April  2007

จอกศักดิ์สิทธิ์ของนักล่าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

Planet Hunters Edge Closer to Their Holy Grail

April 30^th, 2007

Adapted from : www.space.com

ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงแรกที่โคจรรอบดาวฤกษ์ดวงอื่นถูกค้นพบเมื่อปี 2533 ทว่าดาวเคราะห์ดวงดังกล่าวกลับโคจรรอบซากดาวฤกษ์ที่กำลังแผ่รังสีที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ห้าปีต่อมานักดาราศาสตร์ก็ค้นพบดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ธรรมดา ๆ ที่ชื่อว่า Peg 51 ทว่าดาวเคราะห์ Peg 51b กลับเป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่โคจรใกล้ดาวฤกษ์เสียยิ่งกว่าดาวพุธโคจรรอบดวงอาทิตย์ 12 ปีล่วงเลย จำนวนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (Extrasolar Planet) หรือ Exoplanet ถูกค้นพบแล้วเกือบ 230 ดวงแต่ก็ยังไม่มีดวงใดใกล้เคียงกับ “โลก” มากนัก

ภาพจากจินตนาการของศิลปินแสดงดาวแคระแดง Gliese 581 และดาวเคราะห์บริวารอีกสามดวง

แต่ละดวงมีมวล 5, 8 และ 15 เท่าของโลก โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ด้วยเวลา 13, 5 และ 84 วันตามลำดับ

Credit : ESO

จนกระทั่งนักล่าดาวเคราะห์ก็ได้ค้นพบ “จอกศักดิ์สิทธิ์” ของวงการนี้เสียที “จอก” ดังกล่าวมีชื่อว่า Gliese 581 C มีมวลประมาณ ห้าเท่าของมวลโลก วางตัวอยู่ในเขตที่ห่างจากดาวฤกษ์แม่พอเหมาะที่อุณหภูมิเย็นพอสำหรับน้ำในสถานะของเหลวบนผิวดาวอันเป็นสารเคมีสำคัญของสิ่งมีชีวิต

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากยุโรปค้นพบดาวเคราะห์ 581 C โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ ณ European Southern Observatory ประเทศชีลี ซึ่งติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดสเปคตรัมของแสงดาว และเทคนิค wobble อันเป็นการตรวจวัดความเร็วเชิงรัศมีของดาวฤกษ์แม่ Gliese 581 ซึ่งโคจรเป็นคาบรอบจุดศูนย์กลางมวลระหว่างตัวมันเองกับดาวเคราะห์บริวาร (ที่ไม่มีแสงมากพอจะตรวจรับได้) อันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วง ส่วนการคำนวณขนาดของดาวเคราะห์ 581 C กระทำโดย Transit Method ซึ่งทำการวัดแสงดาวฤกษ์ที่ลดลงอันเนื่องมาจากดาวเคราะห์เคลื่อนมาบังด้านหน้า

ไดอะแกรมแสดงการเคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์โดยดาวเคราะห์แล้วทำให้ความเข้มแสงดาวฤกษ์ที่วัดได้ลดลงชั่วขณะ ตามความเร็วและขนาดของดาวเคราะห์

Credit : ESO

Gliese 581 เป็นดาวแคระแดง (Red Dwarf) ดังนั้นหากเราไปยืนบนดาว 581 C อาจเห็นดวงอาทิตย์มีสีแดงขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์ 20 เท่าแต่ ไม่สว่างมากนัก เหมือนกับถ่านไฟที่กำลังแดงวาบ ๆ แต่ปราศจากเปลวไฟ 581 C ใช้เวลาโคจรรอบ Gliese 581 ประมาณ 13 วันตามเวลาโลก นั่นแสดงว่ามันอยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่ของมันมาก แต่เพราะดาวแคระแดงที่มีอุณหภูมิไม่สูงมากนัก อุณหภูมิพื้นผิวบนดาวเคราะห์จึงไม่เย็นและไม่ร้อนเกินไป ทว่าอาจเป็นไปได้ว่าดาวเคราะห์ดวงนี้หมุนรอบตัวเองช้ามาก นอกจากนี้ระบบดาวดังกล่าวยังอยู่ห่างจากโลกประมาณ 193 ล้านล้านล้านกิโลเมตร หรือ 20.5 ปีแสง ซึ่งนับเป็น 1 ใน 100 ดาวฤกษ์ที่ใกล้เคียงโลกที่สุด โดยบนท้องฟ้ามันเป็นดาวฤกษ์ที่ไม่อาจเห็นด้วยตาเปล่าภายในฟากฟ้าบริเวณกลุ่มดาวคันชั่ง (Libra)

เพราะมวลห้าเท่าของโลกนี่เองทำให้ 581 C มีแรงโน้มถ่วงมากกว่าโลก 1.6 เท่า แต่นักดาราศาสตร์ยังไม่อาจบ่งชี้ลงไปได้ว่ามันเป็ฯดาวเคราะห์หินแบบโลก หรือเป็นเพียงลูกบอลน้ำแข็งที่มีน้ำในสภาพของเหลวที่ผิวดาว ถ้าหากมันเป็นดาวเคราะห์หิน มันจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าโลก 1.5 เท่า แต่ถ้ามันเป็นก้อนน้ำแข็งก็จะมีขนาดใหญ่ขึ้นไปอีก

ประมาณขนาดของ Gliese 581 C เทียบกับโลกและดาวพฤหัสบดี

หากมีเป็นดาวเคราะห์หินก็จะมีขนาดเท่าทรงกลมสีชมพู แต่หากมันเป็นดาวเคราะห์ก๊าซก็จะมีขนาดเท่าทรงกลมสีน้ำเงิน

Credit : JPL/NASA

อย่างไรก็ตามเนื่องจากมวลของมัน 581c สมควรจะมีชั้นบรรยากาศ เพียงแต่ยังไม่มีรายละเอียดที่แน่ชัด หากมันมีชั้นบรรยากาศหนาเกินไปก็จะทำให้ผิวดาวร้อนมาก แต่ในขั้นต้นนักวิจัยประมาณอุณหภูมิผิวดาวเอาไว้ที่ 32 – 104 องศา

เดิมทีระบบดาวแคระแดงไม่เป็นที่น่าสนใจนัก เพราะมันมีความสว่างต่ำเสียใจมองไม่เห็น แต่เมื่อเครื่องมือถูกพัฒนามากขึ้นอีกทั้งมีดาวเคราะห์นอกระบบเป็นบริวารของดาวชนิดนี้ เชื่อแน่ว่าพวกมันจะกลายเป็นเป้าหมายใหม่สำหรับนักล่าดาวเคราะห์แน่นอน

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ดาวคู่มวลน้อย

Wimpy Stars Barely Hanging On

April 30^th, 2007

Adapted from : www.space.com

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบระบบดาวฤกษ์คู่ที่อยู่ห่างกัน 5,100 เท่าของระยะทางระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์ ระยะห่างดังกล่าวทำให้มันเป็นระบบเทหวัตถุคู่ที่อยู่ห่างกันมากที่สุดเท่าที่เคยพบ นักดาราศาสตร์ตั้งชื่อระบบดาวคู่ชนิดนี้ว่า Hang-loose Binary ซึ่งระบบดาวนี้ใช้เวลานานนับ 500,000 ปี กว่าจะโคจรรอบกันและกันครบรอบ อยู่ห่างจากโลก 200 ปีแสง ภายในกลุ่มดาววิหกเพลิงฟินิกส์ (Phoenix)

ภาพที่ถ่ายในปี 2526, 2542 และ 2549 แสดงตำแหน่งของระบบดาวคู่มวลต่ำ

Credit : Gemini Observatory

โดยระบบดาวคู่เจ้าของสถิติเดิมคือ Koenigstuhl 1AB ที่ดาวทั้งสองโคจรอยู่ห่างกัน 1,800 AU (1 AU คือระยะทางระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์) และก่อนหน้านี้ นักดาราศาสตร์ค้นพบระบบดาวคู่มวลต่ำประมาณ 6 ระบบเท่านั้นที่สมาชิกทั้งสองอยู่ห่างกันมากกว่า 50 AU

Étienne Artigau จากหอสังเกตการณ์เจมีนี ในประเทศชีลีเป็นผู้ค้นพบระบบดาวคู่นี้ โดยสังเกตการณ์ด้วยกล้อง Cerro Tololo ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 เมตร แล้วเปรียบเทียบข้อมูลตำแหน่งดาวฤกษ์ที่สังเกตการณ์ได้ในปัจจุบันกับข้อมูลในอดีตในช่วง 16 ปี ก่อน นอกจากนี้จากภาพสเปคตรัมในย่านอินฟราเรดโดยกล้องโทรทรรศน์เจมีนิใต้ คณะนักดาราศาสตร์สามารถประมาณอุณหภูมิพื้นผิวของดาวฤกษ์ได้ 2,200 องศาเซลเซียส ซึ่งนับว่าเย็นมากสำหรับดาวฤกษ์ เนื่องจากพวกมันมีมวลน้อยกว่า 100 เท่าของดาวพฤหัสบดี ซึ่งอาจเป็นดาวแคระแดง (Red Dwarf) หรือดาวแคระน้ำตาล (Brown Dwarf) ซึ่งเป็นวัตถุอีกชนิดหนึ่งที่อยู่ระหว่างกลางความเป็นดาวฤกษ์กับดาวเคราะห์

เปรียบเทียบขนาดของดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์มวลน้อย (ดาวแคระแดง) ดาวแคระน้ำตาล ดาวพฤหัสบดี และโลก

Credit : Jon Lomberg/Gemini Observatory

2 ใน 3 ของดาวฤกษ์ในกาแลกซีทางช้างเผือกเป็นสมาชิกของระบบดาวคู่หรือระบบพหุดารา และส่วนใหญ่ดาวคู่จะอยู่ใกล้กันเพราะแต่ละดวงล้วนมีมวลมากจนสามารถฉุดดึงกันด้วยแรงโน้มถ่วงที่รุนแรง ทว่าพวกมันกลับมีมวลน้อยมาก ๆ จนสามารถโคจรรอบกันและกันด้วยระยะที่ห่างกันมากดังกล่าว ที่น่าสนใจก็คือในการก่อรูปเป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลเพียง 0.3 หรือ 0.2 เท่าของดวงอาทิตย์นั้น จำเป็นต้องมีสภาพแวดล้อมที่รุนแรงพอที่ทำให้แกนกลางของดาวฤกษ์ใหม่ไม่สามารถก่อตัวดึงดูดเอามวลสารลงไปเพิ่มได้อีก แต่ภายในสภาพแวดล้อมแบบเดียวกันเอง กลับสามารถแยกดาวทั้งสองที่ผูกผันกันด้วยแรงโน้มถ่วงอันอ่อนแอ จนไม่สามารถดำรงอยู่ในรูปดาวคู่ได้ ดังนั้นปัญหาก็คือมันเกิดและอยู่รอดมาถึงปัจจุบันได้อย่างไร

สำหรับดาวแคระน้ำตาล แม้จะไม่สามารถหลอมไฮโดรเจนได้

แต่ก็มีพลังงานความร้อนจากการหลอมดิวเทอเรียม (Deuterium Burn) ซึ่งเป็นไอโซโทปของไฮโดรเจน

Source : Scientific American

ไม่ว่าระบบดาวคู่แบบเกาะกันหลวม ๆ รายนี้ จะเป็นดาวแคระแดงหรือดาวแคระน้ำตาล หรือว่าจะทนทานสภาพแวดล้อมในช่วงที่พวกมันถือกำเนิดมาได้อย่างไร แต่ระบบดาวคู่นี้ก็ควรจะมีอายุนานนับพันล้านปี แต่ทว่าพวกมันกลับอยู่ในอาณาบริเวณของกลุ่มดาวฤกษ์อายุน้อยที่เรียกว่า Tucana/Horologium (TH) โดยสมาชิกแต่ละดวงมีอายุเพียง 30 ล้านปีเท่านั้น ซึ่งถ้า Hang-Loose Binary เป็นสมาชิกของกลุ่ม TH พวกมันจะต้องเป็นดาวฤกษ์ที่มีอายุน้อยอย่างมาก

การระบุอายุของระบบดาวคู่นี้จะช่วยนักดาราศาสตร์คำนวณได้ว่า พวกมันจะเกาะเกี่ยวกันเป็นระบบดาวคู่ได้นานเพียงใด เนื่องจากดาวแคระน้ำตาลจะไม่มีมวลมากพอสำหรับจุดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมนิวเคลียสธาตุไฮโดรเจนไปเป็นนิวเคลียสฮีเลียมภายในแกนกลางของดาว ดังนั้น เมื่อมันเย็นตัวพร้อมกับค่อย ๆ อับแสงลง แรงโน้มถ่วงอันน้อยนิดที่ยึดโยงพวกมันไว้ก็จะถูกรบกวน หรือในกรณีที่มีดาวฤกษ์ดวงหนึ่งเข้าใกล้กับสมาชิกดวงหนึ่งภายในระบบดาวคู่แรงโน้มถ่วงที่แรงกว่าของดาวฤกษ์ก็จะแยกดาวคู่ออกจากกันได้โดยง่าย

