ดาวหาง

   

ดาวหางเฮล-บอปป์

ดาวหางเวสต์

ดาวหาง คือ วัตถุชนิดหนึ่งในระบบสุริยะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ มีส่วนที่ระเหิดเป็นแก๊สเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดชั้นฝุ่นและแก๊สที่ฝ้ามัวล้อมรอบ และทอดเหยียดออกไปภายนอกจนดูเหมือนหาง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์จากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ไปบนนิวเคลียสของดาวหาง นิวเคลียสหรือใจกลางดาวหางเป็น "ก้อนหิมะสกปรก" ประกอบด้วยน้ำแข็ง คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน 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

นับถึงเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 2007 มีรายงานการค้นพบดาวหางแล้ว 3,354 ดวง^[1] ในจำนวนนี้หลายร้อยดวงเป็นดาวหางคาบสั้น การค้นพบยังคงมีอย่างต่อเนื่อง ซึ่งส่วนที่ค้นพบแล้วเป็นแค่เศษเสี้ยวเพียงเล็กน้อยของจำนวนดาวหางทั้งหมดเท่านั้น วัตถุอวกาศที่มีลักษณะคล้ายกับดาวหางในระบบสุริยะรอบนอกอาจมีจำนวนมากกว่าหนึ่งล้านล้านชิ้น^[2] ดาวหางที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่ามีปรากฏโดยเฉลี่ยอย่างน้อยปีละหนึ่งดวง^[3] ในจำนวนนี้หลายดวงมองเห็นได้เพียงจาง ๆ เท่านั้น ดาวหางที่สว่างมากจนสามารถสังเกตเห็นด้วยตาเปล่าได้โดยง่ายมักเรียกว่าดาวหางใหญ่ (Great Comet)

คำว่า "ดาวหาง" (comet) มีรากศัพท์จากภาษาละตินว่า cometes ซึ่งมาจากคำภาษากรีก komē มีความหมายว่า "เส้นผมจากศีรษะ" อริสโตเติลเป็นคนแรกที่ใช้ชื่อ komētēs กับดาวหาง เพื่อบรรยายว่ามันเป็น "ดาวที่มีผม" สัญลักษณ์ทางดาราศาสตร์สำหรับดาวหางคือ (☄) ซึ่งเป็นภาพวาดแผ่นกลมกับเส้นหางยาว ๆ เหมือนเส้นผม

[แก้] ลักษณะทางกายภาพ

นิวเคลียสของดาวหางเทมเพล 1 ถ่ายจากยานลูกของยานดีปอิมแพกต์ นิวเคลียสมีขนาดประมาณ 6 กิโลเมตร

ดาวหางเฮียะกุตะเกะ

ดาวหางประกอบด้วยสามส่วนใหญ่ ๆ คือ นิวเคลียส โคม่า และหาง

นิวเคลียสของดาวหางมีขนาดตั้งแต่ 1/2 กิโลเมตรไปจนถึง 50 กิโลเมตร ประกอบไปด้วยหินแข็ง ฝุ่น น้ำแข็ง และแก๊สแข็งเช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และแอมโมเนีย^[4] องค์ประกอบนี้มักนิยมเรียกกันว่า "ก้อนหิมะสกปรก" แม้จากการสังเกตเมื่อไม่นานมานี้พบว่าพื้นผิวของดาวหางนั้นแห้งและเป็นพื้นหิน สันนิษฐานว่าก้อนน้ำแข็งซ่อนอยู่ใต้เปลือก ในดาวหางยังมีสารประกอบอินทรีย์ปรากฏอยู่ด้วย นอกเหนือจากแก๊สหลายชนิดดังกล่าวข้างต้นแล้ว ยังมีเมทานอล ไฮโดรเจนไซยาไนด์ ฟอร์มัลดีไฮด์ เอทานอล และอีเทน บางทีก็มีโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่น สารประกอบไฮโดรคาร์บอนห่วงโซ่ยาว และกรดอะมิโน^[5][6][7] นอกจากนี้ จากการศึกษาดาวหางในย่านความถี่อัลตราไวโอเลต พบว่ามีชั้นของไฮโดรเจนห่อหุ้มดาวหางอีกชั้นหนึ่ง ไฮโดรเจนเหล่านี้เกิดจากไอน้ำที่แตกตัวอันเนื่องมาจากรังสีจากดวงอาทิตย์ นิวเคลียสของดาวหางมีรูปร่างบิดเบี้ยวไม่เป็นทรง เพราะมันไม่มีมวล (ซึ่งแปรผันกับแรงโน้มถ่วง) มากพอที่จะกลายเป็นทรงกลมได้

