กับ National Schools’ Observatory ล่าดาวเคราะห์น้อย กับ National Schools’ Observatory

ว่าแต่ว่า ดาวเคราะห์น้อยคืออะไร? นี่คือหลุมอุกกาบาตขนาดกว้าง 900 เมตร ในเมือง Wolfe Creek ประเทศออสเตรเลีย หลุมนี้เกิดขึ้นจากการชนของดาวเคราะห์น้อยเมื่อประมาณ 300,000 ปีที่แล้ว ว่าแต่ว่า ดาวเคราะห์น้อยคืออะไร?

นิยามของดาวเคราะห์น้อย ดาวเคราะห์น้อย เป็นวัตถุที่ประกอบขึ้นจากหินหรือโลหะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ แต่มีขนาดเล็กเกินกว่าที่จะเป็นดาวเคราะห์

ดาวเคราะห์น้อยมีขนาดแตกต่างกันไป ตั้งแต่ 4 Vesta ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 530 กม. (ดวงจันทร์ของเรามีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3500 กม.) ไปจนถึงขนาดเท่าก้อนกรวดขนาดเล็กที่สามารถถือได้บนฝ่ามือ HST image of 4 Vesta มีดาวเคราะห์น้อยเพียง 15 ดวงเท่านั้น ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 240 กม. เราสามารถพบดาวเคราะห์น้อยได้ตั้งแต่จากภายในวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ ไปจนถึงวงโคจรของดาวเสาร์

อย่างไรก็ตาม ดาวเคราะห์น้อยส่วนมากอยู่ในบริเวณ แถบดาวเคราะห์น้อย ที่อยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ดาวเคราะห์น้อยบางดวงมีวงโคจรที่ตัดกับวงโคจรของโลก และในอดีตเคยมีดาวเคราะห์น้อยที่ชนกับโลกอยู่หลายครั้ง

ตัวอย่างดาวเคราะห์น้อย ชื่อ: Gaspra ขนาด: 17 x 10 km ตำแหน่ง: แถบดาวเคราะห์น้อย ภาพนี้ถูกบันทึกเอาไว้ในเดือนตุลาคมปี 1991 เมื่อยานสำรวจอวกาศกาลิเลโอผ่านเข้าใกล้ดาวเคราะห์น้อยเพียง 1600 กม. ระหว่างการเดินทางไปดาวพฤหัสบดี (Courtesy Nasa/JPL) ชื่อ: Ida ขนาด: 56 x 24 km ตำแหน่ง: Asteroid Belt ภาพนี้ถูกบันทึกเอาไว้ในปี 1993 ระหว่างที่ยานสำรวจอวกาศกาลิเลโอห่างจากดาวเคราะห์น้อย 2400 กม. (Courtesy Nasa/JPL).

เราเคยส่งยานอวกาศไปเยือนดาวเคราะห์น้อยด้วย มองเห็นหลุมอุกกาบาตที่เกิดจากการชนของดาวเคราะห์น้อยที่เล็กกว่าหรือไม่? ชื่อ: Eros ขนาด: 35 x 15 km ภาพเคลื่อนไหวนี้ได้ถูกบันทึกเอาไว้ระหว่างที่ยานสำรวจอวกาศ Near Earth Asteroid Rendezvous กำลังเข้าใกล้ (Courtesy Nasa/JPL).

เราเรียกดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กที่อยู่ในแนวพุ่งชนกับโลกว่า สะเก็ดดาว (meteoroids) เมื่อสะเก็ดดาวชนเข้ากับชั้นบรรยากาศของเราที่ความเร็วสูง แรงเสียดทานจะทำให้หินจากอวกาศนี้ลุกไหม้เป็นเปลวไฟที่เรารู้จักกันในชื่อของ ดาวตก (meteor) ถ้าสะเก็ดดาวนี้ลุกไหม้ไม่หมด ส่วนที่เหลืออยู่ที่ตกถึงพื้นโลก จะเรียกว่า อุกกาบาต (meteorite)