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ดาวฤกษ์อายุมากอาจมีอารยธรรมชั้นสูง

Really Old Stars Perhaps Ideal for Advanced Civilizations

April 27^th, 2007

Adapted from : www.space.com

ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเท่าที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบนั้น ถูกค้นพบโดยการถ่ายภาพสเปคตรัมของแสงดาว แล้ววัดความเร็วเชิงรัศมีของดาวฤกษ์ที่ถูกแรงโน้มถ่วงจากดาวเคราะห์ที่มองไม่เห็นฉุดและดึงให้ดาวฤกษ์เคลื่อนที่เป็นวงรอบจุดศูนย์กลาง โดยไม่สามารถมองเห็นดาวเคราะห์ได้ เนื่องจากมีความสว่างต่ำกว่าดาวฤกษ์

ด้วยวิธีการดังกล่าวทำให้นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะกว่า 200 ดวง ซึ่งโดยส่วนใหญ่เป็นดาวเคราะห์ก๊าซขนาดใหญ่ที่โคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่มาก จนถูกเรียกว่า ดาวพฤหัสบดีร้อน (Hot Jupiter) ที่สภาพแวดล้อมไม่เหมาะสมสำหรับสิ่งมีชีวิต

ดาวเคราะห์ก๊าซ HD 209458b, ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากเสียจนความร้อนจากดาวฤกษ์ทำให้ก๊าซในชั้นบรรยากาศ

มีพลังงานจลน์พอที่จะหนีออกมาจากดาวเคราะห์ได้ แสดงว่าก๊าซในชั้นบรรยากาศร้อนมากเสียจนอุณหภูมิของดาวเคราะห์ไม่เหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิต

Credit : Hubble ESA Information Centre, Garching, Germany

แต่ในอนาคต เมื่อยานอวกาศ Kepler ของนาซา ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศในปี 2551 เราก็จะมีเครื่องมือชิ้นใหม่สำหรับค้นหาดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกและอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ในระยะที่เหมาะสมสำหรับสิ่งมีชีวิตได้อยู่อาศัย โดยเป้าหมายที่จะมุ่งศึกษาคือดาวฤกษ์อายุมากซึ่งมีเวลามากพอสำหรับสิ่งมีชีวิตจะถือกำเนิดบนดาวเคราะห์บริวารแล้ววิวัฒนาการจนเป็นสิ่งมีชีวิตชั้นสูงและสร้างอารยธรรมขึ้นมาได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งดาวฤกษ์ที่มีลักษณะคล้ายดวงอาทิตย์ของเรา หรือดาวฤกษ์ขนาดกลาง ที่กำลังอยู่ในช่วงกลางของอายุขัย หรือดาวฤกษ์สเปคตรัมชนิด G นั่นเอง โดยทั่วไปดาวฤกษ์ชนิด G จะมีอายุประมาณ 10,000 ล้านปี ซึ่งนานพอสำหรับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ (ถ้ามี)

อนึ่งการแบ่งชนิดของดาวฤกษ์ตามภาพถ่ายสเปคตรัมเรียงตามอุณหภูมิผิวดาวจากสูงไปต่ำ ได้แก่ O B A F G K M

สเปคตรัมของดาวฤกษ์แจกแจงตามชนิดของดาวฤกษ์ O B A F G K M โดยเฉพาะดาวฤกษ์ชนิด M ซึ่งมีอุณหภูมิผิวดาวต่ำสุดเพียง 3000 เคลวิน

Credit : http://physics.uoregon.edu/~jimbrau/BrauImNew/Chap17/FG17_10.jpg

กุญแจสำคัญของโครงการนี้คือการค้นหาระบบดาวฤกษ์ที่คล้ายกับระบบสุริยะของเราที่มีดาวเคราะห์หิน โคจรล้อมรอบดาวฤกษ์ และมีดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์อยู่ไกลออกไป แต่หลายครั้งก็ต้องผิดหวังไปเมื่อดาวฤกษ์หลายดวงกลับมีดาว Hot Jupiter ที่สามารถโคจรรอบดาวฤกษ์โดยใช้เวลาเพียง 4 วัน มาอยู่แทน นั่นทำให้โอกาสที่จะมีดาวเคราะห์หินอยู่ที่ตำแหน่งใกล้ดาวฤกษ์นั้นลดลงไป

ส่วนดาวฤกษ์ชนิด M ที่มีอุณหภูมิพื้นผิวต่ำกว่าดาวชนิด G กลับเป็นดาวฤกษ์ชนิดที่พบมากที่สุดในกาแลกซี และเป็นเป้าหมายที่น่าสนใจว่าดาวชนิดนี้จะมี Habitable Zone ที่ระยะเท่าใด แรงไทดัลจะดึงให้ดาวเคราะห์หันด้านเดียวเข้าหาดาวฤกษ์หรือไม่ การลุกจ้าบนผิวดาวจะทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์หรือไม่ สำหรับประเด็นนี้หากมีสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์บริวารของดาวฤกษ์ชนิด M จริง ๆ ก็เป็นไปได้ว่าสิ่งมีชีวิตก็มีโอกาสที่จะเกิดได้ทั่วไปในกาแลกซี

แนวเขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถอยู่อาศัยได้ (Habitable Zone)

หากดาวเคราะห์อยู่ ณ ตำแหน่งใด ๆ จากศูนย์กลางดาวฤกษ์ที่มีมวลตั้งแต่ 0.5 – 2.0 เท่าของมวลดวงอาทิตย์

Credit : http://www.dur.ac.uk/astronomical.society/includes/talks/habitable.png

รายงานการประชุมที่ตีพิมพ์ในเอกสาร “Astrobiology”:Search for Habitable Planets Outside Earth’s Solar System เมื่อปี 2548 เผยผลวิจัยเบื้องต้นซึ่งศึกษาดาวเคราะห์ภายในระบบดาวชนิด M ที่มีมวลและขนาดใกล้เคียงกับโลก ในชั้นบรรยากาศมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาพอจะทำให้เกิดแหล่งน้ำบนผิวดาว รวมทั้งระยะห่างจากดาวฤกษ์ที่พอเหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิต ภาวะเรือนกระจก สัญญาณสเปคตรัมที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยพืชบนดาวดังกล่าว (ถ้ามี)

ดังนั้น ภารกิจ Darwin/Terrestrial Planet Finder จึงถูกวางแผนเพื่อศึกษาดาวเคราะห์บริวารของดาวฤกษ์ดังกล่าว ดาวฤกษ์หลายดวงที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ของเราล้วนเป็นดาวฤกษ์ชนิด M ดังนั้น การค้นหาอารยธรรมจากดาวฤกษ์ที่เคยตกสำรวจชนิดนี้อาจเป็นทางสว่างไปสู่เป้าหมายในการค้นหาภูมิปัญญาจากต่างดาว

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

เนบิวลาสี่เหลี่ยมจัตุรัส

Near-Perfect Symmetry Revealed in Red Cosmic Square

April 27^th, 2007

Adapted from : www.space.com

หากความสมมาตรคือสัญลักษณ์ของความยอดเยี่ยม ดังนั้น เนบิวลาจัตุรัสแดง (Red Square Nebula) ก็เป็นหนึ่งในเทหวัตถุที่สวยที่สุดในเอกภพ

จากมุมมองในย่านรังสีอินฟราเรด กล้องโทรทรรศน์ Hale ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกระจก 200 นิ้ว ที่ หอสังเกตการณ์บนเทือกเขา Palomar และกล้องโทรทรรศน์ Keck-2 บนเกาะฮาวาย และอุปกรณ์ Adaptive Optics ที่ติดตั้งกับกล้องโทรทรรศน์ โดยอุปกรณ์นี้จะช่วยแก้ไขการผิดรูปของภาพอันเนื่องมาจากชั้นบรรยากาศโลกได้ทันทีทันใด ราวกับมีแว่นแก้สายตาสั้นติดให้กับกล้องโทรทรรศน์

ภาพในย่านรังสีอินฟราเรดผ่าน Adaptive Optic และกล้องจากหอสังเกตการณ์ Palomar กับ Keck

แสดง เนบิวลาจัตุรัสแดง (Red Square) ล้อมรอบใจกลางดาว MWC922

Credit : Peter Tuthill, Palomar and Keck Observatories

ช่วยให้นักดาราศาสตร์พบว่าเนบิวลาดังกล่าวมีรูปร่างคล้าย กล่องสีแดงเรืองแสงขนาดยักษ์ภายในท้องฟ้า ที่มีแกนกลางเป็นสีขาวสุกสว่าง ซึ่งแท้จริงแล้วคือแกนกลางของดาวฤกษ์ที่ใกล้สิ้นอายุขัย MWC922 วางตัวอยู่ภายในใจกลางและสาดกระจายมวลสารออกมาจากขั้วทั้งสองออกสู่อวกาศ

หลังจาก MWC922 สาดมวลสารของตัวมันเองออกสู่อวกาศแล้ว ตัวดาวฤกษ์ส่วนที่เหลือจะยุบตัวลงเป็นซากดาวฤกษ์ความหนาแน่นสูงที่เรียกว่า ดาวแคระขาว (White Dwarf) ที่ห่อหุ้มโดยเมฆสสารของตัวมันเองที่ยังเหลืออยู่ และกลายสภาพเป็นเนบิวลาแห่งใหม่

แสดงวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์ซึ่งมีชะตากรรมเดียวกับดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ดวงอื่น ๆ

โดยในขั้นตอนเกือบสุดท้ายจะสาดมวลสารที่เป็นเปลือกนอกทิ้งไปจนกลายเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ หุ้มห่อแกนกลางที่กลายเป็นดาวแคระขาว

Credit : http://boojum.as.arizona.edu/~jill/NS102_2006/Lectures/Solarmassevolution/sue.gif

สำหรับเนบิวลาจัตุรัสแดงนี้มีความน่าสนใจที่ “ความสมมาตร” ซึ่งเมื่อพิจารณาแนวเงาที่ดูคล้าย “ซี่ล้อรถ” ดังกล่าว เมื่อเราต่อแนวจากซี่ล้อดังกล่าวจะพบว่ามันสามารถแบ่งเนบิวลานี้ออกเป็นสองส่วนที่เหมือนกัน นักวิจัยเสนอสมมติฐานว่าแท้จริงเงาดังกล่าวอาจเกิดจากระลอกคลื่นภายในบริเวณที่ใกล้ ๆ ใจกลางของระบบดาวนี้ ระลอกคลื่นดังกล่าวช่วยอัดก๊าซหรือสสารตามแนวหน้าคลื่นจนทำให้บางบริเวณมีก๊าซและไม่มีก๊าซสลับกันไป

ด้วยความสมมาตรของเนบิวลาชนิดนี้ยังบ่งชี้ว่า ในอาณาบริเวณรอบ ๆ ดาวฤกษ์เดิมนั้น ปราศจากการรบกวนจากกระแสลมจากดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ หรือแหล่งกำเนิดความปั่นป่วนอื่นใด ๆ นักวิจัยหลายคนชี้ว่าเงื่อนไขดังกล่าวคล้ายกับเนบิวลาสี่เหลี่ยมผืนผ้าแดง (Red Rectangle) อันเป็นเนบิวลาสีเหลี่ยมผืนผ้าสีแดง ที่ซากดาวฤกษ์บริเวณใจกลางมีอุณหภูมิต่ำกว่าซาดดาวฤกษ์ใจกลาง Red Square

เนบิวลา Red Rectangle ที่มีรูปร่างคล้ายสี่เหลี่ยมจัตุรัสสีแดง

Credit : NASA, ESA, H. Van Winckel (Catholic University of Leuven) and M. Cohen (University of California, Berkeley)

สำหรับ Red Rectangle นั้นแม้จะมีสมมาตรบ้างก็ตาม แต่บางมุมมองนั้นถือว่าไม่สมมาตร นอกจากนี้ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่ากระแสมวลสารที่เคลื่อนออกมานั้น “สมมาตร” ตั้งแต่แรก หรือเพราะกระแสมวลสารชนกับสสารในอวกาศจนทำให้เกิดความสมมาตรกันแน่

แต่สำหรับ Red Square นั้นความสมมาตรของมันเกิดจากสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสสารใดในอวกาศมารบกวนกระแสมวลสาร ดังนั้น ความสมมาตรจึงเกิดขึ้นจากตัวมันเอง

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

คลื่นทสึนามิอวกาศโดยกองยาน Cluster

Cluster sees Tsunamis in space

April 25^th, 2007

Adapted from : www.esa.int

กลุ่มดาวเทียม Cluster พบคลื่นทสึนามิอวกาศ อันเป็นตัวการสำคัญที่ก่อกวน “แสงเหนือแสงใต้” (Aurora) ของโลก

แสดงแสงเหนือแสงใต้ในสภาพปกติ (ภาพซ้ายมือ) และเมื่อถูกก่อกวนใป้แยกเป็นริ้ว (กลาง)

หรือ  แบบทำให้แยกเป็นชิ้นตามแนวเหนือใต้ (ขวาสุด)

