงเมื่อปะทะ
จึงเกิดเป็นแนว bow shock นี้ขึ้นมาครับ

แล้ว Oort cloud ล่ะ ?  อยู่ตรงใหน
   Oort cloud หรือ เมฆออร์ต  คืออาณาบริเวณที่ไกลออกไปจากระบบสุริยะของเรามากถึง 50,000 - 200,000 AU.
หรือ 0.8 - 3 ปีแสง เลยทีเดียว  ซึ่งเป็นระยะที่ไกลมาก  ยานสำรวจ Voyager 1 ก็ยังไปไกลได้เพียง 137 AU.
และอีกนานถึง 300 ปี กว่าที่ Voyager 1 จะเดินทางเข้าเขต oort cloud นี้ครับ   Oort cloud นี้ตั้งตามชื่อของ
นักดาราศาสตร์ชาว Dutch ,Jan Hendrik Oort  ผู้ซึ่งวิเคราะห์เส้นทางการโคจรของดาวหางจำนวน 19 ดวง
และค้นพบว่ามาจากแหล่งของดาวหางที่มีรูปร่างเป็นทรงกลมที่มีขนาดใหญ่มากนอกระบบสุริยะ โดยอยู่ที่ระยะห่าง
จากดวงอาทิตย์ประมาณ 1.5 - 3 ปีแสง

   Oort cloud นี้  จินตนาการง่าย ๆ ได้ว่าคือทรงกลมขนาดยักษ์ที่ห้อมล้อมระบบสุริยะอยู่  โดยประกอบด้วยวัตถุ
ขนาดเล็กใหญ่มากมายนับหมื่นล้านชิ้น  เป็นฝุ่น ผง  เศษน้ำแข็ง  หิน  และวัตถุขนาดใหญ่กว่านั้นก็เป็นดาวหาง
โดยภาพรวมแล้ว oort cloud คือเศษซากที่เหลือของ Protoplanetary disc (จานมวลสารกำเนิดดวงดาว)
ของระบบสุริยะเราตั้งแต่สมัย 4,600 ล้านปีที่แล้วนั่นเอง

นี่คือภาพ model ที่ยอมรับกันในปัจจุบันของ Oort cloud  ในภาพนี้จะขยายให้เห็นระบบสุริยะที่อยู่ภายใน