การชนของอุกกาบาตในอดีต อุกกาบาตชนเข้ากับโลกอยู่ทุกวัน แต่ส่วนมากนั้นมีขนาดเล็กเกินกว่าจะส่งให้เกิดผลกระทบอะไร อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ได้พบหลักฐานมากมายที่บ่งชี้ว่าอุกกาบาตขนาดใหญ่เคยชนกับโลกหลายครั้งในอดีต เราเชื่อว่าเหตุการณ์ที่ทำให้เกิดหลุมอุกกาบาตเช่นหลุมแบริงเจอร์ (Barringer Crater) ในมลรัฐอริโซนา (บนซ้าย) เกิดขึ้นประมาณทุกๆ 1,000 ปี หลุมขนาด 1.6 กม. นี้เกิดขึ้นจากอุกกาบาตที่มีขนาด 40 เมตรเพียงเท่านั้น ภาพกลางเป็นภาพเรดาร์แสดงท้องหมาสมุทรในชายฝั่งประเทศแมกซิโก เหตุการณ์ชิกซูลับที่ทำให้เกิดหลุมนี้นั้น เชื่อว่ามีความรุนแรงมากพอที่ทำให้ไดโนเสาร์จำนวนมากสูญพันธุ์ไปจากโลก อย่างไรก็ตาม อุกกาบาตขนาดหนึ่งกิโลเมตรเป็นต้นไปที่สามารถทำให้เกิดความเสียหายขนาดนี้ได้ ผ่านเข้ามายังโลกเพียงแค่หนึ่งครั้งทุกๆ หลายล้านปี

เราจะสามารถป้องกันภัยจากอุกกาบาตได้อย่างไร? ปัจจุบันนี้เรามีเทคโนโลยีที่สามารถป้องกันภัยจากอุกกาบาตได้ ภาพด้านเป็นเป็นดีไซน์ของยานอวกาศโดยนาซ่า ที่ใช้แรงโน้มถ่วงค่อยๆ เบี่ยงเส้นทางของดาวเคราะห์น้อยให้ออกไปจากโลกของเรา อย่างไรก็ตาม การที่เราจะเบี่ยงเส้นทางได้ทัน เราจำเป็นจะต้องตรวจพบดาวเคราะห์น้อยที่กำลังจะมาชนโลกแต่เนิ่นๆ ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องดีที่นักดาราศาสตร์ทั่วโลกกำลังทำการสังเกตท้องฟ้าเพื่อค้นหาวัตถุแปลกปลอมในอวกาศอยู่ตลอดเวลา

Liverpool Telescope เราจะทำการล่าดาวเคราะห์น้อยโดยใช้กล้อง Liverpool Telescope ซึ่งเป็นโทรทรรศน์ทางไกลอัตโนมัติที่ใหญ่ที่สุดในโลก ตั้งอยู่ที่เกาะ La Palma ในหมู่เกาะ Canary ความสูง - 8 เมตร, น้ำหนัก - 25 ตัน

ตามล่าดาวเคราะห์น้อย ก่อนที่เราจะเริ่ม เราจะต้องแน่ใจก่อนว่าเราได้ลงโปรแกรมประมวลผลภาพ “LTImage” ลงบนคอมพิวเตอร์แล้ว เราสามารถดาวน์โหลดโปรแกรม LTImage ได้ฟรีบนเว็บไซท์ของ NSO จากลิงก์นี้: http://www.schoolsobservatory.org.uk/astro/tels/ltimage จากนั้น เราจะต้องมีภาพจากกล้องโทรทรรศน์ Livepool Telescope ซึ่งอยู่ในกิจกรรมนี้แล้ว ไฟล์ ah_demo-1.fits ถึง ah_demo-4.fits เป็นข้อมูลจำลองสำหรับการฝึกซ้อม ในขณะที่ไฟล์ ahunt-10-1-1.fits ถึง ahunt-10-1-4.fits เป็นไฟล์จริงที่ได้จากการศึกษาวัตถุใกล้โลก (Near Earth Object - NEO), ที่มีชื่อว่า 2001 GQ2, ที่ถูกบันทึกภาพเอาไว้ก่อนเที่ยงคืนวันที่ 5th เมษายน 2009.