Credits: Jan Curtis

โดยทั่วไปแสงเหนือแสงใต้สามารถพบได้ในเขตละติจูดสูงหรือใกล้ขั้วโลกทั้งสอง เช่น แถบสแกนดิเนเวีย คานาดา เป็นต้น แสงเหนือแสงใต้เกิดจากอนุภาคพลังงานสูงจากลมสุริยะทำอันตรกิริยากับสนามแม่เหล็กโลกจนปลดปล่อยแสงออกมา แสงเหนือแสงใต้ปกติมักอยู่ในรูปม่านโค้งไหว ๆ เล็กน้อย มีสีเขียวและพาดผ่านท้องฟ้าในแนวตะวันออก-ตะวันตก

ส่วนปรากฎการณ์ที่เรียกว่า “substorms” จะเกิดภายในสนามแม่เหล็กโลกเอง โดยมีผลก่อกวนรูปร่างของแสงเหนือแสงใต้ตลอดจนการสั่นของม่านแสงนั้น นอกจากนี้กระแสอนุภาคมีประจุพลังงานสูงดังกล่าวยังส่งกระทบต่อระบบระบุตำแหน่งบนผิวโลก GPS อีกด้วย โดยทั่วไป Substorm จะเกิดในช่วงเวลา 1 ถึง 2 ชั่วโมง มีอิทธิพลภายในปริภูมิสามมิติที่อยู่เหนือจากพื้น 100,000 ถึง 150,000 กิโลเมตร

ปัจจุบันมีสองทฤษฎีที่แข่งขันกันอธิบาย Substorm หรือ Space Tsunami ทฤษฎีแรกเรียกว่า Current-Disruption ส่วนอีกทฤษฎีหนึ่งคือ Near Earth Neutral Line และจากข้อมูลที่ได้จากยานอวกาศ Cluster ทั้งสี่ลำ ทำให้กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากสองฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติค สามารถยืนยันพฤติกรรมของ Substorm ว่าเป็นไปตาม Current-Disruption

สนามแม่เหล็กโลกถูกลมสุริยะชนจนมีรูปร่างคล้ายหยดน้ำโดยมีส่วนปลายหยดน้ำลูไปในทิศทางเดียวกับลมสุริยะ เรียกว่า Magnetosphere

โดยปลายหางนั้นจะอยู่ทางด้านกลางคืนของโลกเรียกว่า Magnetotail ลูกศรสีน้ำเงินแสดงกระแสไฟฟ้าไหลภายใน Magnetosphere

Credit : Tony Lui, JHU/APL

ผลการสังเกตการณ์ก่อนหน้านี้พบว่ากระแสพลาสมาหรือก๊าซร้อนมีประจุภายใน Magnetotail จะเคลื่อนที่ย้อนกลับเข้าหาโลก และเชื่อกันว่าบริเวณที่เกิดกระแสย้อนกลับคือจุดที่เกิด Magnetic Reconnection ณ จุดดังกล่าว พลังงานของสนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนไปอยู่ในรูปพลังงานของอนุภาค ผลที่เกิดคือกระแสอนุภาคมีประจุความเร็วสูงจะวิ่งย้อนกลับเข้าหาโลกราวกับคลื่นทสึนามิอวกาศ

ส่วนข้อมูลใหม่ที่ได้จากฝูงดาวเทียม Cluster ที่เคลื่อนตัดผ่าน Magnetotail อันเป็นบริเวณที่เกิดการไหลกลับของกระแสพลาสมา ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกแยะปริมาณทางกายภาพที่ไม่เคยตรวจพบมาก่อนในบริเวณนี้

ภาพจำลองแสดงการเกิดออโรร่า จากอิเลคตรอนที่เคลื่อนตัดผ่านเส้นสนามแม่เหล็ก

กราฟตัว U แสดงศักย์สนามแม่เหล็กในบริเวณที่อิเลคตรอนถูกเร่งเมื่อเข้ามาในชั้นบรรยากาศส่วนบน

Credit : ESA

เมื่อเปรียบเทียบทิศทางของกระแสไฟฟ้ากับสนามแม่เหล็กภายในสนามแม่เหล็กโลก นักวิจัยพบความเป็นไปได้ที่จะทำความเข้าใจสาเหตุที่ทำให้เกิดกระแสย้อนกลับ ว่าเกิดจากพลังงานภายในสนามแม่เหล็กเปลี่ยนไปเป็นพลังงานของอนุภาค (Dissipation Effect) หรือเพราะพลังงานของอนุภาคถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานของสนามแม่เหล็ก (Dynamo Effect) กันแน่

และผลที่ได้ก็ก็คือการไหลย้อนกลับดูเหมือนว่าจะเป็นเพราะทั้งสองสาเหตุพร้อม ๆ กัน ภายในบริเวณแคบ ๆ ความปั่นป่วนภายในพลาสมารบกวนกระแสไฟฟ้าภายในท้องถิ่น ซึ่งเป็นไปตามทฤษฎี Current Disruption มากกว่า อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่ทราบแน่ว่าในระดับปริภูมิที่ใหญ่กว่านี้ ทฤษฎีดังกล่าวจะยังคงใช้ได้หรือไม่ นั่นคือพวกเขาจำเป็นต้องทำการศึกษาต่อไป

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

หลุมดำถูกบังโดยเมฆก๊าซ

Black Hole Caught in an Eclipse

April 25^th, 2007

Adapted from : www.space.com

นักดาราศาสตร์พบกลุ่มเมฆก๊าซระหว่างดาวที่กำลังเคลื่อนผ่านหน้ากาแลกซี NGC1365 ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 60 ล้านปีแสง โดยภายในกาแลกซีดังกล่าวมีแกนกลางเป็นหลุมดำมวลยวดยิ่ง (Super Massive Black Hole)

ตัวอย่างลำมวลสารที่ถูกยิงออกมาจากขั้วของหลุมดำใจกลางกาแลกซี M87 แสดงให้เห็นว่า

หลุมดำใจกลางกาแลกซีแห่งนี้ มีมวลมากพอแสดงผลจากอันตรกิริยาอันรุนแรงของมัน

Credit : NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

นักวิทยาศาสตร์คิดว่าหลุมดำมวลยวดยิ่งหรือ Active Galactic Nucleus (AGN) ดูดกลืนมวลสารรอบ ๆ ตัวมันให้โคจรเป็นกระแสวนรอบ ๆ หลุมดำจนดูเหมือนแผ่นจานมวลสาร (Accretion Disk) ขนาดใหญ่ และเนื่องจากหลุมดำนั้นไม่เปล่งแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา ดังนั้นนักดาราศาสตร์จึงจำเป็นต้องใช้วิธีตรวจสอบพฤติกรรมของมวลสารรอบ ๆ หลุมดำ เพื่อบ่งชี้ตำแหน่งของหลุมดำนั่นเอง ทว่าสำหรับ AGN ที่มีกลุ่มก๊าซและฝุ่นหนาเตอะบดบังใจกลางอยู่ การค้นหามันจึงไม่ใช่เรื่องง่าย

กาแลกซี NGC1365 มีหลุมดำมวลยวดยิ่งที่ใจกลาง ภาพในย่านรังสีเอกซ์ (ภาพเล็ก) ถ่ายโดยหอสังเกตการณ์อวกาศ Chandra

Credit : NASA/CXC/CfA/INAF/Risaliti, ESO/VLT

สิ่งที่น่าท้าทายสำหรับ NGC1365 คือแผ่นจานมวลสารของมันกลับเล็กเกินกว่าที่นักดาราศาสตร์จะค้นหาได้โดยกล้องโทรทรรศน์ แต่เมื่อพวกเขาใช้หอสังเกตการณ์อวกาศรังสีเอกซ์จันทรา (Chandra X-ray Observatory) ติดตามพฤติกรรมของ NGC1365 6 ครั้งภายในเวลาสองสัปดาห์ของเดือนเมษายน 2549 ห้าในหกครั้งนั้น นักวิจัยตรวจพบรังสีเอกซ์พลังงงานสูงที่ออกมาจากสสารภายในแผ่นจานมวลสารตามปกติ แต่ในครั้งที่สองกลับพบว่าสัญญาณรังสีเอกซ์หายไป ราวกับถูกบดบังด้วยอะไรบางอย่าง นั่นคืออาจมีเมฆก๊าซยักษ์เคลื่อนผ่านหน้าหลุมดำ และนี่เองที่เป็นตัวช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ใช้ประมาณขนาดของหลุมดำโดยวัดเวลาที่รังสีเอกซ์จากหลุมดำถูกบดบังโดยเมฆก๊าซนั้น

ผังแสดงหลุมดำถูกเมฆก๊าซบัง (แผนภาพผิดมาตราส่วน)

Credit : NASA/CXC/M.Weiss

เวลาที่วัดได้จะนำไปสู่การคำนวณความเร็วเชิงมุมของเมฆก๊าซ แล้วใช้ประมาณมวลทั้งหมดของ AGN ตลอดจนขนาดของแผ่นจานมวลสาร ทีมนักวิจัยใช้เวลากว่าหนึ่งปีเพื่อคำนวณขนาดของโครงสร้างต่าง ๆ ที่ประกอบเป็นระบบหลุมดำนั้น และคำนวณขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางแผ่นจานมวลสารได้ประมาณ 7 AU หรือเจ็ดเท่าของระยะทางเฉลี่ยระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์ ซึ่งเล็กกว่าขนาดของกาแลกซี NGC1365 ถึง 2 พันล้านเท่า และใหญ่กว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ (Event Horizon) หลุมดำเพียง 10 เท่า ซึ่งเป็นไปตามทฤษฎี ส่วนเมฆก๊าซที่ตัดผ่านหน้า หลุมดำนั้นอยู่ห่างจากขอบฟ้าเหตุการณ์ประมาณ 0.1 ปีแสง
ต้องขอบคุณกลุ่มเมฆที่มาบังหลุมดำพอดี ทำให้นักวิทยาศาสตร์ไขปัญหานี้ได้ อย่างไรก็ดีกลุ่มเมฆดังกล่าวจะเลือนหายไปภายในเวลาประมาณ 100 ปี

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

พืชพันธุ์ต่างดาวอาจไม่ใช่สีเขียวเสมอไป

Colorful Worlds : Plants on Other Planets Might Not Be Green

April 23^rd, 2007

Adapted from : www.space.com

ถ้าต้นไม้โตบนโลก ใบไม้มีสีแดง ส้ม หรือ เหลือง และไม่เพียงแต่ในฤดูใบไม้ร่วง ต้นไม้ที่เติบโตบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะอื่น ๆ จะมีสีอะไรได้บ้าง

ภาพจากจินตนาการของศิลปินแสดงพืชพันธุ์ต่างพิภพ ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีสีเหมือนพืชบนโลกเสมอไป

Credit : Doug Cummings, Caltech

ผลงานวิจัยใหม่บ่งชี้ว่าสีสันของสิ่งมีชีวิตที่จะใช้แสงจากดาวฤกษ์เพื่อทำการสังเคราะห์อาหารด้วยแสง (Photosynthesis) นั้นขึ้นอยู่กับชนิดของดาวฤกษ์ที่ดาวเคราะห์นั้นเป็นบริวาร และสภาพชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์เอง โดยย่านความถี่ของแสงที่ดาวฤกษ์สามารถเปล่งออกมาได้เข้มข้นที่สุดจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิพื้นผิวของดาวฤกษ์เอง และเมื่อแสงเหล่านั้นเดินทางมาถึงดาวเคราะห์ก็จะต้องผ่านชั้นบรรยากาศที่ทำหน้าที่เสมือนตัวกรองรังสีบางความยาวคลื่นออกไป ตัวอย่างเช่น  ดวงอาทิตย์ของเราแผ่คลื่นแสงในย่านใกล้สีเขียวได้มากที่สุดก็จริง แต่โมเลกุลโอโซนภายในชั้นบรรยากาศโลกกลับดูดกลืนแสงสีเขียวเหล่านั้นไป แล้วปล่อยให้แสงสีอื่นส่องผ่านไปโดยเฉพาะแสงสีแดง ลงไปจนถึงพื้นโลก และนี่เป็นสาเหตุที่คลอโรฟิลด์ (Chlorophyll) ดูดกลืนแสงสีแดงกับแสงสีน้ำเงินเข้าไปแล้วสะท้อนแสงสีเขียวออกมาให้ตามนุษย์มองเห็น

เส้นสีขาวแสดงอัตราการดูดกลืนแสงในย่านความยาวคลื่นต่าง ๆ ของ Chlorophyll a และ chlorophyll b

ต่างก็ดูดกลืนแสงสีน้ำเงิน (400 – 500 นาโนเมตร) และสีส้มแดง (650 – 750 นาโนเมตร) ดังนั้นมันจึงสะท้อนแสงสีเขียวออกมาให้เราเห็น

Credit : http://www.cbu.edu/~seisen/Photosynthesis.htm

แนวคิดอื่นที่อาจเป็นไปได้ ได้แก่ สมมติฐานโลกสีม่วง (Purple Earth Hypothesis) ซึ่งอธิบายว่าแท้จริงคลอโรฟิลด์ไม่ได้ดูดกลืนแสงสีเขียวมาตั้งแต่ต้น เพราะมันเกิดภายหลังสารให้สีชนิดอื่น (เช่น Retinal) ดังนั้น คลอโรฟิลด์จึงต้องดูดกลืนแสงในความยาวคลื่นที่เหลือ ซึ่งไม่มีสารให้สีใดดูดกลืนไปใช้