ในระบบสุริยะรอบนอก ดาวหางจะคงสภาพแช่แข็งและไม่สามารถสังเกตได้จากโลกหรือสังเกตได้ยากมาก เนื่องจากมันมีขนาดเล็กมาก (แต่ก็มีนิวเคลียสดาวหางบางดวงในแถบไคเปอร์ที่สามารถมองเห็นได้^[8]) 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) ^[4]

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^[9] ซึ่งทำให้เหล่านักวิจัยพากันประหลาดใจ เพราะไม่เคยคาดกันมาก่อนว่าจะมีการปล่อยรังสีเอกซ์จากดาวหาง เชื่อว่ารังสีเอกซ์เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างดาวหางกับลมสุริยะ ขณะที่ประจุไฟฟ้าศักย์สูงเคลื่อนผ่านบรรยากาศรอบดาวหางแล้วเกิดปะทะกับอะตอมและโมเลกุลของดาวหาง ในการปะทะนั้นไอออนได้จับกับอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่ง แล้วปล่อยรังสีเอกซ์รวมถึงโฟตอนที่ความถี่ระดับอัลตราไวโอเลตไกล^[10]

[แก้] จุดจบของดาวหาง

โดยทั่วไปเมื่อดาวหางโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปนานเข้า องค์ประกอบในนิวเคลียสที่ระเหิดง่ายจะค่อย ๆ ระเหิดหายไปจนหมด ดาวหางอาจสลายตัวกลายเป็นฝุ่นผง หรือกลายเป็นเศษซากก้อนหินดำมืด^[11] มีสภาพคล้ายกับดาวเคราะห์น้อย ดาวหางบางดวงก็แตกออกเป็นเสี่ยง ๆ ตัวอย่างเช่นดาวหางชวาสมานน์-วัคมานน์ 3 ที่แตกเป็นเสี่ยงเมื่อปี พ.ศ. 2549 การแตกกระจายของดาวหางเกิดได้จากแรงโน้มถ่วงมหาศาลจากดวงอาทิตย์หรือดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ ทำให้เกิด "การระเบิด" ขององค์ประกอบที่ระเหิดได้ หรืออาจเกิดจากสาเหตุอื่นที่ยังไม่มีคำอธิบายที่ชัดเจน

ดาวหางบางดวงมีจุดจบที่อลังการกว่านั้น เช่นพุ่งไปตกบนดวงอาทิตย์^[12] หรือพุ่งเข้าชนดาวเคราะห์หรือวัตถุอวกาศอื่น ๆ เชื่อกันว่าเหตุการณ์ที่ดาวหางพุ่งชนดาวเคราะห์หรือดวงจันทร์เกิดขึ้นเป็นปกติมานานแล้วในช่วงเริ่มต้นของระบบสุริยะ หลุมบ่อขนาดใหญ่มากมายบนดวงจันทร์ก็สันนิษฐานว่าเกิดจากการพุ่งชนของดาวหาง การพุ่งชนของดาวหางครั้งล่าสุดเกิดขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2537 เมื่อดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 แตกเป็นเสี่ยงๆ แล้วพุ่งเข้าชนดาวพฤหัสบดี

ดาวหางและดาวเคราะห์น้อยหลายดวงเคยพุ่งชนโลกเมื่อยุคเริ่มแรก นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากเชื่อว่าการที่ดาวหางมากมายพุ่งชนโลกในวัยเยาว์ (เมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อน) นำพาน้ำจำนวนมหาศาลซึ่งปัจจุบันกลายเป็นมหาสมุทรที่ปกคลุมผิวโลก แต่นักวิจัยบางคนยังตั้งข้อสงสัยต่อทฤษฎีนี้^[13] การตรวจพบโมเลกุลอินทรีย์บนดาวหางทำให้เกิดแนวคิดขึ้นว่า ดาวหางหรือดาวตกอาจเป็นตัวนำ ชีวิต มายังโลก^[6] ปัจจุบันมีดาวหางจำนวนมากที่มีวงโคจรเข้าใกล้โลก แต่กระนั้นโอกาสที่โลกจะถูกชนด้วยดาวเคราะห์น้อยยังมีความเป็นไปได้มากกว่า

นอกจากนี้ยังมีแนวคิดว่า นานมาแล้วดาวหางอาจเคยพุ่งชนดวงจันทร์ ทำให้เกิดน้ำปริมาณมากบนดวงจันทร์ของโลก ซึ่งปัจจุบันอาจหลงเหลืออยู่ในรูปของน้ำแข็งบนดวงจันทร์

[แก้] ลักษณะของวงโคจร

วงโคจรของดาวหางโคฮูเทค (เส้นสีแดง) และวงโคจรของโลก (เส้นสีน้ำเงิน) แสดงให้เห็นถึงความรีของวงโคจร และการเคลื่อนที่ที่เร็วมากขึ้นเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์

ดาวหางส่วนใหญ่มีวงโคจรเป็นวงรีที่เรียวมาก ๆ โดยมีปลายข้างหนึ่งของวงรีเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ส่วนปลายอีกข้างหนึ่งทอดไกลออกไปยังด้านนอกของระบบสุริยะ สามารถแบ่งประเภทของดาวหางได้เป็นกลุ่มตามคาบการโคจร ยิ่งดาวหางมีคาบการโคจรยาวเท่าใด รูปวงรีก็จะยิ่งเรียวมากขึ้น

• ดาวหางคาบสั้น (Short-period comets) เป็นดาวหางที่มีคาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์น้อยกว่า 200 ปี โดยทั่วไปมักมีระนาบวงโคจรใกล้เคียงกับระนาบสุริยวิถี และเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับดาวเคราะห์ จุดปลายของวงรีอีกด้านที่ไกลจากดวงอาทิตย์ที่สุดมักอยู่ในแถบของดาวเคราะห์รอบนอกของระบบสุริยะ (ตั้งแต่ดาวพฤหัสบดีออกไป) ตัวอย่างเช่น ดาวหางฮัลเลย์มีจุดไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์อยู่ในบริเวณวงโคจรของดาวเนปจูน ส่วนดาวหางที่มีคาบโคจรสั้นกว่านั้นเช่นดาวหางเองเคอ (Encke) มีจุดไกลที่สุดเพียงไม่เกินวงโคจรของดาวพฤหัสบดี ดาวหางคาบสั้น สามารถแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มคือ กลุ่มดาวพฤหัสบดี (คาบโคจรไม่เกิน 20 ปี) และกลุ่มดาวหางฮัลเลย์ (คาบโคจรระหว่าง 20 ถึง 200 ปี)
• ดาวหางคาบยาว (Long-period comets) มีความรีของวงโคจรมากกว่า และมีคาบโคจรตั้งแต่ 200 ปีขึ้นไปจนถึงหลายพันหรือหลายล้านปี (ตามนิยามแล้ว ดาวหางเหล่านี้จะต้องยังคงอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ ดาวหางที่ถูกดีดออกจากระบบสุริยะหลังจากเคลื่อนผ่านดาวเคราะห์ขนาดใหญ่จะไม่นับว่าเป็นดาวหางที่มี "คาบโคจร" อีกต่อไป) จุดปลายของวงรีด้านที่ไกลจากดวงอาทิตย์จะอยู่นอกเขตแดนดาวเคราะห์รอบนอกออกไปอีก และระนาบโคจรของดาวหางกลุ่มนี้อาจไม่อยู่ในระนาบเดียวกับสุริยวิถีก็ได้
• ดาวหางแบบปรากฏครั้งเดียว (Single-apparition comets) มีลักษณะคล้ายคลึงกับดาวหางคาบยาว แต่มักมีเส้นทางแบบพาราโบลาหรือไฮเพอร์โบลา ทำให้มันผ่านเข้ามาในระบบสุริยะเพียงครั้งเดียว
• นักวิชาการบางคนใช้คำว่า "ดาวหางรายคาบ" (periodic comet) สำหรับดาวหางใด ๆ ที่มีวงโคจรเป็นวงรี (ได้แก่ทั้งดาวหางคาบสั้นและดาวหางคาบยาว) ^[14] แต่บางคนก็นับแต่เพียงดาวหางคาบสั้นเท่านั้น^[15] ในทำนองเดียวกัน แม้คำว่า "ดาวหางแบบไม่มีคาบ" (non-periodic comet) จะมีความหมายเดียวกับดาวหางแบบปรากฏครั้งเดียว แต่นักวิชาการบางคนก็ใช้ในความหมายรวมถึงดาวหางคาบยาว หรือคาบยาวนานกว่า 200 ปีด้วย ในระยะหลังมีการค้นพบแถบดาวหางหลัก (main-belt comets) ซึ่งทำให้เกิดการแบ่งประเภทเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งชนิด ดาวหางในกลุ่มนี้มีวงโคจรค่อนข้างกลมมากกว่ากลุ่มอื่น ๆ ในระยะเดียวกันกับแถบดาวเคราะห์น้อย^[16][17]

เมื่อดูจากลักษณะของวงโคจร เชื่อกันว่าดาวหางคาบสั้นน่าจะมีต้นกำเนิดมาจากแถบไคเปอร์ซึ่งอยู่ในห้วงอวกาศแถบวงโคจรของดาวเนปจูน ส่วนดาวหางคาบยาวน่าจะมาจากแหล่งที่ไกลกว่านั้น เช่นในกลุ่มเมฆออร์ต (ตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวเนเธอร์แลนด์ เจน เฮนดริก ออร์ต ผู้ค้นพบ) ^[18] เชื่อกันว่า มีวัตถุลักษณะคล้ายดาวหางจำนวนมากโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงเกือบกลมในระยะวงโคจรราว ๆ นั้นอยู่แล้ว แต่อิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์รอบนอก (กรณีแถบไคเปอร์) หรือแรงโน้มถ่วงจากดวงดาวอื่น (กรณีกลุ่มเมฆออร์ต) อาจส่งผลโดยบังเอิญทำให้วัตถุอวกาศในเขตนั้นเปลี่ยนวงโคจรกลายเป็นวงรีและเคลื่อนเข้าหาดวงอาทิตย์ จนกลายมาเป็นดาวหางที่เรามองเห็น แต่ทว่าการปรากฏของดาวหางใหม่ ๆ ตามสมมุติฐานข้อนี้ยังไม่อาจคาดการณ์ได้

วงโคจรอันเป็นวงรีทำให้ดาวหางผ่านเข้าไปใกล้ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่บ่อยครั้ง ทำให้วงโคจรของดาวหางบิดเพี้ยนไป ดาวหางคาบสั้นมักมีจุดปลายสุดของวงโคจรด้านไกลดวงอาทิตย์อยู่ในรัศมีวงโคจรของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ เช่นดาวพฤหัสบดี ซึ่งมีมวลรวมมากกว่าดาวเคราะห์ที่เหลือทั้งหมดรวมกัน ในบางครั้งดาวหางคาบยาวก็อาจถูกแรงโน้มถ่วงรบกวนเส้นทางโคจรจนทำให้กลายมาเป็นดาวหางคาบสั้นได้ (ดาวหางฮัลเลย์อาจเป็นตัวอย่างหนึ่งของกรณีนี้)

การเฝ้าสังเกตการณ์ในยุคแรกไม่ค่อยพบดาวหางที่มีวงโคจรแบบไฮเพอร์โบลา (หรือดาวหางแบบไม่มีคาบ) แต่ไม่มีดาวหางดวงใดจะรอดพ้นแรงโน้มถ่วงรบกวนจากดาวพฤหัสบดีไปได้ หากดาวหางเคลื่อนไปในห้วงอวกาศระหว่างดาว มันจะต้องเคลื่อนที่ไปด้วยความเร็วในระดับเดียวกับความเร็วสัมพัทธ์ของดาวที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ (ระดับหลายสิบกิโลเมตรต่อวินาที) เมื่อวัตถุเหล่านั้นเข้ามาในระบบสุริยะก็มักจะมีวิถีโคจรเป็นแบบไฮเพอร์โบลา จากการคำนวณอย่างหยาบ ๆ พบว่าจะมีดาวหางที่มีวงโคจรแบบไฮเพอร์โบลาเกิดขึ้นประมาณศตวรรษละสี่ดวง

ปัจจุบัน ดาวหางรายคาบที่ค้นพบในศตวรรษที่แล้วจำนวนหนึ่งได้ "สูญหายไป" แต่วงโคจรของมันเท่าที่ตรวจวัดยังไม่ละเอียดดีพอสำหรับทำนายการปรากฏตัวในอนาคต อย่างไรก็ดี มีการค้นพบ "ดาวหางใหม่" บางดวง และเมื่อคำนวณวงโคจรของมันแล้ว อาจเป็นไปได้ว่ามันคือดาวหางเก่าที่ "สูญหายไป" นั่นเอง ตัวอย่างเช่น ดาวหาง 11P/Tempel-Swift-LINEAR ซึ่งค้นพบในปี พ.ศ. 2412 (ค.ศ. 1869) แต่ไม่สามารถสังเกตการณ์ได้อีกหลังจากปี พ.ศ. 2451 เนื่องจากการรบกวนวงโคจรของดาวพฤหัสบดี กลับมาปรากฏตัวอีกครั้งโดยบังเอิญโดยโครงการลีเนียร์ (LINEAR; Lincoln Laboratory Near-Earth Asteroid Research project: โครงการความร่วมมือระหว่างกองทัพอากาศสหรัฐฯ, นาซา และเอ็มไอที) ในปี พ.ศ. 2544^[19]