เปิดโปรแกรม LTImage เมื่อเราเปิดโปรแกรม LTimage ครั้งแรก ส่วนของ viewing area (ส่วนที่มีตัวหนังสือนี้) จะว่างเปล่า นี่หมายความว่าเรายังไม่ได้มีข้อมูลโหลดลงไปในโปรแกรม ด้านล่างขวาของหน้าต่าง LTImage window ยืนยันว่าส่วนเก็บภาพทั้งสี่นั้นว่างเปล่า เนื่องจากไม่มีภาพใดแสดงอยู่ในกล่องด้านบนของหมายเลข เช็คว่าเรากำลังเลือกแสดงส่วนเก็บภาพอันแรก ซึ่งจะแสดงเป็นจุดอยู่ในวงกลมข้างหมายเลข 1 ดังภาพ

โหลดภาพ จากนั้นเราจะโหลดไฟล์ภาพ เลือกเมนู File และ Open Data Image เลือกไปที่โฟลเดอร์ที่มีไฟล์จาก Liverpool Telescope ah-demo-1.fits อยู่

ปรับสเกลภาพ ไม่ต้องตกใจถ้าบางครั้งภาพอาจจะออกมามืดเกินไป ตัวบันทึกสัญญาณของกล้องโทรทรรศน์ถูกออกแบบมาให้นับจำนวนโฟตอนที่ได้รับ แทนที่จะบันทึกภาพสวยๆ เมื่อภาพปรากฎออกมามืด นั่นหมายความว่าเราไม่ได้โฟตอนจากวัตถุมากเท่าใดนัก เพื่อเปิดเผยรายละเอียดส่วนที่มืดในภาพให้เห็นชัดขึ้น เราจะเป็นจะต้องปรับสเกลภาพเสียก่อน เราสามารถปรับสเกลภาพได้โดยเลือกเมนู Display และตัวเลือก Scaling จากนั้นใช้เมาส์คลิ๊ก และลากแถบสไลด์ด้านขวาลงจากกระทั่งเริ่มเห็นรายละเอียด ปล่อยเมาส์เมื่อได้ผลที่เป็นที่ต้องการ สุดท้าย คลิ๊กปุ่ม Use new Values เพื่อปรับสเกล

โหลดภาพที่เหลือ หลังจากที่เราปรับสเกลภาพแรกเสร็จแล้ว ให้โหลดภาพที่เหลือ เลือกช่องภาพที่สอง แล้วโหลดไฟล์ ah_demo-2.fits หลังจากโหลดภาพเป็นที่เรียบร้อยแล้ว เราสามารถปรับสเกลภาพที่สองในลักษณะเดียวกับภาพแรก ทำซ้ำโดยโหลดไฟล์ ah_demo-3.fits และ ah_demo-4.fits ลงในช่องภาพที่ 3 และ 4 และปรับสเกลเช่นเดิม เราพร้อมที่จะล่าดาวเคราะห์น้อยกันแล้ว

ทำการ Blink ภาพ ถ้าเราดูแค่ภาพเดียว เราแทบจะไม่สามารถบอกได้ว่าจุดสว่างจุดใดเป็นดาวเคราะห์น้อย จุดใดเป็นดาวฤกษ์ หรือกาแล็กซีที่อยู่ห่างออกไป อย่างไรก็ตาม เราสามารถเพิ่มโอกาสที่จะพบดาวเคราะห์น้อยโดยการทำการสังเกตตำแหน่งเดิมของท้องฟ้าที่ทำการบันทึกเวลาห่างกันสองสามนาที เนื่องจากดาวฤกษ์นั้นอยู่ห่างออกไปมาก จึงไม่มีการเคลื่อนที่ แต่ดาวเคราะห์น้อยที่อยู่ใกล้กว่ามาก จะมีการเคลื่อนที่ วิธีที่ดีที่สุดที่จะสามารถสังเกตเห็นปรากฎการณ์นี้ได้ ก็คือโดยวิธีการ blink เราสามารถทำได้โดยการเลือกที่รูปแรก จากนั้นใช้ปุ่มลูกศรบนคีย์บอร์ดสลับไปมาระหว่างภาพ

หาดาวเคราะห์น้อย ระหว่างที่ทำการ “blink” ระหว่างภาพ พยายามสังเกตหาวัตถุใดๆ บนจอที่อาจจะมีการเคลื่อนที่ ข้อมูลที่เราใช้ตอนนี้จะเป็นการจำลองดาวเคราะห์น้อยที่มีความสว่างมากหนึ่งดวง และความสว่างน้อยอีกหนึ่งดวง วิธีการหาดาวเคราะห์น้อยนี้ เป็นวิธีเดียวกันกับที่นักดาราศาสตร์อาชีพใช้ในการหาดาวเคราะห์น้อย - ต่างกันเพียงนักดาราศาสตร์จะใช้คอมพิวเตอร์ในการช่วยหา ถ้าเรายังหาดาวเคราะห์น้อยไม่พบ ลองดูหน้าถัดไป