เส้นสีส้ม (บน) คือ ความเข้มแสงแต่ละความยาวคลื่น (เมตร) ที่ออกมาจากดวงอาทิตย์เมื่อวัดนอกชั้นบรรยากาศโลก

แต่เมื่อแสงอาทิตย์ผ่านชั้นบรรยากาศโลกเข้ามาแล้ว  แสงบางส่วนถูกชั้นบรรยากาศบั่นทอนออกไป

ดังนั้นสารให้สีในพืชที่จะใช้แสงจากดาวฤกษ์สำหรับกระบวนการสังเคราะห์อาหารจึงขึ้นอยู่กับชนิดดาวฤกษ์และก๊าซในชั้นบรรยากาศเป็นสำคัญ

Credit : http://ess.geology.ufl.edu/ess/Notes/040-Sun/spectrum.GIF

นักวิจัยได้ข้อสรุปหลังจากการวิเคราะห์สารให้สีในพืชที่สังเคราะห์ด้วยแสง ทั้ง 12 ชนิด อันรวมถึงคลอโรฟิลด์ด้วย ผ่านการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ซึ่งให้ผลของแสงสีซึ่งได้มาจากสิ่งมีชีวิตที่สามารถสังเคราะห์อาหารด้วยแสงได้บนดาวเคราะห์ต่างพิภพ โดยคาดคำนวณภาพที่น่าจะเห็นได้จากกล้องโทรทรรศน์ ตัวอย่างเช่น สารให้สีบนโลกอย่างคลอโรฟิลด์นอกจากสะท้อนแสงสีเขียวแล้วยังสะท้อนรังสีอินฟราเรดด้วย ซึ่งทำให้เมื่อมองโลกจากอวกาศจะเห็นขอบเขตที่เรียกว่า “Red Edge” แต่ผลการคำนวณกลับบ่งบอกว่าบนดาวเคราะห์อื่นจะไม่มี Red Edge เพียงแต่เป็นสีอื่นแทน

โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิจัยพบว่าโดยทั่วไปแล้วการสังเคราะห์ด้วยแสงภายในดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ ใช้แสงสีน้ำเงินเป็นหลัก จึงไม่น่าจะเป็นไปได้ที่พืชบนดาวเคราะห์เหล่านั้นจะมีสีน้ำเงิน

อย่างไรก็ดี ไม่ว่าผลจะออกมาเป็นอย่างไรนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถใช้แนวทางนี้เพื่อค้นหาพืชในพิภพนอกระบบสุริยะได้

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ไขปริศนา Red Space Glow

Mystery of Red Space Glow Solved

April 23^rd, 2007

Adapted from : www.space.com

นักวิทยาศาสตร์สามารถไขปริศนานานนับทศวรรษของ  “แสงเรืองสีแดง” (Red Glow)  ซึ่งสามารถเกิดได้ทั้งภายในกาแลกซีทางช้างเผือกของเรา และกาแลกซีอื่น ๆ และท้ายที่สุดปริศนาในห้วงอวกาศอันแสนไกลคำตอบที่ได้ ก็นำมาประยุกต์ใช้บนโลกได้เช่นกัน

Red Glow เป็นโครงสร้างพิเศษที่มีชื่อเสียงซึ่งเกิดภายในดาวฤกษ์ที่กำลังจะตาย Red Rectangle ซึ่งได้ชื่อตามโครงสร้างประหลาดที่ล้อมรอบมันอยู่ นักดาราศาสตร์อธิบายว่าแสงสีแดงที่แผ่ออกมาจนทำให้เนบิวลาแห่งนี้มีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้านั้น เกิดจากกระจุกโมเลกุลขนาดเล็กที่เชื่อกันว่าเรืองแสงขึ้นมา เนื่องจากแรงระดับโมเลกุลที่กระทำต่อกันและกันภายในปริภูมิขนาดเล็กมาก ๆ

เนบิวลาสี่เหลี่ยมผืนผ้าแดง (Red Rectangle) หรือ HD44179 เป็นเทหวัตถุแปลกประหลาดภายในทางช้างเผือก

นักดาราศาสตร์คาดว่ามันคือดาวฤกษ์ที่กำลังจะตาย

Credit : NASA/ESA/Hubble

แสงเรืองดังกล่าวถูกเรียกว่า Extended Red Emission (ERE) รู้จักกันมานานกว่า 30 ปี นักวิจัยคาดว่าโมเลกุลที่ประกอบด้วยคาร์บอนจำนวนมากที่เรียกว่า Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) เป็นปัจจัยหลัก โดยกระจุกของโมเลกุลชนิดนี้จะเรียงตัวจนมีรูปร่างคล้าย Chicken Wire ในระดับมาตราส่วน 1 ในพันล้านของหนึ่งเมตร (1 nanometer) ซึ่งเล็กเกินกว่าจะมองเห็นได้

Chiken Wire หรือกรงขังไก่ คล้ายกับโครงสร้างของ PAH

Credit : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/1/1c/Chicken_wire.jpg

Murthy Gudipati นักวิจัยจาก NASA มหาวิทยาลัยแห่งแมรีแลนด์ (University of Maryland) ให้ความเห็นว่าแม้ PAHs จะเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเป็นแบบที่นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยพบมาก่อน แต่ทว่าในห้องทดลองบนโลกกลับไม่สามารถทำได้อย่างที่เกิดขึ้นในอวกาศ เนื่องจากกระจุก PAH ระดับนาโนเมตรนั้นไวต่อปฏิกิริยาและไม่สามารถคงสภาพอยู่ได้นาน โดยเฉพาะเมื่อ PAHs ถูกชนโดยรังสีอัลตราไวโอเลต มันจะถูกทำลายโครงสร้างของโมเลกุลทันที

ดังนั้น Gudipati และกลุ่มวิจัยนำโดย Louis Allamandola จาก Ames Research Center ของ NASA จึงใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อไขปัญหานี้ พวกเขาพบว่าแสงเรืองมาจากกระจุกโมเลกุล PAH ซึ่งแม้ว่า PAH จะมีประจุและไวต่อปฏิกิริยา แต่ในเวลาเดียวกันก็มีเสถียรภาพ เช่นเดียวกับการจัดเรียงอิเลคตรอนแบบวงใกล้ชิดของโมเลกุลบนโลก”

สเปคตรัมของแสงเรืองจากนาโนไดมอนด์ (Nanodiamonds) (สีเหลือง) เข้ากันพอดีกับ

ERE จากเนบิวลา NGC7027 (สีขาว) แสดงว่ามีวัสดุระดับนาโนเมตรอยู่ภายในอวกาศจริง

Credit :Huan-Cheng Chang

Young Min Rhee นักวิจัยทุนหลังปริญญาเอกแห่งมหาวิทยาลัยคาลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ อธิบายว่า ผลการจำลองเขาแสดงให้เห็นว่ากระจุกโมเลกุล PAH ที่มีประจุ สามารถทำให้เกิด ERE ขณะที่โมเลกุลก็มีเสถียรภาพมากพอจะรักษาสภาพตัวเองให้คงอยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมที่ทารุณภายในอวกาศระหว่างดาว

งานวิจัยนี้นอกจากจะช่วยไขปริศนาของปรากฎการณ์ในอวกาศแล้ว ยังสามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์ทำความเข้าใจว่า เขม่าจากการเผาผลาญภายในเครื่องยนต์ดีเซลและไอพ่น เกิดขึ้นได้อย่างไร ซึ่งสาร PAH นี้เองอาจเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้เกิดเปลวไฟ รอบ ๆ ฝุ่นเขม่า

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

จุดจบใหม่ที่อาจจะเป็นของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์

New Thinking on the Death of Sun-Like Stars

April 20^th, 2007

Adapted from : www.space.com

เมื่อดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์ของเราถึงวาระสุดท้าย พวกมันจะพองตัวขึ้นจนกลายเป็นดาวยักษ์แดง (Red Giants) แล้วปลดปล่อยเมฆก๊าซและฝุ่นปริมาณมหาศาลออกสู่อวกาศ อย่างไรก็ตามปริศนาก็คือดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายเหล่านั้นขับดันเมฆก๊าซออกไปได้อย่างไร

ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์จนถึงดาวที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์แปดเท่า ในช่วงสุดท้ายของชีวิตพวกมันจะขยายตัวจนกลายเป็นดาวยักษ์แดง ก่อนที่จะสูญเสียมวลส่วนใหญ่ออกไป ส่วนเหลือจะยุบตัวลงเป็นซากดาวที่เรียกว่า “ดาวแคระขาว” (White Dwarf) จากข้อมูลพบว่า ดาวยักษ์แดง มีสองชนิดได้แก่ ดาวที่มีคาร์บอนมากกว่าออกซิเจน (Carbon-Rich) กับดาวที่มีออกซิเจนมากกว่าคาร์บอน (Oxygen-Rich)

เนบิวลาดาวเคราะห์เป็นจุดสิ้นสุดของชีวิตดวงอาทิตย์ เมื่อมวลของดาวถูกปลดปล่อยออกสู่อวกาศเหลือไว้แต่แกนกลางที่เป็นดาวแคระขาว

Credit : NASA/ESA/Hubble

ดาวอุดมคาร์บอนจะปล่อยฝุ่นคาร์บอนอย่างเช่น เขม่า และกราไฟท์ ออกสู่อวกาศขณะที่มันสาดมวลสารส่วนใหญ่ออกไป ฝุ่นสีดำสนิทจะดูดกลืนรังสีจากดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายจนมีพลังงานจลน์มากพอกลายเป็นลมดาวฤกษ์ ซึ่งแนวคิดนี้สอดคล้องกับผลสังเกตการณ์และการจำลองเหตุการณ์ด้วยคอมพิวเตอร์ ปัญหาก็คือสำหรับดาวฤกษ์ที่มีออกซิเจนมาก อย่างดวงอาทิตย์ของเรา จะสามารถขับดันก๊าซของตัวมันเองให้ออกไปในอวกาศได้อย่างไร

Susanne Höfner จากมหาวิทยาลัยอุปซาลา (University of Uppsala) ประเทศสวีเดน เสริมว่าผลการคำนวณโดยนักดาราศาสตร์สองกลุ่มที่ไม่เกี่ยวข้องกันเลย ช่วยกันยืนยันว่าดาวฤกษ์อุดมออกซิเจนจะไม่สามารถผลักดันฝุ่นโปร่งแสงออกสู่อวกาศได้

ก่อนวาระสุดท้ายของดวงอาทิตย์มันจะขยายตัวจนใหญ่กว่าวงโคจรของดาวอังคารเสียอีก

Credit : A&A

Anja Andersen นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งโคเปนเฮเกน ประเทศเดนมาร์ก ร่วมมือกับ Höfner แก้ปัญหานี้ แนวคิดแรกคือ ภายในซิลิเกตอาจมีโลหะอยู่ภายใน ทำให้ธุลีซิลิเกตขุ่นขึ้น แต่ผลการคำนวณกลับชี้ว่าฝุ่นเหล่านั้นจะถูกระเหิดไปหมดหากมีเหล็กอยู่ภายใน

อีกประการหนึ่งคือการกระเพื่อมของดาวฤกษ์สามารถผลักสสารออกไป แต่แนวคิดนี้กลับไม่สอดคล้องกับผลการสังเกตการณ์

ผังแสดงโครงสร้างของธาตุต่าง ๆ ภายในดาวยักษ์แดงจะเห็นว่าธาตุหนัก ๆ จะจมอยู่ใกล้ ๆ แกนกลาง

ส่วนธาตุเบาจะอยู่ดัดออกไปเรื่อย ๆ โดยเฉพาะชั้นซิลิคอน (Si) ที่อาจเป็นตัวผลักมวลสารในชั้นอื่น ๆ หนีจากแกนกลางโลหะ

Credit : http://wizard.roma2.infn.it/pamela/html_big/red_gian.htm

ล่าสุดแรงบันดาลใจที่จุดความหวังให้กับ Andersen and Höfner ก็คือ คาร์บอนภายในดาวฤกษ์อุดมออกซิเจนอาจช่วยผลักเปลือกนอกของดาวออกไปแทน พวกเขาเชื่อว่าคลื่นจากการกระเพื่อมของดาวฤกษ์ทำให้คาร์บอนภายในดาวฤกษ์ดังกล่าว ก่อตัวเป็นฝุ่นสีดำแล้วกลายเป็นลมที่ผลักสสารอื่น ๆ ออกไป

การคำนวณเพื่อยืนยันทฤษฎีนี้ยังต้องอาศัยเวลาอีกมาก แต่ก็เป็นมุมมองที่สวยงามมากสำหรับการอธิบายกลไกการสิ้นชีพของดาวฤกษ์เชื่อมโยงกับธาตุสำคัญของสิ่งมีชีวิตอย่างออกซิเจนกับคาร์บอน

