ดาวพลูโต (อังกฤษ: Pluto; ดัชนีดาวเคราะห์น้อย: 134340 พลูโต; สัญลักษณ์: [8] หรือ [9]) เป็นดาวเคราะห์แคระในแถบไคเปอร์ วงแหวนของวัตถุพ้นดาวเนปจูน[10] โดยเป็นวัตถุแถบไคเปอร์ชิ้นแรกที่ถูกค้นพบ มันมีขนาดใหญ่ที่สุดและมีมวลมากที่สุดเป็นอันดับสองในบรรดาดาวเคราะห์แคระที่รู้จักในระบบสุริยะ และยังเป็นวัตถุที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับที่ 9 และมวลมากเป็นอันดับที่ 10 ในระบบสุริยะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวพลูโตเป็นวัตถุแถบไคเปอร์ที่ใหญ่ที่สุดโดยปริมาตร แต่มีมวลน้อยกว่าอีริส ซึ่งเป็นวัตถุในแถบหินกระจาย ดาวพลูโตมีลักษณะเหมือนกับวัตถุอื่น ๆ ในบริเวณเดียวกัน กล่าวคือ ประกอบไปด้วยหินและน้ำแข็งเป็นส่วนใหญ่[11] มีมวลและปริมาตรประมาณ 1 ใน 6 และ 1 ใน 3 ของดวงจันทร์ตามลำดับ วงโคจรของดาวพลูโตมีความเยื้องศูนย์กลางมาก อยู่ที่ 30 ถึง 49 หน่วยดาราศาสตร์ (4.4 – 7.4 พันล้านกิโลเมตร) จากดวงอาทิตย์ หมายความว่าเมื่อดาวพลูโตอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด มันจะอยู่ใกล้กว่าวงโคจรของดาวเนปจูนเสียอีก แต่เนื่องด้วยการสั่นพ้องของวงโคจร ทำให้ดาวเคราะห์ทั้งสองดวงไม่สามารถโคจรมาชนกันได้ ในปี พ.ศ. 2557 ดาวพลูโตมีระยะห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 32.6 หน่วยดาราศาสตร์ แสงจากดวงอาทิตย์ใช้เวลาประมาณ 5.5 ชั่วโมง ถึงจะไปถึงดาวพลูโตที่ระยะทางเฉลี่ย (39.5 หน่วยดาราศาสตร์)]
ดาวพลูโตถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2473 โดยไคลด์ ทอมบอ และถูกจัดให้เป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ สถานะการเป็นดาวเคราะห์ของมันเริ่มเป็นที่สงสัยเมื่อมีการค้นพบวัตถุประเภทเดียวกันจำนวนมากซึ่งถูกค้นพบในภายหลังในบริเวณแถบไคเปอร์ ความรู้ที่ว่าดาวพลูโตเป็นดาวเคราะห์หินขนาดใหญ่ที่เป็นน้ำแข็งเริ่มถูกคัดค้านจากนักดาราศาสตร์หลายคนที่เรียกร้องให้มีการจัดสถานะของดาวพลูโตใหม่ ในปี พ.ศ. 2548 มีการค้นพบอีริส วัตถุในแถบหินกระจาย ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าดาวพลูโต 27% ซึ่งทำให้สหพันธ์ดาราศาสตร์สากล (IAU) จัดการประชุมซึ่งเกี่ยวกับการตั้ง "นิยาม" ของดาวเคราะห์ขึ้นมาครั้งแรก ในปีเดียวกัน หลังสิ้นสุดการประชุม ดาวพลูโตถูกลดสถานะให้เป็นกลุ่ม "ดาวเคราะห์แคระ"[12] แต่ยังมีนักดาราศาสตร์บางคนที่ยังคงจัดให้ดาวพลูโตเป็นดาวเคราะห์[13]