ดาวเคราะห์น้อยสว่างมาก อยู่ในพื้นที่บริเวณนี้ ดาวเคราะห์น้อยสว่างน้อย อยู่ในบริเวณนี้

การประมาณค่าความเร็ว เราสามารถลองคำนวณระยะทางและความเร็วถึงดาวเคราะห์น้อยได้ โดยการเลือกตัวเลือก Size and Distance จากเมนู Astro จากนั้นให้คลิ๊กที่ภาพแรก และเลื่อนเมาส์ให้ชี้ไปที่กึ่งกลางดาวเคราะห์น้อยที่พบ แต่อย่าเพิ่งคลิ๊กปุ่ม จากนั้นให้ใช้ปุ่มลูกศรขวาไปเพื่อเลือกภาพที่ 4

การประมาณอัตราเร็ว จากนั้นให้คลิ๊กเมาส์ปุ่มซ้ายค้างเอาไว้ และเลื่อนลูกศรไปยังตำแหน่งใหม่ของดาวเคราะห์น้อย จนกระทั่งมีสามเหลี่ยมสีเหลืองปรากฎขึ้นมา จากนั้นให้ปล่อยปุ่มเมาส์และเครื่องหมายสามเหลี่ยมจะเปลี่ยนเป็นสีฟ้า จากนั้น ซอฟท์แวร์จะทำการคำนวณจำนวณพิกเซลที่ดาวเคราะห์น้อยเดินทางไประหว่างภาพที่หนึ่งกับภาพที่สี่ จดระยะพิกเซลที่เกิดขึ้น

คำนวณระยะทาง ตอนนี้เราทราบระยะทางในหน่วยพิเกซลแล้ว แต่เรายังต้องแปลงเป็นหน่วยกิโลเมตร เราสามารถแปลงเป็นหน่วยกิโลเมตรได้โดยเลือก Calibration จากตัวเลือก Image Properties ในเมนู Astro โปรแกรมจะทำการคำนวณว่าหนึ่งพิกเซลในภาพ ควรจะคิดเป็นกี่กิโลเมตร เราควรจะได้คำตอบประมาณ 28,000 กิโลเมตร

คำนวณความเร็ว ณ ตอนนี้เราได้ระยะทางในหน่วยกิโลเมตรแล้ว ถัดไปเราจะต้องทำการหาเวลาที่ผ่านไประหว่างภาพ ถ้าเรารู้ทั้งระยะทางและเวลา เราก็จะสามารถคำนวณอัตราเร็วได้จากสมการ อัตราเร็ว = ระยะทาง/เวลา จากนั้นให้เลือก The Observation จากตัวเลือก Image Properties ในเมนู Astro ตัวเลือกนี้จะบอกเวลาที่ทำการสังเกตการณ์ของภาพที่สี่ บันทึกเวลานี้ลงไป จากนั้นให้ทำซ้ำกับภาพแรกและคำนวณเวลาระหว่างภาพทั้งสองในหน่วยวินาที เราควรจะได้คำตอบประมาณ 5 km/s (ความเร็วของเครื่องบินอยู่ที่ประมาณ 0.2 km/s)

ลองหา NEO 2001GQ2 จากข้อมูลจริง หลังจากที่เราได้ค้นพบดาวเคราะห์น้อยจำลองแล้ว ลองใช้เทคนิคเดียวกันนี้ในการหาดาวเคราะห์น้อยในข้อมูลจริงจากไฟล์ ahunt-10-1-1.fits, ahunt-10-1-2.fits, ahunt-10-1-3.fits, ahunt-10-1-4.fits อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามทำการค้นหาวงโคจรที่แท้จริงของ NEO 2001GQ2 อยู่ ดังนั้นเราจึงไม่ทราบระยะห่างที่แท้จริงของดาวเคราะห์น้อย ด้วยเหตุนี้เราจึงไม่สามารถคำนวณระยะทางเคลื่อนที่และอัตราเร็วได้ ดาวเคราะห์น้อยส่วนมากจะพบกับข้อจำกัดเดียวกันนี้ และนี่เป็นเหตุผลสำคัญว่าทำไมเราจึงควรจะติดตามการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์น้อยสม่ำเสมอติดต่อกันเป็นเวลาหลายเดือนเพื่อที่จะยืนยันว่าดาวเคราะห์น้อยนี้จะเป็นภัยต่อโลกในอนาคตอันใกล้หรือไม่