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ดาวฤกษ์ระเบิดนอกเหนือทฤษฎี

Surprising Star Explosion Upsets Theory

April 20^th, 2007

Adapted from : www.space.com

ผลการวิเคราะห์ข้อมูลจากซูเปอร์โนวาครั้งล่าสุด ทำให้นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ต้องปรับปรุงทฤษฎีเกี่ยวกับวาระสุดท้ายของดาวฤกษ์อีกครั้ง

โดยดาวฤกษ์ตัวปัญหาดังกล่าวอยู่ในกาแลกซี UGC 4904 ที่อยู่ห่างจากโลก 77 ล้านปีแสง ภายในทิศทางกลุ่มดาวแมวป่า (Lynx) ซึ่งปลดปล่อยก๊าซหรือมวลสารของตัวเองจำนวนมหาศาลออกสู่อวกาศเมื่อวันที่ 20 ตุลาคม 2547 ดาวดวงดังกล่าวจัดอยู่ในประเภทดาวแปรแสงสีน้ำเงินสุกสว่าง (Luminous Blue Variable : LBV) ซึ่งมีพฤติกรรมผิดปกติกว่าดาวประเภท LBV ดวงอื่น ๆ เพราะมันประทุแล้วปลดปล่อยมวลสารบางส่วนออกมาก่อน จนทำให้หลายคน เรียกมันว่าเป็น ซูเปอร์โนวานักต้มตุ่น (Supernova Imposters)

เปรียบเทียบขนาดดาวยักษ์น้ำเงินแปรแสง LBV 1806-20 กับขนาดของดวงอาทิตย์

Credit : http://www.napa.ufl.edu/2004news/bigbrightstarph.htm

จากนั้นในฤดูใบ้ไม้ร่วงปี 2549  มันกลับระเบิดขึ้นมาอีกครั้งเป็นซูเปอร์โนวาของจริง เร็วกว่ากำหนดเวลาที่คาดไว้ ดังนั้น เมื่อไม่ได้เป็นการระเบิดแบบหลอก ๆ มันจึงได้ชื่อว่า SN 2006jc  โดยคลื่นกระแทกจากการระเบิดดังกล่าวใช้เวลาเดินทางเพียงไม่กี่ชั่วโมงก็เดินทางมาถึงมวลสารที่ถูกปล่อยออกมาเมื่อสองปีก่อน พร้อมทั้งเผามวลสารดังกล่าวให้มีอุณหภูมิสูงนับล้านองศา ณ อุณหภูมิดังกล่าวก๊าซหรือสสารสามารถแผ่รังสีเอกซ์ออกมาให้ตรวจจับได้  และครั้งนี้ความเข้มข้นของรังสีเอกซ์ก็สูงกว่าครั้งใดที่เคยวัดได้โดยดาวเทียม Swift  ของนาซา  โดยคงความสว่างในย่านรังสีเอกซ์ยาวนานถึง 100 วัน  ซึ่งนับเป็นเวลานานกว่าซูเปอร์โนวาครั้งอื่น ๆ

ภาพซูเปอร์โนวา 2006jc ภายในกาแลกซีUGC4904 โดยภาพนี้รวมภาพถ่ายจากแผ่นกรองแสงสามความยาวคลื่นไว้ในภาพเดียว

Credit : NASA/Swift/S. Immler

Ryan Foley นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งคาลิฟอร์เนีย (University of California) อธิบายว่า “เราไม่เคยตรวจพบการประทุจากดาวฤกษ์และตามด้วยการระเบิดของดาวทั้งดวงมาก่อน” กลุ่มวิจัยของ Foley ใช้กล้องโทรทรรศน์ Keck ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เมตร บนเกาะฮาวาย เพื่อถ่ายภาพเส้นสเปคตรัมแคบ ๆ ของธาตุฮีเลียม อันเป็นหลักฐานที่แสดงให้เห็นว่าคลื่นกระแทกจากซูเปอร์โนวาวิ่งเข้าชนเปลือกมวลสารชั้นนอกสุดที่ถูกดาวดวงเดียวกันปลดปล่อยออกมาเมื่อสองปีก่อน โดยเปลือกดังกล่าวกำลังเคลื่อนที่ออกมาอย่างช้าๆออกมา หากคลื่นจากการระเบิดไม่ชนกับสิ่งกีดขวางใด ๆ แล้วล่ะก็เส้นสเปคตรัมของธาตุฮีเลียมจะมีความกว้างมากกว่านี้

Foley อธิบายว่า “ปรากฎการณ์นี้ช่าวยชี้จุดอ่อนของแบบจำลองวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน” “เรายังไม่ทราบว่าอะไรที่ทำให้ดาวดวงนี้เกิดประทุอย่างรุนแรงก่อนที่จะด้วยการระเบิดตัวเองเป็นซูเปอร์โนวา”

Nathan Smiths ผู้ร่วมงานของ Foley เปรียบเทียบว่า “ความจริงที่ว่าเราไม่มีทฤษฎีที่ดีพอสำหรับอธิบายการประทุของดาวฤกษ์เหล่านี้เปรียบเหมือนการมีช้างอยู่ในห้องนั่งเล่นแต่ไม่ยักกะมีใครพูดถึงการมีอยู่ของมัน”

เปรียบเทียบสเปคตรัมของซูเปอร์โนวาชนิด Ia, I c และ Ib จะเห็นว่า

Credit : http://cosmos.swin.edu.au/entries/typeibsupernovaspectra/typeibsupernovaspectra.html?e=1

ซูเปอร์โนวาชนิดนี้จัดอยู่ในประเภท Ib ถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักดาราศาสตร์สมัครเล่นชาวญี่ปุ่น Koichi Itagaki, นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน Tim Puckett และชาวอิตาลี Roberto Gorlli

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ดาวแม่เหล็กแผ่รังสีเอกซ์

X-ray satellites catch magnetar in gigantic stellar ‘hiccup’

April 18^th, 2007

Adapted from : www.esa.int

คณะนักดาราศาสตร์ใช้ข้อมูลจากดาวเทียมที่สามารถตรวจรับสัญญาณรังสีเอกซ์จากอวกาศหลายดวงเพื่อตามหา “Magnetar” หรือซากดาวฤกษ์มวลมหาศาลที่มีสนามแม่เหล็กความเข้มสูง

Magnestars หรือดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กรุนแรง มีขนาดเท่ากับภูเขาบนโลกแต่มวลเท่ากับดวงอาทิตย์ และสนามแม่เหล็กเข้มข้นกว่าสนามแม่เหล็กโลกถึง หลายร้อยล้านล้านล้านเท่า

ภาพจำลองดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กความเข้มสูง การสูญเสียพลังงานในสนามแม่เหล็กทำให้เกิดการแผ่รังสีเอกซ์หรือแกมมา

Credits : NASA/Swift/Sonoma State University/A. Simonnet

คณะนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์รายงานการค้นพบ magnetar ที่ชื่อว่า CXOUJ164710.2-455216 หรือ Westerlund 1 magnetar ดังกล่าวภายในกระจุกดาวที่อยู่ห่างจากโลก 15,000 ปีแสง ภายในกลุ่มดาวซีกฟ้าใต้ Ara

Michael Muno นักวิทยาศาสตร์ประจำห้องทดลองการแผ่รังสีในอวกาศ (Space Radiation Laboratory) สังกัด สถาบันเทคโนโลยีแห่งคาลิฟอร์เนีย (California Institute of Technology : CalTech) ผู้ค้นพบ magnetar เมื่อปี 2548 อธิบายว่าปัจจุบันนักดาราศาสตร์ค้นพบดาวแม่เหล็กหรือ Magnetar เพียง 12 ดวงเท่านั้น โดยตรวจพบด้วยการสัญญาณการสั่นสะเทือนของเปลือกดาว ซึ่งช่วยให้สามารถประมาณทราบความเครียดหรือแรงที่เปลือกดาวต้องแบกรับ

เมื่อเดือนกันยายน 2548 ประมาณหนึ่งปีหลังจาก Muno พบ magnetar ด้วยความบังเอิญ ดาวแม่เหล็กยักษ์ดวงหนึ่งเกิดปะทุขึ้นมาในขณะที่ดาวเทียมหลายต่อหลายดวงกำลังทำงานอยู่ ซึ่งรวมทั้งดาวเทียมตรวจวัดการแผ่รังสีเอกซ์จากอวกาศขององค์การอวกาศยุโรปอย่าง XMM-Newton หอสังเกตการณ์รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ สวิฟต์ (Swift X-ray and Gamma-ray Observatory) ขององค์การ NASA เพียงห้าวันก่อนการประทุจะเกิดขึ้น

Magnetar Westerlund 1 หรือ CXOU J164710.2-455216. จากดาวเทียม XMM-Newton

Credits : ESA/XMM-Newton/ California Institute of Technology, M.Muno

Muno และทีมงานใช้กล้อง XMM-Newton ค้นหาจนพบแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ดังกล่าวและพบว่ามันอยู่ในสภาพที่สงบกว่าครั้งแรกที่พวกเขาตรวจพบมัน
Magnetar ส่วนใหญ่ปลดปล่อยลำแสงรังสีเอกซ์ออกมาเหมือนกับแสงจากประภาคารริมชายฝั่งทะเล โดยลำแสงดังกล่าวกวาดผ่านโลกทุก ๆ 10 วินาที เหมือนกับ Pulsar ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณอัตราการหมุนรอบตัวเองของ Magnetar ได้อย่างแม่นยำ การประทุบน Magnetar จะทำให้ตัวมันเองสว่างมากกว่าเดิมถึง 100 เท่า และยังทำให้เกิดลำแสงสามแนวที่กวาดผ่านโลก นอกจากนี้ยังเร่งอัตราการหมุนรอบตัวเองขึ้น 1 ใน 1000 ส่วนของวินาที

Muno กล่าวว่าพวกเขายังต้องการข้อมูลมากกว่านี้เพื่อทำความเข้าใจดาวแม่เหล็ก เนื่องจากมันสร้างขึ้นจากสสารที่เกาะกลุ่มกันหนาแน่นยิ่งกว่าสิ่งใด ๆ บนโลก และองค์ประกอบโดยละเอียดยังคงเป็นปริศนา

กราฟแสงจาก Westerlund 1 ดาวเคราะห์แม่เหล็ก

Credits : ESA/XMM-Newton/ California Institute of Technology, M.Muno/G.Israel

อย่างไรก็ตามนักทฤษฎีอาจจะศึกษาปัญหานี้ด้วยการพัฒนาทฤษฎีที่เกี่ยวกับดาวนิวตรอนเอง สนามแม่เหล็กภายในดาวนิวตรอนอาจถูกทำให้กลายเป็นเกลียวเหมือนกับขดลวดสปริง ด้วยวิธีการเดียวกับการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก ขณะที่สนามแม่เหล็กคลายตัว มันจะทำให้เกิดความเค้นกับเปลือกนอกของดาว ซึ่งเปลือกดาวจะทนแรงกดดันดังกล่าวในชั่วระยะเวลาหนึ่ง แต่ท้ายที่สุดก็จะแต่ก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนของเปลือกดาว ผลของเหตุการณ์นี้จะทำให้ผิวของ Magnetar สว่างวาบขึ้น

Muno เสริมว่าข้อมูลเพิ่มเติมจากการสังเกตการณ์มีความสำคัญอย่างยิ่ง “หนึ่ง เรารู้วิธีการที่วัตถุชนิดนี้สูญเสียสนามแม่เหล็กไปตามอายุแล้ว” “อย่างที่สองคือทีมงานของเราใช้เวลาทำงานอย่างหนัก ความจริงก็คือเราพบเหตุการณ์นี้หลังจากค้นพบ Magnetar นี้หนึ่งปี นั่นหมายความว่าอาจะมี Magnetar หลายดวงหลบซ่อนอยู่ภายในกาแลกซีของเรา ถ้าหากเราพบ Magnetar เหล่านี้มากขึ้น เราก็จะสามารถทำความเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นในขณะที่ดาวฤกษ์ถึงจุดสุดท้ายของชีวิต”

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ออโรร่าบนดาวพฤหัสบดี

New X-ray Image Shows Jupiter's Powerful Sky Lights

April 18^th, 2007

Adapted from : www.space.com

กล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์จันทรา (Chandra X-ray Observatory) สามารถถ่ายภาพแสงเหนือแสงใต้ (Aurora) บนดาวพฤหัสบดี ซึ่งช่วยให้ไขปริศนาบางประการของปรากฏการณ์นี้ได้

ปรากฎการณ์นี้คล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นบนโลก เพียงแต่บนดาวพฤหัสบดีนั้นวงแหวนแสงดังกล่าวมีขนาดใหญ่กว่าเท่านั้นเอง และใหญ่กว่าขนาดของโลกด้วยซ้ำ

ออโรร่าที่ถ่ายได้ในย่านรังสีเอกซ์ (สีม่วง) โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์จันทรา

ถูกนำมาวางซ้อนบนภาพถ่ายในย่านแสงที่ตามนุษย์มองเห็น (สีดำ) โดยกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล

Credit : NASA

Randy Gladstone แห่งสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้ ใน ซาน อันโตนิโอ มลรัฐเทกซัส สหรัฐอเมริกา อธิบายเสริมอีกว่า อนุภาคมีประจุที่ถูกกักไว้ในสนามแม่เหล็กและแผ่พลังงานออกมาในรูปแสงเหนือแสงใต้ล้วนมีพลังงานมากกว่าอนุภาคมีประจุที่ทำให้เกิดแสงเหนือแสงใต้บนโลกนับร้อยๆ เท่า นอกจากนี้ออโรร่าบนดาวพฤหัสบดีดูเหมือนจะเกิดตลอดเวลาด้วยซ้ำ

ออโรร่าบนโลกเกิดจากอนุภาคมีประจุที่ถูกปลดปล่อยออกมาภายในพายุสุริยะ แต่สำหรับดาวพฤหัสบดีนั้นมันกลับสร้างอนุภาคมีประจุด้วยตัวเอง ด้วยการเปลี่ยนแกทุก ๆ 10 ชั่วโมงและลากสนามแม่เหล็กของตัวเองไปรอบ ๆ ด้วย การหมุนนี้เองที่ทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้านับ 10 ล้านโวลท์ รอบ ๆ ขั้วดาว ศักย์ไฟฟ้าดังกล่าวดึงอิเลคตรอนออกมาจากอะตอมหรือโมเลกุลของก๊าซในชั้นบรรยากาศ Jovian ซึ่งออกซิเจนและกำมะถัน (Sulfur) บางส่วนได้รับมาจากดวงจันทร์ที่อุดมไปด้วยภูเขาไฟของดาวพฤหัสบดี Io ก่อให้เกิดอนุภาคมีประจุหรืออิออน (Ion) อย่างต่อเนื่อง อันเป็นที่มาของแสงเหนือแสงใต้ที่ไม่เคยหยุดพัก

ดวงจันทร์แห่งภูเขาไฟไอโอ (Io) ภาพถ่ายจากยานกาลิเลโอ (แถวล่าง) และคาสสินี (แถวบน) แสดงบางสิ่งที่ถูกพ่นออกมาจากภูเขาไฟ

Image credit : Alfred McEwen, Planetary Image Research Lab. (PIRL) , Lunar and Planetary Lab. (LPL), University of Arizona

อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบแน่ชัดนักว่าโมเลกุลก๊าซจากดวงจันทร์ Io เข้าไปในขอบเขตอิทธิพลทรงกลมของสนามแม่เหล็กดาวพฤหัสบดีและเดินทางไปยังขั้วดาวพฤหัสบดีได้อย่างไร

อีกปัญหาหนึ่งก็คือ มีสัญญาณรังสีเอกซ์ปลดปล่อยออกมาเป็นห้วงๆ จากออโรราซีกเหนือของดาวพฤหัสบดี ซึ่งบางครั้งกล้องจันทราก็รับสัญญาณได้ บางครั้งก็ไม่ได้ หากมีสัญญาณก็จะวัดความแรงของสัญญาณได้ถึง 1000 ล้านวัตต์ ภายในย่านรังสีเอกซ์ ทุกๆ 45 นาที คำอธิบายหนึ่งคือเหตุการณ์นี้อาจเกิดจากพลังงานจากดวงอาทิตย์ เมื่อสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีถูกชนโดยลมสุริยะที่รุนแรงขึ้นอย่างกระทันหัน วงแหวนออโรราก็จะสั่นเป็นคาบ คาบละ 45 นาที อย่างไรก็ดีคณะนักวิจัยก็ยังไม่ปักใจเชื่อทฤษฎีนี้ทีเดียวนัก

ออโรร่าบนดาวพฤหัสบดี จุดสว่างที่ขอบขวาคือดวงจันทร์ Io กลางล่างคือ Ganymede และต่ำลงไปทางขวาของ Ganymede คือ Europa

Credit:NASA/John Clarke University of Michigan

ผลการสังเกตการณ์ในย่านรังสีเอกซ์เมื่อเดือนกุมภาพันธ์ เข้ากันได้ดีกับข้อมูลที่ได้รับจากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล ดาวเทียม FUSE , XMM-Newton(ขององค์การอวกาศยุโรป) ,ยานอวกาศ New Horizon และหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดินอีกหลายแห่ง Gladstone คาดว่า “ออโรราดาวพฤหัสบดีไม่เคยถูกสังเกตการณ์เก็บเกี่ยวข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์หลายแห่งในคราวเดียว ผมตื่นเต้นกับข้อมูลเหล่านี้และการวิเคราะห์ที่กำลังจะเริ่มขึ้น”

เขาหวังว่าข้อมูลและการวิเคราะห์เหล่านี้จะช่วยคลี่คลายปริศนานี้ในเร็ววัน

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ดาวหางสีเขียวดวงใหม่ ประจำเดือนเมษายน (2)

New Green Comet Set for April Show

April 12^th, 2007

Adapted from : www.space.com

ข้อมูลทางกายภาพที่อธิบายลักษณะวงโคจรถูกคำนวณและประกาศอย่างเป็นทางการโดย Brian G. Marsden นักดาราศาสตร์ประจำ CBAT เมื่อวันที่ 19 มีนาคม โดยเขาใช้เวลาสามวันเพื่อวัดตำแหน่งดาวหางอย่างแม่นยำ เป็นจำนวน 36 ตำแหน่ง เพื่อนำไปคำนวณวงโคจรและคาดหมายวันที่ดาวหาง Lovejoy จะเข้าสู่จุด Perihelion หรือจุดที่เทหวัตถุบริวารอย่างดาวเคราะห์หรือดาวหางโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด โดยผลการคำนวณคือวันที่ 27 มีนาคม ที่ผ่านมา โดยมันอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 163 ล้านกิโลเมตร (ดาวพุธห่างจากดวงอาทิตย์ 58 ล้านกิโลเมตร ดาวศุกร์ห่างจากดวงอาทิตย์ 109 ล้านกิโลเมตร)

ดาวหางและเทหวัตถุที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ย่อมมีจุดที่ต้องเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในหนึ่งรอบของวงโคจรเรียกจุดนั้นว่า Perihelion

Credit : http://spot.pcc.edu/~aodman/outerobject/outerindex.htm

การที่ดาวหางมี Coma สีเขียวสุกสว่างเป็นตัวบ่งชี้ว่าดาวหางดวงนี้อุดมไปด้วยสารไซยาโนเจน (Cyanogen) และไดอะตอมมิค คาร์บอน (Diatomic Carbon) ซึ่งเมื่อได้รับพลังงานและเปล่งแสงออกมา การจัดเรียงระดับพลังงานภายในอะตอมและธาตุดังกล่าวทำให้การดูดกลืนและคายพลังงานออกมาอยู่ในระดับพลังงานที่สามารถเปล่งแสงสีเขียวออกมาเป็นลักษณะเฉพาะตัวของโมเลกุลก๊าซแต่ละชนิด

ดาวหาง Lovejoy แตกต่างจากดาวหาง McNaught ตรงที่เส้นทางการเดินทาง McNaught เคลื่อนลงไปทางใต้ของท้องฟ้าเมื่อเคลื่อนผ่านดวงอาทิตย์แล้ว แต่ Lovejoy กลับวางโค้งขึ้นมาทางซีกฟ้าเหนือในช่วงเดือนเมษายน ซึ่งนับเป็นโอกาสดีสำหรับผู้สนใจปรากฎการณ์ท้องฟ้า ที่อาศัยอยู่ทางซีกโลกเหนือ แต่ในโชคดีก็ยังมีโชคร้าย ดาวหาง Lovejoy ไม่สว่างพอที่ตาเปล่าของมนุษย์จะมองเห็นได้ เพราะมันสว่างแค่ลำดับ 7.5 ซึ่งหรี่เป็น 2.5 เท่าของดาวที่ริบหรี่ที่สุดที่มนุษย์จะมองเห็น จึงจำเป็นต้องอาศัยกล้องสองตาหรือกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กเป็นตัวช่วย

แสดงเส้นทางที่ดาวหาง Lovejoy จะปรากฏบนท้องฟ้าตั้งแต่ 9 เมษายน ถึง 25 ธันวาคม

Credit : http://www.aerith.net/comet/catalog/2007E2/2007E2-j.html

สำหรับผู้คนในซีกโลกเหนือ ดาวหาง Lovejoy จะปรากฏตัวให้เห็นได้ในสัปดาห์ที่สองของเดือนเมษายน ซึ่งดาวหางดวงนี้จะออกห่างจากดวงอาทิตย์มากพอที่จะไม่ถูกรบกวนด้วยแสงอาทิตย์ยามรุ่งอรุณ และอยู่ในตำแหน่งใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันออกเฉียงใต้ โดยวางตัวอยู่ในทิศทางระหว่งกลุ่มดาวจักรราศี Capricornus หรือกลุ่มดาวราศีมังกร (แพะทะเล) กับกลุ่มดาวราศีธนู Sagittarius (คนยิงธนู) ในช่วงวันที่ 20 – 25 เมษายน ดาวหางจะเคลื่อนตัดผ่านระนาบทางช้างเผือก บริเวณซีกใต้ของกลุ่มดาวนกอินทรี (Aquila) ซึ่งก็เป็นช่วงเวลาที่ Lovejoy โคจรมาอยู่ที่ระยะใกล้โลกมาที่สุด 66 ล้านกิโลเมตร(24 – 26 เมษายน) และจะเห็นมันสว่างที่สุดด้วย จนกระทั่งสิ้นเดือนเมษายนดาวหางเขียวจะผ่านกลุ่มดาวพิณ (Lyra) และเฮอร์คิวลีส (Hercules) เมื่อมองจากโลกก็จะเห็นมันอยู่บริเวณเหนือศีรษะในเวลาตีสาม

ท้องฟ้าของซีกโลกเหนือเวลา 5.30 นาฬิกา วันที่ 15 เมษายน 2553 ดาวหาง Lovejoy อยู่เหนือขอบฟ้าทางทิศตะวันออกเฉียงใต้

Credit : Space.com The sky from mid-northern latitudes at 5:30 a.m. on April 15, 2007.

ในกลุ่มพูดคุยทางอินเตอร์เนท Comets ml ซึ่งพูดคุยกันเกี่ยวกับดาวหาง Terry Lovejoy แสดงความคิดเห็นลงไปหลังจากเขาค้นพบดาวหางดวงใหม่ “หลังจากความพยายามค้นหา (ดาวหาง) อย่างเอาเป็นเอาตายตลอดปี 2549 ไม่ประสบความสำเร็จ ผมก็ต้องเจ็บปวดจากความพยายามในปี 2550 (บางส่วนเป็นเพราะความอ่อนล้า) ในวันที่ 15 มีนาคม เพียงครั้งที่สองของปีนี้ที่ผมค้นหาดาวหางในช่วงรุ่งเช้า ผมประมาณเวลาที่ใช้ในการถ่ายภาพมากกว่า 1,000 ภาพตั้งแต่ปี 2547 เป็นเวลาประมาณ 1,000 ชั่วโมง และปีนี้ก็เป็นปีที่ดีที่เกิดผลสำเร็จทางดาราศาสตร์สองอย่างด้วยกัน อย่างแรกคือการการมองเห็นดาวหางในเวลากลางวัน(McNaught) และอย่างที่สองคือการค้นพบดาวหางดวงใหม่” “บรรลุภารกิจแล้ว!!”