[แก้] การตั้งชื่อดาวหาง

ตลอดสองร้อยปีที่ผ่านมา มีการตั้งชื่อให้แก่ดาวหางอยู่หลายวิธี เนื่องจากยังไม่มีระบบวิธีการตั้งชื่ออย่างเป็นทางการ ก่อนถึงต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 ดาวหางจะถูกเรียกชื่อตามปีที่มีการค้นพบ และบางครั้งก็มีคำขยายเพิ่มเติมสำหรับดาวหางที่สว่างเป็นพิเศษ เช่น "ดาวหางใหญ่แห่งปี 1680" (ดาวหางเคียช (Kirch)) "ดาวหางใหญ่ในเดือนกันยายน 1882" และ "ดาวหางที่เห็นได้ในยามกลางวันปี 1910" (หรือ "ดาวหางใหญ่เดือนมกราคม 1910") เป็นต้น ในเวลาต่อมา เอ็ดมันด์ ฮัลเลย์ สามารถพิสูจน์ได้ว่าดาวหางที่ปรากฏในปี ค.ศ. 1531, 1607 และ 1682 เป็นดาวหางดวงเดียวกัน และสามารถทำนายได้อย่างถูกต้องว่ามันจะหวนมาเยือนโลกอีกครั้งในปี ค.ศ. 1759 หลังจากนั้นดาวหางดวงนั้นก็ได้ชื่อว่า ดาวหางฮัลเลย์ ด้วยวิธีเดียวกันนี้ ดาวหางที่สามารถทำนายรอบโคจรได้ในเวลาต่อมาเป็นดวงที่ 2 และ 3 จึงได้ชื่อว่า ดาวหางเองเคอ และดาวหางบีลา (Biela) ^[19] ตามชื่อสกุลของนักดาราศาสตร์ที่คำนวณวงโคจรได้ถูกต้อง แทนชื่อเก่าดั้งเดิมของมัน หลังจากนั้นดาวหางรายคาบก็มักถูกตั้งชื่อตามนามสกุลของผู้ค้นพบ ยกเว้นดาวหางที่ปรากฏตัวเพียงครั้งเดียวยังคงมีชื่อเรียกเป็นปีที่ปรากฏตัวอยู่ดังเดิม

ต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 วิธีการตั้งชื่อดาวหางตามชื่อผู้ค้นพบกลายเป็นวิธีสามัญทั่วไป และยังคงใช้เรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน ดาวหางหนึ่งดวงจะตั้งชื่อตามผู้ค้นพบได้ถึงสามคน ในช่วงหลัง ๆ มีดาวหางหลายดวงที่ถูกค้นพบโดยเครื่องมือที่ควบคุมด้วยทีมนักดาราศาสตร์หลายคน ในกรณีเช่นนี้อาจตั้งชื่อดาวหางตามชื่อเครื่องมือตรวจวัดนั้นก็ได้ ตัวอย่างเช่น ดาวหางไอราส-อาราคี-อัลคอค (IRAS-Araki-Alcock) ค้นพบโดยทั้งดาวเทียมไอราส นักดาราศาสตร์สมัครเล่นชื่อ เจนิชี อาราคี (Genichi Araki) และจอร์จ อัลคอค (George Alcock) ในอดีตถ้าผู้ค้นพบหรือกลุ่มผู้ค้นพบมีการค้นพบดาวหางมากกว่าหนึ่งดวง จะตั้งชื่อดาวหางตามด้วยชื่อผู้ค้นพบและต่อท้ายด้วยหมายเลข (สำหรับดาวหางรายคาบเท่านั้น) เช่น ดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 1-9 เป็นต้น แต่ในปัจจุบันมีดาวหางจำนวนมากที่ค้นพบโดยเครื่องมือทางดาราศาสตร์ต่าง ๆ (เช่นในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2548 ยานโซโฮค้นพบดาวหางเป็นดวงที่ 1,000^[20]) ทำให้วิธีการตั้งชื่อแบบนี้ไม่เหมาะสม แต่ก็ยังไม่มีการกำหนดกฎเกณฑ์อื่นใดขึ้นมาแทนที่เพื่อระบุชื่อเฉพาะให้แก่ดาวหาง แต่มีการใช้ระบบกำหนดชื่อชั่วคราวขึ้นมาใช้เพื่อป้องกันความสับสน^[21]

แต่เดิมมาจนถึงปี พ.ศ. 2537 (ค.ศ. 1994) ดาวหางที่ค้นพบใหม่จะได้รับชื่อชั่วคราวไปก่อนโดยใช้เลขปีคริสต์ศักราชที่ค้นพบ ตามด้วยอักษรโรมันตัวเล็ก เรียงตามลำดับการค้นพบในปีนั้น ๆ (ตัวอย่างเช่น ดาวหาง 1969i (หรือดาวหางเบนเน็ต) เป็นดาวหางดวงที่ 9 ที่ค้นพบในปี ค.ศ. 1969) เมื่อดาวหางผ่านจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด และสามารถคำนวณวงโคจรของมันได้แล้ว ดาวหางดวงนั้นจะได้รับชื่อถาวรเป็นเลขปีที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด ตามด้วยเลขโรมันบอกลำดับการเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ในปีนั้น ๆ ดังนั้นดาวหาง 1969i จึงกลายไปเป็นดาวหาง 1970 II เนื่องจากมันเป็นดาวหางดวงที่สองที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดในปี ค.ศ. 1970^[22]

แต่เมื่อมีการค้นพบดาวหางมากขึ้นเรื่อย ๆ วิธีการเช่นนี้จึงยุ่งยากมาก ในปี ค.ศ. 1994 สหพันธ์ดาราศาสตร์สากลจึงอนุมัติระบบการตั้งชื่อดาวหางแบบใหม่ โดยดาวหางจะมีชื่อเป็นเลขปีที่ค้นพบตามด้วยตัวอักษรระบุปักษ์ของเดือนที่ค้นพบ และหมายเลขบอกลำดับการค้นพบในเดือนนั้น (เป็นระบบการตั้งชื่อที่คล้ายคลึงกับระบบการตั้งชื่อดาวเคราะห์น้อย) ดังนั้นดาวหางดวงที่สี่ที่ค้นพบในปักษ์หลังของเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2549 จึงมีชื่อว่า 2006 D4 ทั้งนี้อาจมีอักษรนำเพื่อระบุประเภทของดาวหางนั้น เช่น

• P/ หมายถึงดาวหางรายคาบ (ใช้กับดาวหางที่มีคาบโคจรน้อยกว่า 200 ปี หรือมีการสังเกตการณ์ที่ยืนยันได้โดยผ่านจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดมาแล้วมากกว่าหนึ่งครั้ง)
• C/ หมายถึงดาวหางแบบไม่มีคาบ (ใช้กับดาวหางที่ไม่เข้าข่ายนิยามข้างต้น)
• X/ หมายถึงดาวหางที่ยังไม่สามารถคำนวณวงโคจรที่แน่นอนได้ (มักเป็นดาวหางในประวัติศาสตร์)
• D/ หมายถึงดาวหางที่แตกสลายไปแล้วหรือสูญหายไป
• A/ หมายถึงวัตถุที่เข้าใจผิดว่าเป็นดาวหาง แต่ที่จริงเป็นดาวเคราะห์น้อย

หลังการสังเกตการณ์เมื่อดาวหางผ่านจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดครั้งที่สอง ดาวหางรายคาบจะได้รับชื่อเพื่อระบุลำดับการค้นพบ^[23] ดังนั้น ดาวหางของเอ็ดมันด์ ฮัลเลย์ ซึ่งเป็นดาวหางที่มีการระบุว่ามีคาบโคจรเป็นดวงแรก จึงได้รับชื่อตามระบบใหม่นี้ว่า 1P/1682 Q1 ส่วนดาวหางเฮล-บอปป์ (Hale-Bopp) ได้ชื่อว่า C/1995 O1 เป็นต้น

มีวัตถุอวกาศอีกเพียง 5 ชิ้นที่ยังไม่สามารถแยกแยะประเภทได้ชัดเจน และยังอยู่ในรายชื่อของทั้งดาวหางและดาวเคราะห์น้อย ได้แก่ 2060 ไครอน (95P/Chiron), 4015 วิลสัน-แฮร์ริงตัน (107P/Wilson-Harrington), 7968 Elst-Pizarro (133P/Elst-Pizarro), 60558 Echeclus (174P/Echeclus) และ 118401 ลีเนียร์ (176P/LINEAR (LINEAR 52))

[แก้] ประวัติการศึกษาดาวหาง

[แก้] การสังเกตการณ์ในยุคแรก

ผ้าปักบายูแสดงภาพดาวหางฮัลเลย์ที่ปรากฏต่อกษัตริย์แฮโรลด์ที่ 1 ก่อนเกิดสมรภูมิแฮสติงในปี ค.ศ. 1066