ดาวพลูโตมีดาวบริวารที่ทราบแล้ว 5 ดวง ได้แก่ แครอน (มีขนาดใหญ่ที่สุด โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นครึ่งหนึ่งของดาวพลูโต) สติกซ์ นิกซ์ เคอร์เบอรอส และไฮดรา[14] บางครั้งดาวพลูโตและแครอนถูกจัดเป็นระบบดาวคู่ เนื่องจากจุดศูนย์กลางมวลของวงโคจรไม่ได้อยู่ในดาวดวงใดดวงหนึ่งเฉพาะ[15] ไอเอยูยังไม่มีการให้คำนิยามของระบบดาวเคราะห์แคระคู่อย่างเป็นทางการ และแครอนกลายเป็นดาวบริวารของดาวพลูโตอย่างเป็นทางการแล้ว[16] ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2559 นักดาราศาสตร์ประกาศว่าบริเวณสีน้ำตาลแดงที่ขั้วโลกของแครอนนั้น มีองค์ประกอบของโทลีน สารประกอบอินทรีย์ขนาดใหญ่ที่อาจเป็นต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิต และผลิตได้จากมีเทน ไนโตรเจน และแก๊สที่เกี่ยวข้องซึ่งปล่อยออกมาจากชั้นบรรยากาศของดาวพลูโต และเคลื่อนที่เป็นระยะทางกว่า 19,000 กิโลเมตร รอบดาวบริวาร[17]
ในวันที่ 14 กรกฎาคม พ.ศ. 2558 ยานอวกาศนิวฮอไรซันส์กลายเป็นยานอวกาศลำแรกที่บินผ่านดาวพลูโตสำเร็จ[18][19][20]ระหว่างเส้นทางนิวฮอไรซันส์ก็ได้เก็บข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับดาวพลูโตและดาวบริวารของมันไปด้วย[10][21][22][23
การค้นพบ
ในช่วงคริสต์ทศวรรษที่ 1840 อูร์แบ็ง เลอ แวรีเย ได้ใช้กลศาสตร์แบบฉบับเพื่อทำนายตำแหน่งของดาวเนปจูน ซึ่งในขณะนั้นยังไม่ถูกค้นพบ หลังจากที่พบว่าดาวยูเรนัสมีวงโคจรที่ไม่ตรงกับการคำนวณ[24] การสำรวจดาวเนปจูนในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 ได้นำพาให้นักดาราศาสตร์คาดเดากันว่าเหตุที่วงโคจรของดาวยูเรนัสคลาดเคลื่อนเนื่องด้วยแรงดึงดูดของดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งซึ่งถัดจากดาวเนปจูนออกไป
ในปี พ.ศ. 2449 เปอร์ซิวัล โลเวลล์ เศรษฐีนครบอสตัน ผู้ซึ่งก่อตั้งหอดูดาวโลเวลล์ ในแฟลกสแตฟฟ์ รัฐแอริโซนา ในปี พ.ศ. 2437 ได้เริ่มภารกิจการค้นหาดาวเคราะห์ดวงที่เก้า เขาได้ให้ชื่อไว้ว่า "ดาวเคราะห์ X"[25] ในปี พ.ศ. 2452 โลเวลล์และวิลเลียม เอช. พิกเกอร์ริง ได้เสนอพิกัดดาราศาสตร์ที่เป็นไปได้ของดาวเคราะห์นี้[26] โลเวลล์และทางหอดูดาวของเขายังคงดำเนินการค้นหาต่อไป จนกระทั่งโลเวลล์เสียชีวิตในปี พ.ศ. 2459 แต่ก็ไม่ได้ทำให้การค้นหาหยุดชะงักลง ก่อนการเสียชีวิตของโลเวลล์ คณะสำรวจของเขาก็ได้ถ่ายภาพเบลอของดาวพลูโตสองภาพ ภาพแรกถ่ายเมื่อวันที่ 19 มีนาคม และอีกภาพถ่ายเมื่อวันที่ 7 เมษายน พ.ศ. 2458 แต่พวกเขาก็ไม่ได้ยอมรับในสิ่งที่พวกเขาพบ[26][27] นอกจากนั้นยังมีการสำรวจ 14 ครั้งก่อนการค้นพบ โดยครั้งเก่าแก่ที่สุดมีขึ้นที่หอดูดาวเยอร์เกส เมื่อวันที่ 20 สิงหาคม พ.ศ. 2452[28
ผลการศึกษาจำนวนมาก แสดงให้เห็นว่า ตลอดหลายล้านปีที่ผ่านมา ธรรมชาติไม่ให้วงโคจรของดาวพลูโตและดาวเนปจูนเกิดการเปลี่ยนแปลง[74][79] ยังมีการสั่นพ้องและปฏิสัมพันธ์อีกมากที่ควบคุมรายละเอียดการโคจรและเสถียรภาพของดาวพลูโต
อย่างแรก คือ มุมของจุดใกล้ที่สุดของดาวพลูโต ซึ่งคือมุมที่อยู่ระหว่างจุด ณ ตำแหน่งที่โคจรตัดระนาบสุริยวิถี กับจุด ณ ตำแหน่งที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด โดยมีค่าไลเบรชันประมาณ 90°[79] นั่นหมายความว่า เมื่อดาวพลูโตเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด มันก็จะอยู่ในตำแหน่งที่ห่างจากระนาบสุริยะมากที่สุดด้วย ซึ่งป้องกันการเคลื่อนที่เข้าหาดาวเนปจูน นี่ยังเป็นผลโดยตรงจากกลไกโคะซะอิ[74] ซึ่งเกี่ยวข้องกับวัตถุที่มีค่าความเยื้องและความเอียงมาก ในกรณีของดาวเนปจูน ดาวเนปจูนมีไลเบรชันเท่ากับ 38° ทำให้การแยกเชิงมุมของจุดที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดของดาวพลูโตกับวงโคจรของดาวเนปจูนอยู่ห่างกันมากกว่า 52° เสมอ (90°–38°) โดยการแยกเชิงมุมที่มีค่าน้อยที่สุดจะเกิดขึ้นทุก ๆ 10,000 ปี[78]
อย่างที่สองคือ เส้นแวงของแอสเซนดิงโนดของสองวัตถุ ซึ่งคือจุดที่วัตถุทั้งสองข้ามเส้นสุริยวิถี โดยตำแหน่งนั้นจะอยู่ในอัตราส่วนที่ใกล้เคียงกันด้วยการไลเบรชันค่าสูง เมื่อเส้นแวงของวัตถุทั้งสองอยู่ในตำแหน่งเดียวกัน กล่าวคือ สามารถลากเส้นตรงผ่านจุดตัดระนาบของวัตถุทั้งสองและดวงอาทิตย์ได้ เมื่อเกิดขึ้นแล้ว จุดที่ใกล้ที่สุดของดาวพลูโตจะอยู่ที่ 90° และด้วยเหตุนี้ ทำให้มันโคจรเข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์ได้มากที่สุด เมื่อมันอยู่สูงจากดาวเนปจูนมากที่สุด รู้จักกันว่าเป็นซูเปอร์เรโซแนนซ์ 1:1 ดาวเคราะห์ยักษ์ทุกดวง โดยเฉพาะดาวพฤหัสบดี โคจรอยู่ในรูปแบบของซูเปอร์เรโซแนนซ์เช่นกัน[74]
เพื่อที่จะเข้าใจถึงธรรมชาติของการไลเบรชัน จะต้องจินตนาการถึงมุมมองจากขั้วโลก มองลงมาบนเส้นสุริยวิถีจากจุดอ้างอิงที่ไกลออกไป ที่ซึ่งดาวเคราะห์โคจรทวนเข็มนาฬิกา หลังจากที่พวกมันผ่านจุดตัดระนาบมาแล้ว ดาวพลูโตจะอยู่ภายในวงโคจรของดาวเนปจูนและเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว มุ่งหน้าสู่ดาวเนปจูนจากข้างหลัง แรงโน้มถ่วงอันแข็งแกร่งดึงวัตถุทั้งสอง จนเกิดโมเมนตัมเชิงมุม ซึ่งจะถูกส่งไปที่ดาวพลูโต จากดาวเนปจูน นี่ทำให้ดาวพลูโตมีวงโคจรที่ใหญ่ขึ้นเล็กน้อย ที่ซึ่งมันจะโคจรช้าลงเล็กน้อยเช่นกันตามกฎข้อที่สามของเคปเลอร์ เมื่อวงโคจรเกิดการเปลี่ยนแปลง มันก็จะค่อยๆมีผลกระทบให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของตำแหน่งที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดกับเส้นแวงของดาวพลูโต (และทำมุมกับดาวเนปจูนน้อยลง) หลังจากกระบวนการนี้เกิดการทำซ้ำหลายครั้ง จนในที่สุดดาวพลูโตก็จะเคลื่อนช้าลงอย่างเพียงพอ และดาวเนปจูนก็จะเคลื่อนที่เร็วอย่างเพียงพอ นั่นจะทำให้ดาวเนปจูนเริ่มไล่ตามดาวพลูโต ณ ตำแหน่งตรงข้ามกับจุดที่เราเริ่ม แล้วกระบวนการนี้ก็จะผันกลับ โดยดาวพลูโตจะสูญเสียโมเมนตัมเชิงมุมแก่ดาวเนปจูน จนกระทั่งดาวพลูโตมีความเร็วมากพอที่จะไล่ตามดาวเนปจูนอีกครั้ง ณ ตำแหน่งแรกเริ่มของเรา กระบวนการทั้งหมดนี้กินเวลากว่า 20,000 ปี[76][78]