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ดาวหางสีเขียวดวงใหม่ ประจำเดือนเมษายน

New Green Comet Set for April Show

April 12^th, 2007

Adapted from : www.space.com

นักดาราศาสตร์ชาวออสเตรเลียนาม Terry Lovejoy แห่งเมือง Thornlands, มลรัฐ Queensland ค้นพบดาวหางดวงใหม่ โดยดาวหางดวงดังกล่าว คือ C/2007E2 ซึ่งต่อมาได้รับชื่อตามผู้ค้นพบคือดาวหาง Lovejoy

ดาวหาง Lovejoy โดย John Drummond โดยกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 16 นิ้ว

Credit : John Drummond : www.space.com

Lovejoy ค้นพบดาวหางที่มีค่าความสว่างลำดับที่ 9 เมื่อวันที่ 15 มีนาคม ภายในกลุ่มดาว Indus แล้วรายงานไปยัง สำนักข่าวสารกลางเพื่อโทรเลขทางดาราศาสตร์ (Central Bureau for Astronomical Telegrams : CBAT) ในเมือง Cambridge มลรัฐ Massachusetts สหรัฐอเมริกา โดยอธิบายลักษณะเด่นของดาวหางดวงนี้ที่ coma ซึ่งเป็นก๊าซและสสารที่แพร่กระจายออกมาจากตัวแกนกลางหรือนิวเคลียสของดาวหางแล้วห่อหุ้มนิวเคลียสเอาไว้ โดยทั่วไปมักเป็นไอน้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย ฝุ่นและก๊าซชนิดอื่น ๆ Lovejoy อธิบายว่า coma ของดาวหางดวงนี้มีสีเขียวและแผ่ขยายออกไปทางตะวันตกเฉียงใต้ (ภายในภาพ)

ไดอะแกรมแสดงส่วนประกอบของดาวหาง โดยมี Coma ล้อมรอบนิวเคลียสอยู่

Credit : http://spot.pcc.edu/~aodman/outerobject/outerindex.htm

อนึ่ง CBAT เป็นหน่วยงานภายใต้สหพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติ (International Astronomical Union : IAU)มีหน้าที่เป็นศูนย์กลางข่าวสารเมื่อใครค้นพบเทหวัตถุใหม่ ๆ หรือเหตุการณ์บนท้องฟ้า พร้อมทั้งเป็นช่องทางประชาสัมพันธ์ข่าวสารของ IAU

ที่น่าตกใจก็คือ Lovejoy ไม่ได้ค้นพบดาวหางด้วยกล้องโทรทรรศน์เหมือนอย่างนักล่าดาวหางรายอื่น ๆ แต่เขากลับใช้กล้องถ่ายภาพดิจิตอลธรรมดาในท้องตลาด Canon 350D กับเลนส์ความยาวโฟกัส 200 มิลลิเมตร และค่า f/2.8 ผลจากความพยายามทำให้เขาพบวัตถุสว่างที่ใกล้ขอบของภาพถ่าย 16 ภาพ ที่ถ่ายด้วยวิธีการเปิดหน้ากล้องไว้ 90 วินาที นับเป็นครั้งแรกที่ดาวหางถูกค้นพบด้วยวิธีการนี้ และเป็นดอกผลที่งดงามของโครงการล่าดาวหางที่ Lovejoy เป็นผู้นำและลงมือปฏิบัติมาเป็นเวลานานกว่าสองปี

ภาพโดย Ernesto Guido และ Giovanni Sostero แห่ง Grove Creek Observatory เมื่อวันที่ 18 มีนาคม

ภาพขวาบนแสดงบริเวณที่เป็นหางอนุภาคมีประจุ(ion tail) ของดาวหาง Lovejoy

Credit : E. Guido and G. Sostero

หลังจากนั้นในวันที่ 16 มีนาคม John Drummond แห่งหอสังเกตการณ์ Possum ในเมือง Gisborne ประเทศนิวซีแลนด์ ใช้กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 41 เซนติเมตร เพื่อยืนยันการค้นพบและวัดอันดับความสว่างหรือค่าโชติมาตร (Magnitude)ของดาวหางดวงใหม่ได้ 9.5 ซึ่งสว่างน้อยกว่าวัตถุท้องฟ้าที่สว่างต่ำที่สุดที่ตาเปล่าของมนุษย์จะมองเห็นได้ถึง 15 เท่า โดยค่าลำดับความสว่าง 6.5 เป็นค่าความสว่างต่ำที่สุดที่ตาเปล่าของมนุษย์สามารถมองเห็นได้ เมื่ออยู่ในบริเวณที่ปราศจากแสงรบกวนทั้งจากเมือง หรือดวงจันทร์ (ค่าลำดับความสว่างยิ่งต่ำหมายความว่าเทหวัตถุนั้นสว่างมาก เช่นดาวสว่าง -3 ย่อมสว่างกว่าดาวสว่าง +7 ) John Drummond ประมาณเส้นผ่านศูนย์กลางของ Coma ที่ห่อหุ้มนิวเคลียสได้ 2.6 ลิปดา หรือประมาณหนึ่งในสิบสองของขนาดปรากฏของดวงจันทร์บนท้องฟ้า

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

พิภพดวงอาทิตย์คู่อาจพบได้ทั่วไป (2)

Worlds with Double Sunsets Common

April 10^th, 2007

Adapted from : www.space.com

Alan Boss นักทฤษฎีการกำเนิดดาวเคราะห์จากสถาบันคาร์เนกีแห่งวอชิงตัน (Carnegie Institution of Washington) ผู้ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับงานวิจัยของ Trilling อีกเช่นกัน ให้ความเห็นเพิ่มเติมว่า การค้นพบนี้นับเป็นข่าวดีสำหรับนักล่าดาวเคราะห์ทั้งหลาย ที่จะทำให้มีเป้าหมายสำหรับค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเพิ่มขึ้นด้วยการเบนเข็มมาสำรวจระบบพหุดาวฤกษ์กันมากขึ้น

 (บนซ้าย) ภาพจากโครงการ 2MASS แสดงระบบดาวคู่แบบห่างไกล

(บนขวา) ภาพจากกล้องเจมินีเมื่อทำการปรับแก้การเบลอเนื่องจากชั้นบรรยากาศโลกด้วยด้วยอุปกรณ์พิเศษ

(ล่างซ้าย) เมื่อเปิดหน้ากล้องเจมีนีให้รับแสงนานขึ้น จะเห็นวัตถุริบหรี่ดวงหนึ่งทางด้านบนซ้าย

(ล่างขวา) เมื่อขยายภาพวัตถุแสงริบหรี่ดวงดังกล่าวขึ้น จะเห็นว่าเทหวัตถุดังกล่าวอยู่หันขอบของแผ่นวงแหวนมวลสารที่สามารถกลายเป็นดาวเคราะห์ เข้าหาโลก

Credit : UC Berkeley/CfA/Gemini Observatory/NOAO/NSF

ที่น่าประหลาดใจก็คือ วงแหวนฝุ่นส่วนใหญ่ถูกค้นพบภายในระบบดาวคู่ที่ดาวทั้งสองอยู่แยกห่างจากกันประมาณ 500 AU หรือน้อยกว่า โดย 1 AU คือระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ นักวิทยาศาสตร์ทราบมาก่อนแล้วว่ามีดาวเคราะห์ประมาณ 50 ดวง อยู่ภายในระบบดาวที่มีดวงอาทิตย์สองดวง แต่ทั้งหมดนั้นล้วนเป็นระบบดาวที่ดวงอาทิตย์ห่างกันมาก โดยเฉลี่ยสมาชิกทั้งสองอยู่ห่างกันประมาณ 1,000 AU

Boss ให้ความเห็นว่า การที่พวกเขาพบหลักฐานที่ช่วยยืนยันการมีอยู่ของวงแหวนหินและฝุ่นที่เป็นแหล่งกำเนิดดาวเคราะห์รอบ ๆ ระบบดาวคู่แบบใกล้ชิด นับเป็นก้าวใหม่สำหรับงานด้านนี้อย่างแท้จริง

แผนภาพแสดงบริเวณที่อาจค้นพบวงแหวนมวลสารภายในระบบดาวคู่ได้ ถ้าเป็นดาวคู่แบบใกล้ชิดกันมาก ๆ วงแหวนจะล้อมรอบดาวฤกษ์ทั้งสอง

หากเป็นดาวฤกษ์ที่ห่างไกลกันประมาณ 3-50 AU อาจไม่พบ และหากห่างไกลกันถึง 50 – 500 AU ก็อาจพบวงแหวนล้อมรอบดาวฤกษ์ดวงใดดวงหนึ่ง

Credit : NASA/JPL-Caltech/Univ. of Ariz.

ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์หลายคนถกเถียงกันในประเด็นที่ว่าการก่อรูปเป็นดาวเคราะห์จะถูกขัดขวางภายในระบบดาวคู่แบบใกล้ชิด เนื่องจากอันตรกิริยาเชิงแรงโน้มถ่วงมหาศาลจากดาวเคราะห์ทั้งสองจะรั้งดึงไม่ให้มวลสารภายในวงแหวนฝุ่นหินเหล่านั้นรวมตัวกันเป็นเทหวัตถุขนาดใหญ่อย่างดาวเคราะห์ได้

Trilling กล่าวว่าผลการศึกษาจากกลุ่มของเขาอาจสื่อความหมายว่าการก่อรูปเป็นดาวเคราะห์อาจพบได้มากภายในระบบดาวคู่ มากกว่าระบบดาวเดี่ยว อย่างไรก็ตามมันอาจเป็นเพราะว่าภายในระบบดาวคู่แบบใกล้ชิดอุดมไปด้วยฝุ่น จึงทำให้ง่ายในการค้นพบ มากกว่าวงแหวนฝุ่นภายในระบบดาวฤกษ์เดี่ยวหรือระบบดาวคู่ที่สมาชิกอยู่ห่างไกลกัน อย่างไรก็ตามการสังเกตการณ์ในอนาคตจะช่วยตอบคำถามได้ว่าคำอธิบายเหล่านั้นถูกต้องมากน้อยเพียงใด

ภาพจำลองการตกดินของดวงอาทิตย์คู่ งานวิจัยเปิดเผยว่าดาวเคราะห์ที่มีดวงอาทิตย์สองดวงนี้อาจพบได้ทั่วไปภายในเอกภพ

Credit : NASA/JPL-Caltech

ทิวทัศน์บนดาวเคราะห์ดังกล่าวขณะดวงอาทิตย์ตกดิน ก็เหมือนกับบนโลกที่เพียงแต่เพิ่มดวงอาทิตย์เข้าไปอีกดวงเท่านั้น แต่ใครจะไปทนอยู่บนดาวที่ร้อนขนาดนั้นได้ในในช่วงเวลากลางวัน มนุษย์ที่สามารถชมดวงอาทิตย์คู่ตกพร้อมกันอย่าง ลุค สกายวอคเกอร์ บนดาวเคราะห์ทาทูอิน อาจไม่มีอยู่จริง คงจะเป็นเพียงมนุษย์ต่างดาวมากกว่า

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

พิภพดวงอาทิตย์คู่อาจพบได้ทั่วไป (1)

Worlds with Double Sunsets Common

April 10^th, 2007

Adapted from : www.space.com

นักดาราศาสตร์อาจไม่ต้องตามไปค้นหาแลกซีที่อยู่ไกล ไกลแสนไกล เพื่อค้นหาพิภพที่มีดวงอาทิตย์ตกพร้อมกันสองดวงอย่างในพิภพ ทาทูอิน (Tatooine) จากมหากาพย์ภาพยนตร์หกภาค STAR WARS ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ ที่สามารถตรวจจับการแผ่รังสิอินฟราเรดที่แผ่ออกมาจากวัตถุในอวกาศที่มีอุณหภูมิต่ำ  แม้จะมีม่านก๊าซม่านฝุ่นขวางทางก็สามารถทะลุผ่านออกมาได้  ซึ่งต่างจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความยาวคลื่นอื่น ๆ ที่แม้จะมีพลังงานสูงกว่า แต่เพราะมีความยาวคลื่นสั้น จึงถูกก๊าซและฝุ่นอวกาศกระเจิงไปในทิศทางอื่น จนเราไม่สามารถตรวจสอบวัตถุที่อยู่หลังม่านเมฆอวกาศเหล่านั้นได้  แต่เมื่อมีสปิตเซอร์ที่สามารถรับสัญญาณคลื่นอินฟราเรดได้ ย่อมเป็นการช่วยนักดาราศาสตร์ให้สามารถค้นพบระบบดาวคู่ ที่ถูกล้อมรอบด้วยแผ่นวงแหวนอันประกอบเศษ ฝุ่นผง หิน เช่นเดียวกับดาวฤกษ์เดี่ยวที่ถูกล้อมรอบด้วยวงแหวนฝุ่น โดยวงแหวนดังกล่าวประกอบด้วยซากก้อนหินยักษ์ขนาดพอ ๆ กับดาวเคราะห์น้อย ซึ่งหลงเหลือจากกระบวนการกำเนิดดาวเคราะห์

จากภาพยนตร์ Star Wars ลุค สกายวอคเกอร์ ออกมายืนดูดวงอาทิตย์ตกบนดาวเคราะห์ทะเลทรายทาทูอิน

พิภพบริวารของระบบดาวคู่ที่ใดสักแห่งในกาแลกซีอันห่างไกล

© Lucasfilm Ltd. & TM. All Rights Reserved.

โดยทั่วไปดาวฤกษ์ที่มีลักษณะคล้ายดวงอาทิตย์จะมีดาวฤกษ์คู่หูอีกอย่างน้อยหนึ่งดวง ส่วนนักวิทยาศาสตร์ก็มีทฤษฎีที่อธิบายว่า ดาวเคราะห์สามารถเกิดขึ้นได้ภายในระบบดาวคู่เพียงแต่อาจมีอุปสรรคเล็กน้อย จากแรงโน้มถ่วงของดาวทั้งสอง และตอนนี้พวกเขาได้ค้นพบหลักฐานจากการสังเกตการณ์ที่ช่วยยืนยันทฤษฎีดังกล่าวแล้ว

วงแหวนมวลสารที่ประกอบด้วยฝุ่นหินที่พร้อมจะรวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์ดวงใหม่โคจรล้อมรอบดาว AU Microscopii

Credit : JWST/NASA

David Trilling หัวหน้างานวิจัยจากมหาวิทยาลัยอริโซนากล่าวว่า “ดูเหมือนว่าจะไม่มีอุปสรรคสำหรับการกำเนิดดาวเคราะห์ภายในระบบดาวฤกษ์คู่” “มีดาวเคราะห์จำนวนเหลือคณานับที่อยู่ในระบบดาวคู่หรือระบบดาวที่มีดาวฤกษ์มากกว่านั้น” Trilling และสมาชิกกลุ่มวิจัยใช้กล้องโทรทรรศน์สปิตเซอร์ค้นหาวงแหวนฝุ่นภายในระบบดาวคู่ 69 ระบบ ซึ่งกระจายอยู่ภายในกาแลกซีทางช้างเผือกที่ระยะตั้งแต่ 50 ถึง 200 ปีแสง จากโลก โดยระบบดาวฤกษ์ทั้งหมดล้วนมีมวลมากกว่าและอายุน้อยกว่าดวงอาทิตย์ของเราที่มีขณะนี้ดำเนินชีวิตมาได้ครึ่งหนึ่งของอายุขัยแล้ว

ผลการวิเคราะห์ข้อมูลให้ข้อสรุปว่ามีระบบดาวคู่ที่มีวงแหวนฝุ่นหรือหินขนาดเล็ก คิดเป็นประมาณร้อยละ 40 ของระบบดาวคู่ทั้ง 69 ระบบ ซึ่งเป็นอัตราส่วนที่มากกว่า ระบบดาวเดี่ยวที่มีวงแหวนฝุ่นล้อมรอบเทียบกับจำนวนระบบดาวฤกษ์เดี่ยวด้วยกัน นั่นหมายความว่าการมีอยู่ของดาวเคราะห์ภายในระบบดาวคู่ก็เป็นเรื่องปกติธรรมดา เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ที่เป็นบริวารของดาวฤกษ์เดี่ยว

ภาพจำลองแสดงระบบดาวสามดวง ที่มีดาวเคราะห์และดวงจันทร์บริวาร

Credit : NASA/JPL's Planetquest/Caltech.