ก่อนจะมีการประดิษฐ์คิดค้นกล้องโทรทรรศน์ขึ้น ดาวหางดูเหมือนอยู่ ๆ ก็ปรากฏขึ้นมาบนท้องฟ้า จากนั้นใช้เวลาหลายวันจึงค่อย ๆ อันตรธานหายไป ผู้คนมักเชื่อว่าการปรากฏของดาวหางนำมาซึ่งลางร้ายต่อกษัตริย์หรือผู้นำของพวกเขา หรือนำเอาภัยพิบัติมาสู่ บางครั้งถึงกับทำนายว่าจะเป็นเหตุแห่งการสิ้นเผ่าพันธุ์ต่าง ๆ บนโลก จากหลักฐานโบราณที่ค้นพบ เช่น กระดูกทำนายของชาวจีน ทำให้เราทราบว่ามนุษย์ได้สังเกตเห็นการปรากฏตัวของดาวหางมานานนับพันปีแล้ว นักวิชาการบางคนตีความว่า "ดวงดาวที่ร่วงหล่น" ดังปรากฏในมหากาพย์กิลกาเมช ในพระธรรมวิวรณ์ และในบันทึกของอินอค อาจจะหมายถึงดาวหางหรือดาวตกดวงใหญ่ก็ได้

ในบันทึกของอริสโตเติลเกี่ยวกับดินฟ้าอากาศฉบับแรกของเขา ได้บรรยายถึงมุมมองเกี่ยวกับดาวหางที่ได้มีอิทธิพลอยู่เหนือแนวคิดของชาวตะวันตกมานานกว่าสองพันปีแล้ว อริสโตเติลไม่เห็นด้วยกับนักปรัชญายุคก่อนที่บอกว่าดาวหางคือดาวเคราะห์ หรือปรากฏการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งที่เกี่ยวกับดาวเคราะห์ เนื่องจากพื้นฐานแนวคิดที่ว่าดาวเคราะห์มีขอบข่ายการเคลื่อนที่อยู่บนจักรราศี ขณะที่ดาวหางปรากฏตัวขึ้น ณ จุดใดบนท้องฟ้าก็ได้^[24] ตรงกันข้าม อริสโตเติลอธิบายว่า ดาวหางเป็นปรากฏการณ์ในบรรยากาศชั้นบน อันเป็นที่ซึ่งไออากาศร้อนและเย็นไปรวมตัวกันอยู่ และทำให้เกิดการลุกไหม้เป็นเปลวเพลิง เขาใช้แนวคิดนี้อธิบายสิ่งอื่นนอกจากดาวหาง เช่น ดาวตก แสงออโรรา หรือแม้แต่ทางช้างเผือกด้วย^[24]

นักปรัชญายุคคลาสสิกบางคนไม่เห็นด้วยกับแนวคิดเช่นนี้ ซีนีกา นักปรัชญาชาวโรมัน ได้เฝ้าสังเกตการณ์ดาวหางและพบว่ามันเคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้าอย่างสม่ำเสมอโดยไม่ถูกรบกวนจากกระแสลม มีลักษณะเหมือนวัตถุท้องฟ้ามากกว่าปรากฏการณ์ด้านดินฟ้าอากาศ ในขณะที่เขายอมรับว่าดาวเคราะห์เคลื่อนที่อยู่ภายในกลุ่มดาวจักรราศีเท่านั้น แต่เขาไม่เห็นเหตุผลที่วัตถุคล้ายดาวเคราะห์อื่น ๆ จะเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งอื่นๆ บนท้องฟ้าไม่ได้ เพราะความรู้ของมนุษยชาติเกี่ยวกับวัตถุท้องฟ้าในยุคนั้นยังน้อยอยู่มาก^[25] อย่างไรก็ดีแนวคิดของฝ่ายสนับสนุนอริสโตเติลเป็นที่ยอมรับมากกว่า และเป็นเช่นนั้นเรื่อยมาจนถึงคริสต์ศตวรรษที่ 16 กว่าจะมีการพิสูจน์ได้ว่าดาวหางเป็นสิ่งซึ่งอยู่พ้นจากชั้นบรรยากาศของโลก

พ.ศ. 2120 (ค.ศ. 1577) มีดาวหางสว่างมากดวงหนึ่งปรากฏบนท้องฟ้าเป็นเวลาหลายเดือน นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์กชื่อ ไทโค บราเฮ ได้เปรียบเทียบผลการติดตามวัดเส้นทางการเคลื่อนที่ของดาวหางระหว่างของเขาเองกับผลของคนอื่น ๆ ซึ่งมีตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ห่างไกลกัน พบว่าได้ผลลัพธ์ที่ตรงกันทุกประการ ไม่มีแพรัลแลกซ์ แสดงว่าดาวหางจะต้องอยู่ห่างจากโลกไปเป็นระยะทางอย่างน้อยสี่เท่าของระยะทางระหว่างโลกกับดวงจันทร์^[26]

บันทึกเกี่ยวกับการปรากฏตัวของดาวหางที่มีชื่อเสียงมากชิ้นหนึ่ง ได้แก่ภาพดาวหางฮัลเลย์บนผ้าปักบายู (Bayeux Tapestry) แสดงการปรากฏตัวของดาวหางในช่วงที่ชาวนอร์มันบุกโจมตีอังกฤษในปี ค.ศ. 1066^[27]

[แก้] การศึกษาวงโคจร

วงโคจรของดาวหางแห่งปี 1680 เข้ากันกับกราฟแบบพาราโบลา แสดงในหนังสือ Principia ของไอแซก นิวตัน

แม้ดาวหางจะได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวัตถุท้องฟ้า แต่การเคลื่อนที่ของมันบนท้องฟ้ายังเป็นหัวข้อถกเถียงกันต่อมาอีกนับศตวรรษ แม้เมื่อโยฮันเนส เคปเลอร์ ได้พิสูจน์ในปี ค.ศ. 1609 แล้วว่าดาวเคราะห์ทั้งหลายต่างเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรรูปวงรี แต่เขาก็ยังไม่แน่ใจว่ากฎเกณฑ์นี้จะใช้กับการเคลื่อนที่ของวัตถุอื่น ๆ ได้หรือไม่ เขาเชื่อว่าดาวหางเดินทางเป็นเส้นตรงไปท่ามกลางหมู่ดาวเคราะห์ กาลิเลโอ กาลิเลอี ผู้เชื่อมั่นในทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสอย่างแข็งขัน ก็ไม่เห็นด้วยกับแนวคิดของไทโค และกลับเชื่อถือแนวคิดของอริสโตเติลมากกว่า ว่าดาวหางเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงผ่านไปในบรรยากาศชั้นบน^[28]

บุคคลแรกที่เสนอแนวคิดว่ากฎของเคปเลอร์สามารถใช้ได้กับการเคลื่อนที่ของดาวหาง ได้แก่ วิลเลียม โลเวอร์ ในปี ค.ศ. 1610^[26] หลายทศวรรษต่อจากนั้น นักดาราศาสตร์มากมายเช่น ปิแยร์ เปติต์ (Pierre Petit), โจวันนี โบเรลลิ (Giovanni Borelli), เอเดรียน โอโซต์ (Adrien Auzout), โรเบิร์ต ฮุค (Robert Hooke), โจฮัน แบบติสต์ ไคแซท (Johann Baptist Cysat) และโจวันนี โดเมนีโก กัสซีนี (Giovanni Domenico Cassini) ต่างสนับสนุนว่าดาวหางเคลื่อนผ่านดวงอาทิตย์เป็นเส้นโค้งแบบวงรีหรือพาราโบลา ในขณะที่นักดาราศาสตร์อื่น ๆ เช่น คริสเตียน ไฮเกนส์ และโยฮันเนส เฮเวเลียส ยังคงสนับสนุนแนวคิดว่าดาวหางเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง^[28]

ข้อถกเถียงนี้คลี่คลายเมื่อดาวหางสว่างดวงหนึ่งถูกค้นพบโดย กอตฟรีด เคียช เมื่อวันที่ 14 พฤศจิกายน ค.ศ. 1680 นักดาราศาสตร์ทั่วทั้งยุโรปพากันติดตามเส้นการเดินทางของดาวหางดวงนี้เป็นเวลาหลายเดือน ปี ค.ศ. 1681 นักบวชชาวแซกซอนชื่อ จอร์จ ซามูเอล โดเฟล (Georg Samuel Doerfel) พิสูจน์ได้ว่าดาวหางเป็นวัตถุท้องฟ้าที่เคลื่อนที่บนเส้นทางพาราโบลา โดยมีดวงอาทิตย์เป็นจุดโฟกัส ต่อมาในปี 1687 ไอแซก นิวตัน ได้เขียนในหนังสือ Principia Mathematica พิสูจน์ว่าวัตถุที่เคลื่อนที่ไปภายใต้กฎกำลังสองผกผัน (inverse square law) ของแรงโน้มถ่วงใน