Deepak Rhagavan นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยรัฐจอร์เจีย (Georgia State University) ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับงานวิจัยนี้ กล่าวว่าการค้นพบครั้งนี้เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นมากทีเดียว เนื่องจากมันเป็นหลักฐานชิ้นแรกที่แสดงการมีอยู่ของแหล่งกำเนิดดาวเคราะห์ภายในระบบดาวที่มีสมาชิกเป็นดาวฤกษ์หลายดวง “จนกระทั่งปัจจุบัน เรารู้ว่ามีดาวเคราะห์ภายในระบบดาวฤกษ์หลายดวง แต่ผมคิดว่านี่เป็นครั้งแรกที่เราได้ทำการศึกษาอย่างเป็นจริงเป็นจังด้วยการมองไปยังวงแหวนหรือจานของ ฝุ่น หิน ที่หลงเหลือจากการให้กำเนิดดาวเคราะห์” เมื่อปีกลาย Rhagavans และทีมงานรายงานว่ามีระบบดาวฤกษ์หลายดวงที่มีดาวเคราะห์เป็นบริวารตั้งแต่ ระบบดาวคู่ ไปจนถึงระบบดาวฤกษ์สามดวง

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

เส้นสนามแม่เหล็กแบบบิดเกลียว

อาจเป็นแหล่งความร้อนลึกลับ

Twisted Solution to Sun’s Mystery Heat

April 4^th, 2007

Adapted from : www.space.com

ราวกับยางรัดระดับเอกภพ โครงสร้างเส้นสนามแม่เหล็กที่ถูกบิดเป็นเกลียวบริเวณผิวของดวงอาทิตย์สามารถปลดปล่อยพลังงานปริมาณเหลือคณานับเมื่อเส้นสนามแม่เหล็กคลายตัว กลไกนี้อาจเป็นที่มาของแหล่งพลังงานลึกลับที่ทำให้ชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ร้อนขึ้น

จากภาพที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ (X-ray Telescope : XRT) ซึ่งติดตั้งบนดาวเทียม Hinode ขององค์การ Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) ของประเทศญี่ปุ่น โดยชื่อเดิมคือ Solar-B ดาวเทียม Hinode ที่แปลว่า “ตะวันรุ่ง” ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 22 กันยายน 2549 เพื่อภารกิจสำรวจดวงอาทิตย์เป็นเวลาสามปี

ภาพจากกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์บนยาน Hinode แสดงโครงสร้างเส้นสนามแม่เหล็กบนผิวดวงอาทิตย์

Credit : JAXA/NASA/SAO

ขณะที่ผิวดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิสัมฤทธิ์เพียง 5,538 องศาเซลเซียส ขณะที่ก๊าซที่อยู่ภายในชั้นบรรยากาศชั้นโคโรนา (Corona) ที่อยู่ถัดออกไปกลับมีอุณหภูมิสูงขึ้นกว่า 100 เท่า อันเป็นปริศนาสำหรับนักดาราศาสตร์มานานแล้วว่าอะไรคือแหล่งพลังงานที่ทำให้โคโรนาร้อนขึ้นได้ขนาดนั้น

กล้องโทรทรรศน์บนดาวเทียม Hinode สามารถถ่ายภาพก๊าซอุณหภูมินับล้านองศากำลังควงเป็นเกลียวขึ้นมาจากจุดดับ (Sunspots) เช่นเดียวกับก๊าซที่พุ่งขึ้นมาจากชั้นบรรยากาศ

กราฟแสดงความสูงจากผิวดวงอาทิตย์ (นับจาก Photosphere) ออกมาจะเห็นว่าชั้นโคโรนามีอุณหภูมิสูงขึ้นอย่างมาก

Credit : Eugene Avrett, Smithsonian Astrophysical Observatory

ภาพดังกล่าวเผยให้เห็นเส้นสนามแม่เหล็กที่ถูกบิดและพันกันซึ่งบริเวณชั้นนอกของมัดสนามแม่เหล็กดังกล่าวจะสั่นสะเทือนเพราะความร้อน โครงสร้างสนามแม่เหล็กที่ถูกบิดเป็นเกลียวเป็นตัวกักเก็บพลังงานปริมาณมหาศาลซึ่งสามารถถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อสนามแม่เหล็กที่บิดเกลียวคล้ายมัดเชือกนั้นถูกคลายออก นักดาราศาสตร์อธิบายว่าพลังงานที่ถูกปลดปล่อยออกมานั้นสามารถทำให้โคโรนาร้อนขึ้น การประที่ผิวของดวงอาทิตย์และการปลดปล่อยมวลโคโรนา (Coranal Mass Ejections)

“นักทฤษฎีอธิบายว่าสนามแม่เหล็กที่ถูกบิดและพันกันอาจมีอยู่จริง” Leon Golub นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อาวุโสจากศูนย์ฮาร์วาร์ด-สมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ กล่าว “ด้วย XRT เราสามารถมองเห็นเกลียวเชือกแม่เหล็กดังกล่าวอย่างชัดเจนเป็นครั้งแรก”

กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์บนยาน Hinode แสดงบ่วงสนามแม่เหล็กรูปตัว S ซึ่งรูปร่างดังกล่าวเป็นตัวบ่งชี้หนึ่ง

ที่แสดงว่าอาจเกิด Solar Flares และ Coronal Mass Ejections

Credit : JAXA/NASA/SAO

XRT บนยาน Hinode กับกล้องโทรทรรศน์ในย่านแสงที่ตามนุษย์มองเห็น (Solar Optical Telescope : SOT) จะให้ภาพถ่ายโครงสร้างต่าง ๆ บนผิวดวงอาทิตย์ ขณะที่ Extreme Ultraviolet Imaging Spectrometer (EIS) จะตามติดมวลสารมีประจุบนดวงอาทิตย์ที่เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ส่วนนักดาราศาสตร์จะใช้ข้อมูลจากอุปกรณ์ทั้งสามเพื่อทำความเข้าใจและการเกิด Solar Flares และปรากฏการณ์ทางสภาพอวกาศอื่น ๆ

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

กล้องโอไซริสบนยานโรเซตตา

กับการสังเกตการณ์ดาวเคราะห์น้อย

OSIRIS camera on Rosetta obtains ‘Light Curve’

April 4^th, 2007

Adapted from : www.esa.int

ขณะยานอวกาศ Rosetta บินผ่านดาวเคราะห์น้อย 2867-Steins จากระยะห่างประมาณ 159 ล้านกิโลเมตร นักวิทยาศาสตร์ใช้อุปกรณ์ถ่ายภาพในย่านแสงที่ตามนุษย์มองเห็น สเปคตรัม และรังสีอินฟราเรด (The Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System : OSIRIS) ซึ่งติดตั้งบนยาน Rosetta ถูกใช้เพื่อถ่ายภาพ นำมาศึกษารูปร่างของดาวเคราะห์น้อย Steins นอกจากนี้ยังและทำ “กราฟแสง” (Light Curve) หรือกราฟแสดงความสว่างตามเวลาของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ เพื่อนศึกษาคาบการหมุนรอบตัวเอง

ดาวเคราะห์น้อย 2867-Steins จากกล้อง OSIRIS แต่ละภาพถ่ายหลังจากภาพแรก(บนสุด) 5, 10, และ 15 ชั่วโมง ตามลำดับ

Credits : ESA ©2006 MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA

แม้ว่ายานอวกาศ Rosetta ยังคงอยู่ห่างจากเป้าหมายสุดท้ายดาวหาง 67P/Churyumov-Gerasimenko และดาวเคราะห์น้อยเป้าหมายที่ยานแค่บินผ่านเท่านั้นได้แก่ 2867-Steins กับ 21-Lutetia แต่นักวิทยาศาสตร์ก็เริ่มเก็บข้อมูลเบื้องต้นจากดาวเคราะห์น้อยกันแล้ว สมบัติทางกายภาพของดาวเคราะห์น้อยอย่างเช่นขนาดและคาบการหมุนรอบตัวเอง เป็นข้อมูลสำคัญสำหรับการวางโครงการสำรวจดาวเคราะห์น้อยที่จะมาถึงในเดือนกันยายนปี 2551 และเดือนกรกฎาคม 2553 ตามลำดับยาน Rosetta ถ่ายภาพดาวเคราะห์น้อย Lutetia เมื่อวันที่ 2 และ 3 มกราคม 2550 ส่วน Steins ถูกเก็บข้อมูลอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง เมื่อวันที่ 11 มีนาคม 2549 เพื่อสร้างกราฟแสงของดาวเคราะห์น้อยขณะที่ดาวเคราะห์น้อยหมุนรอบตัวเอง แม้วว่าความสว่างของดาวเคราะห์น้อย Steins ในช่วงที่ทำการเก็บข้อมูลจะเทียบเท่าแสงของเทียนหนึ่งเล่มที่อยู่ห่างออกไป ประมาณ 2,000 กิโลเมตร แต่ OSIRIS ก็ยังสามารถวัดการแปรเปลี่ยนของแสงดาวเคราะห์น้อยได้อย่างแม่นยำ

กราฟแสดงการเปลี่ยนแปลงความสว่างของดาวเคราะห์น้อย Steins โดยความสว่างสูงสุดมากกว่าความสว่างต่ำสุด 23 เปอร์เซนต์

Credits : Stefano Mottola (DLR), OSIRIS team

ผลการวิเคราะห์ข้อมูลชี้ว่า Steins หมุนรอบตัวเองประมาณ 6 ชั่วโมงกว่า ๆ สอดคล้องกับผลการสังเกตการณ์ภาคพื้นดิน ความไม่สมมาตรภายในกราฟแสงบ่งบอกว่าดาวเคราะห์น้อย Steins มีรูปร่างผิดปกติ อย่างไรก็ดี OSIRIS ไม่พบหลักฐานการหกคะเมนของดาวเคราะห์น้อยหรือแม้แต่วัตถุบริวารของ Steins นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังพยายามศึกษาการวางตัวของแกนหมุนโดยอาศัยข้อมูลจาก OSIRIS กับการสังเกตการณ์ภาคพื้นดิน

โดยพื้นแล้วแล้ว ดาวเคราะห์น้อยเป็นสมาชิกรายสำคัญของระบบสุริยะที่โคจรรอบด้วยอาทิตย์มานานกว่าพันล้านปี สำหรับนักวิทยาศาสตร์วัตถุท้องฟ้าเหล่านี้มีความสำคัญในฐานะที่เป็นแหล่งข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับกำเนิดระบบสุริยะ อันเป็นจุดมุ่งหมายหลักของยาน Rosetta ที่พยายามเก็บข้อมูลอันทรงคุณค่าจากหินดึกดำบรรพ์เหล่านั้น Rosetta ถูกติดตั้งด้วยเครื่องมือที่สามารถช่วยในการเก็บข้อมูล เพื่อวัดมวล ความหนาแน่น องค์ประกอบ อุณหภูมิ รวมถึงก๊าซและฝุ่นรอบ ๆ ดาวเคราะห์น้อย

แผนการเดินทางของยาน Rosetta

Credit : http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Rosetta_111106.jpg#filehistory

ยานอวกาศ Rosetta มีกำหนดเดินทางถึง ดาวเคราะห์น้อย 2867 – Steins ในวันที่ 5 กันยายน 2551 ด้วยระยะห่างมากกว่า 1,700 กิโลเมตร ด้วยความเร็วประมาณ 9 กิโลเมตรต่อวินาที แล้วเข้าสู่แถบวงแหวนดาวเคราะห์น้อยในวันที่ 10 กรกฎาคม 2553 เพื่อไปเยี่ยมดาวเคราะห์น้อย 21-Lutetia ที่ระยะห่าง 3000 กิโลเมตร เมื่อบนผ่านด้วยความเร็วประมาณ 15

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล