เดือนเมษายน 2552

April 2009

ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่เบาที่สุด

April 30^th, 2009

Adapted from  eso.org : Lightest exoplanet yet discovered


Michel Mayor นักวิจัยด้านดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ(exoplanet) ชื่อดัง ได้ประกาศการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่เบาที่สุด  โดยดาวเคราะห์ดวงดังกล่าวอยู่ในระบบดาว Gliese 581  ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 20.5 ปีแสง ภายในทิศทางน่านฟ้ากลุ่มดาว คันชั่ง(Libra)   และได้รับชื่อว่าดาวเคราะห์  Gliese 581e 

ภาพจำลองแสดงระบบดาว Gliese 581  ซึ่งประกอบด้วยดาวเคราะห์มวล 1.9 เท่าของโลก(ดาวเคราะห์  e ทางซ้ายล่างของภาพ)  16 เท่าของโลก (ดาวเคราะห์ b ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์สีแดงมากที่สุด)  5 เท่าของโลก (ดาวเคราะห์ c บริเวณกลางภาพ) และ 7 เท่าของโลก(ดาวเคราะห์ d สีฟ้า) Credit:ESO/L. Calçada

ก่อนหน้านี้ในระบบดาวดังกล่าว มีดาวเคราะห์ Gliese 581d ถูกค้นพบเมื่อปี 2550  โดยโคจรห่างจากดาวฤกษ์เป็นระยะที่ดาวเคราะห์มีอุณหภูมิพื้นผิวพอเหมาะที่น้ำจะอยู่ในสถานะของเหลว เรียกระยะห่างช่วงดังกล่าวว่า  “เขตอยู่อาศัยได้(habitable zone)”   การค้นพบครั้งดังกล่าวเป็นผลสัมฤทธิ์จากความพยายามกว่า 4 ปี โดยนักล่าดาวเคราะห์นอกระบบมวลน้อยอย่างอุปกรณ์ HARPS spectrograph  ซึ่งติดตั้งกับกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.6 เมตร ของหอสังเกตการณ์ซีกฟ้าใต้ยุโรป(European Southern Observatory:ESO)  ณ La Silla ประเทศชิลี 
“จอกศักดิ์สิทธิ์แห่งงานวิจัยด้านดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะในปัจจุบัน คือการตรวจพบดาวเคราะห์คล้ายโลกภายในเขตอยู่อาศัยได้” Michel Mayor จากหอสังเกตการณ์เจนีวา(Geneva Observatory)  ผู้นำคณะนักวิจัยชาวยุโรปค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่นี้

อุปกรณ์ HARPS Spectrograph credit: ESO

ดาวเคราะห์ Gliese 581e โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ครบรอบด้วยเวลาเพียง 3.15 วัน  “ด้วยมวลเพียง 1.9 เท่าของมวลโลก มันเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มวลน้อยที่สุดเท่าที่เคยตรวจพบ และดูเหมือนจะเป็นดาวเคราะห์หินด้วย” Xavier Bonfils  หนึ่งในคณะนักวิจัยจากหอสังเกตการณ์เกรนอเบิล(Grenoble Observatory) อธิบาย
เนื่องจาก Gliese 581 eโคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่มากเกินไป   ดาวเคราะห์ดวงนี้จึงไม่ได้อยู่ในเขตอยู่อาศัยได้ แต่ก็มีดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบดาวนี้อยู่ในเขตดังกล่าว   จากผลการสังเกตการณ์เมื่อสองปีก่อนระบุว่า ระบบดาวฤกษ์นี้ประกอบไปด้วย
1.    Gliese 581b  เป็นดาวเคราะห์ขนาดใกล้เคียงกับดาวเนปจูน(Neptune-sized planet) มีมวล 16 เท่าของมวลโลก 
2.    Gliese 581c  เป็นดาวเคราะห์ชนิดมหาโลก(super-Earth) มวล 5 เท่าของมวลโลก
3.    Gliese 581d  เป็นดาวเคราะห์ชนิดมหาโลก(super-Earth) มวล 7 เท่าของมวลโลก เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลดาวฤกษ์ที่สุดและโคจรรอบ Gliese 581 ด้วยเวลา 66.8 วัน 
4.    Gliese 581e  เป็นดาวเคราะห์คล้ายโลก(Earth-like planet)  มวล 1.9 เท่าของมวลโลก

โดยเฉพาะ ‘d’ ซึ่งเป็นดาวที่มีมวลมากเกินกว่าจะประกอบด้วยหินเพียงอย่างเดียว  ทว่ามันก็มีความเป็นไปได้ที่มันจะเป็นดาวเคราะห์น้ำแข็งที่ค่อยๆ ขยับเข้าใกล้ดาวฤกษ์แม่  ผลการวิเคราะห์ครั้งใหม่บ่งบอกว่าดาวเคราะห์ ‘d’ อยู่ในเขตอยู่อาศัยได้  ซึ่งหมายความว่ามันอาจจะเป็นดาวเคราะห์ที่ถูกปกคลุมด้วยมหาสมุทร หรือ “พิภพน้ำ” นั่นเอง

เปรียบเทียบระยะห่างของดาวเคราะห์แต่ละดวงภายในระบบดาว Gliese 581  กับระบบสุริยะ(แถวบน)  แถบสีฟ้าคือแถบอาศัยอยู่ได้  Credit:ESO

แรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่กระทำต่อดาวฤกษ์หลัก จะทำให้เกิดการส่าย(wobble) เพียงเล็กน้อยด้วยอัตรา 7 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งถือว่าเล็กน้อยมาก  แต่ด้วยเทคโนโลยีของมนุษย์ก็สามารถตรวจจับการส่ายดังกล่าวได้  ดาวแคระแดงมวลน้อย(Low-mass red dwarf star) อย่าง Gliese 581 เป็นสนามไล่ล่าดาวเคราะห์มวลน้อยๆ ในเขตอยู่อาศัยได้  เมื่อดาวฤกษ์ชนิดนี้มีอุณหภูมิพื้นผิวที่ต่ำกว่าดวงอาทิตย์ ทำให้เขตอยู่อาศัยได้ต้องอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ และยิ่งทำให้ดาวฤกษ์มีแรงฉุดดาวเคราะห์ได้มากขึ้น  ทำให้การส่ายยิ่งรุนแรงขึ้นเช่นกัน     แม้กระนั้น การตรวจจับการส่ายที่เล็กน้อยนี้อันเป็นเรื่องท้าทาย และการค้นพบ Gliese 581 e และการปรับปรุงวงโคจรของ Gliese 581d  ล้วนเป็นไปได้ด้วยความแม่นยำและความแน่นอนของอุปกรณ์ HARPS

ลมสุริยะเปลี่ยนสีผิวดาวเคราะห์น้อย

April 27^th, 2009

Adapted From eso.org : Solar wind tans young asteroids  


ผลงานวิจัยล่าสุดเผยว่าอายุของผิวดาวเคราะห์น้อย(asteroids) และผิวดาวจะเปลี่ยนเป็นสีแดงเร็วกว่าที่เคยคาดกัน คิดเป็นเวลาน้อยกว่า 1 ล้านปี  ซึ่งถือเป็นชั่วพริบตาเดียวสำหรับดาวเคราะห์น้อย    งานวิจัยนี้ยืนยันว่าลมสุริยะ(solar wind)  ดูเหมือนจะเป็นสาเหตุหลักต่อสภาพอวกาศรอบๆดาวเคราะห์น้อย    ผลสรุปเชิงพื้นฐานนี้จะช่วยให้นักดาราศาสตร์เชื่อมโยงสภาพปัจจุบันของดาวเคราะห์น้อยเข้ากับประวัติศาสตร์ที่แท้จริงและลักษณะเด่นของผลกระทบที่เกิดขึ้นจากการชนกับดาวเคราะห์น้อยดวงอื่นๆ   

ภาพจำลองการเปลี่ยนสีผิวของดาวเคราะห์น้อยโดยลมสุริยะหลังจากเวลาผ่านไปนับล้านปี Credit:ESO/M. Martins

 “ดาวเคราะห์น้อยหลายดวงดูเหมือนจะได้สีผิวคล้ำจากดวงอาทิตย์อย่างรวดเร็ว”  Pierre Vernazza กล่าว แต่ไม่ใช่แบบผิวหนังมนุษย์ที่คล้ำขึ้นเพราะรังสีอัลตราไวโอเลต   สำหรับดาวเคราะห์น้อยเป็นเพราะ “ลมสุริยะ”   ต่างหาก       
ทราบกันมานานแล้วผิวของดาวเคราะห์น้อยสามารถเปลี่ยนสีเมื่อเวลาผ่านไป  ดาวเคราะห์น้อยที่ถูกสังเกตการณ์มักมีสีแดงกว่าอุกกาบาตที่พบบนผิวโลก  แต่กระบวนการที่แท้จริงที่ข้องเกี่ยวกับ สภาพอวกาศและช่วงเวลาที่เกี่ยวข้องยังคงเป็นข้อถกเถียง  

ลมสุริยะ (Solar Wind) คือ กระแสอนุภาคมีประจุจากดวงอาทิตย์ที่ถูกปลดปล่อยออกมาเป็นประจำ 
Credit : http://scijinks.jpl.nasa.gov/en/educators/spaceweather_gallery.shtml

ต้องขอบคุณการสังเกตการณ์ดาวเคราะห์น้อยหลายหลายประเภทโดยกล้องโทรทรรศน์ New Technology Telescope ณ  La Silla และ  Very Large Telescope ณ Paranal ของหอสังเกตการณ์ท้องฟ้าซีกใต้ยุโรป (European Southern Observatory)  เช่นเดียวกับกล้องโทรทรรศน์ในประเทศสเปนและเกาะฮาวาย  คณะทำงานของ Vernazza ได้ไขปริศนาเป็นที่เรียบร้อยแล้ว   
เมื่อดาวเคราะห์น้อยสองดวงชนกัน จะเกินชิ้นส่วนขนาดเล็กใหม่ๆ  นักดาราศาสตร์พบว่า   ผิวดาวเคราะห์น้อยที่ถูกเปิดขึ้นมาจะเปลี่ยนสีอย่างรวดเร็วภายในเวลาไม่ถึง 1 ล้านปี  ซึ่งถือเป็นชั่วครู่เดียวเมื่อเทียบกับอายุของระบบสุริยะ  “อนุภาคมีประจุพลังงานสูงภายในลมสุริยะจะสร้างความเสียหายให้กับผิวดาวเคราะห์น้อย  ในอัตราที่น่าประหลาดใจ”    Vernazza กล่าว  ซึ่งแตกต่างจากผิวหนังของมนุษย์ ซึ่งจะเสียหายและอายุมากขึ้นตามปริมาณเวลาที่ได้รับแสงอาทิตย์  ทว่าสำหรับผิวดาวเคราะห์น้อยที่พึ่งถูกกะเทาะออกมา เพียงแค่ช่วงเวลาไม่นาน(1 ล้านปี) ก็เกิดความแปรเปลี่ยนอย่างรวดเร็ว          

ดาวเคราะห์น้อยมีโอกาสชนกันจนเกิดการกะเทาะเปิดหน้าผิวใหม่ออกมา
source: http://galleria.spacearium.com/images/space_art/asteroid.gif

ด้วยการศึกษาดาวเคราะห์น้อยหลายหลายประเภท  คณะนักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่า องค์ประกอบทางเคมีของผิวดาวเคราะห์น้อยเป็นปัจจัยสำคัญปัจจัยหนึ่งในการเปลี่ยนสีดาวเคราะห์น้อยให้เป็นสีแดงเข้มยิ่งขึ้น  หลังจาก 1 ล้านปีแรกผ่านไป ผิวดาวจะเปลี่ยนสีช้าลง  ที่ระยะดังกล่าว สีสันจะแปรผันตามส่วนประกอบทางเคมีบนผิวมากกว่าอายุ ยิ่งกว่านั้นผลการสังเกตการณ์ยังเปิดเผยให้เห็นการชนที่ไม่สามารถเป็นกลไกสำคัญเบื้องหลังการกะเทาะผิวดาวเคราะห์น้อยออกมาในหมู่ ดาวเคราะห์น้อยใกล้โลก(near-Earth asteroids)  แต่กลับเป็นการที่เมื่อดาวเคราะห์น้อยชนิดนี้เข้าใกล้ดาวเคราะห์จะถูกแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์เขย่าจนเผยชั้นสสารด้านในออกมา
ต้องขอบคุณงานวิจัยชิ้นนี้ที่ช่วยในการทำความเข้าใจผิวของดาวเคราะห์น้อยได้ดีขึ้น ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อการปรับค่าการสะท้อนแสงของดาวเคราะห์น้อยอีกด้วย

กายวิภาคพายุสุริยะใน 3 มิติ

April 24^th, 2009

Adapted From
space.com : Solar Storm's Anatomy Probed in 3-D
Nasa.gov : NASA’s STEREO Spacecraft Reveals the Anatomy of Solar Storms  


ยานอวกาศคู่แฝด Solar Terrestrial Relations Observatory หรือ STEREO   ขององค์การ NASA ได้เปิดเผยข้อมูลสำคัญของ “ก้อนมวลจากโคโรนาดวงอาทิตย์(Coronal mass ejections CMEs)”  ทั้งอัตราเร็ว เส้นทางการเคลื่อนที่ และรูปร่างในสามมิติ ซึ่งจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทำความเข้าใจกลไกทางฟิสิกส์ของมัน

ภาพจากกล้องโทรทรรศน์ที่ติดตั้งบน STEREO แสดงก้อนมวล/พลาสมาจากดวงอาทิตย์เมื่อวันที่ 12 – 13 ธันวาคม 2551 Credit: NASA

ปรากฏการณ์ที่คุ้นเคยกันเป็นอย่างดีเมื่อ CME ชนกับปริมณฑลสนามแม่เหล็ก(magnetosphere)ของโลก เกิดเป็นแสงเหนือแสงใต้(aurora) หลากสีและสวยงาม แม้แสงเหล่านี้จะไม่มีอันตราย แต่ CMEs สามารถสร้างรังสีคอสมิคจากดวงอาทิตย์(solar cosmic ray) ที่ก่อผลกระทบต่อยานอวกาศ นักบินอวกาศ ที่ปฏิบัติงานในอวกาศและโลกได้
สภาพอวกาศ(space weather) สามารถก่อกวนสนามแม่เหล็กไฟฟ้าบนโลกที่เหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าแรงสูงภายในตัวนำไฟฟ้า ยังผลให้กำลังส่งในสายไฟฟ้าถูกก่อกวนจนเกิดไฟฟ้าดับในวงกว้าง  พายุสุริยะเหล่านี้สามารถก่อกวนการสื่อสารระหว่างผู้ควบคุมภาคพื้นดินกับดาวเทียม และนักบินบนอากาศยานที่กำลังบินอยู่ใกล้เขตขั้วโลก   สัญญาณรบกวนในย่านคลื่นวิทยุจากพายุสุริยะยังสามารถก่อกวนการสื่อสารทางโทรศัพท์มือถืออีกด้วย  ตลอดจนระบบนำร่อง(Global Positioning System:GPS)

ภาพจำลองการทำงานของ STEREO  ซึ่งจะจับภาพการเคลื่อนที่ของ CME ขณะที่มันประทุออกมาจากดวงอาทิตย์สู่โลก Credit: Walt Feimer, NASA's Goddard Spaceflight Center

ก้อนมวลจากโคโรนาหอบเอาอนุภาคมีประจุมวลนับพันล้านตันจากดวงอาทิตย์ออกสู่อวกาศด้วยอัตราเร็วหลายพันกิโลเมตรต่อชั่วโมง  กลุ่มอนุภาคมีประจุหรือพลาสมา(plasma)นี้สามารถสร้างอาณาเขตก่อกวนตัวกลางในอวกาศที่เคลื่อนที่และมีขนาดใหญ่ซึ่งเรียกว่า “คลื่นกระแทก(shock wave)” ได้  กระบวนการนี้ยังก่อให้เกิดสภาพอวกาศที่สับสนในช่วงที่ CMEs มีอันตรกิริยากับปริมณฑลแม่เหล็กและชั้นบรรยากาศส่วนบนของโลก และหลังจากนั้น
ยานอวกาศ  STEREO มีสองลำเรียกว่า STEREO A และ B ซึ่งจะแยกกันโคจรนำหน้าและตามหลังโลกภายในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์  ยานอวกาศสามารถสังเกตการณ์กลุ่มเมฆพลาสมานี้ได้ทันทีที่มันเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์ซึ่งก็คือบรรยากาศชั้นโคโรนา(corona) ที่นักวิจัยสามารถประกอบเส้นทางการเคลื่อนที่ในสามมิติของ CME ได้  ด้วยตำแหน่งอันพิเศษของยานอวกาศทั้งสอง รวมกับความสามารถในการสังเกตการณ์จะช่วยให้ได้ข้อมูลที่สมบูรณ์ที่สุด เช่นเครื่องมือตรวจวัดองค์ประกอบทางเคมีของพลาสมา(Plasma and Suprathermal Ion Composition :PLASTIC)   ราวกับส่งเครื่องบินเข้าไปยังตาพายุเฮอริเคนเลยทีเดียว

วงโคจรของยานอวกาศ STEREO A(Ahead) และ B(Behind)  Source: NASA/ John Hopkins Universtity

เมื่อใช้การสังเกตการณ์ในสามมิติ นักฟิสิกส์ดวงอาทิตย์สามารถทดสอบโครงสร้าง  ความเร็ว มวล และทิศทางภายในโคโรนาของ CME ขณะที่ติดตามมันเคลื่อนที่ผ่านไปในอวกาศระหว่างดาวฤกษ์  การสังเกตการณ์นี้สามารถช่วยในการพิจารณาว่าเมื่อใด CME จะมาถึงโลก  และทำนายว่าพลังงานปริมาณเท่าใดที่มันจะนำมายังปริมณฑลแม่เหล็กโลก ตลอดจนคาดว่าผลกระทบร้ายแรงต่อโลกเป็นเท่าใด  ซึ่งก่อนที่ STEREO จะปฏิบัติงานได้นี้  การวัดและข้อมูลที่ตามมาของ CME ที่เกิดขึ้นจากดวงอาทิตย์ ต้องรอให้ CME มาถึงโลกก่อน 3 ถึง 7 วัน แต่คราวนี้เราสามารถเก็บข้อมูลได้ตั้งแต่มันเกิดขึ้นที่ผิวดวงอาทิตย์ ก่อนที่มันจะมาถึงโลก และสามารถสร้างมุมมองในสามมิติก่อนที่มันจะมา
นับแต่ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรตั้งแต่วันที่ 25  ตุลาคม 2549  ปัจจุบัน STEREO ถ่ายภาพ CME ได้กว่า 40 ลูก  และยังคงปฏิบัติงานต่อไป

ดวงอาทิตย์จะสงบไปมากกว่านี้อีกหรือ?

April 12^th, 2009

Adapted From  nasa.gov : How Low Can It Go?  Sun Plunges into the Quietest Solar Minimum in a Century


วัฏจักรจุดมืด(sunspot cycle) กำลังทำตัวเหมือนตลาดหลักทรัพย์  เมื่อคุณคิดว่ามันกราฟของดัชนีถึงจุดต่ำสุดแล้ว มันก็ยังลงต่ำต่อไป  ปี 2551 เป็นปีที่มีจำนวนจุดดับน้อยมาก โดยภายใน 366 วัน มีวันที่มองไม่เห็นจุดมืด(sunspot) ถึง 266 วัน หรือคิดเป็นร้อยละ 73  โดยสถิติต่ำสุดที่เคยเกิดขึ้นคือเมื่อปี  2456 ซึ่งมี 311 วันที่มองไม่เห็นจุดมืดเลย  ด้วยตัวเลขดังกล่าว ทำให้นักวิทยาศาสตร์คาดว่าปี 2551 คือปีที่วัฏจักรสุริยะมีจำนวนจุดมืดน้อยที่สุดแล้ว

ภาพถ่ายจาก Michelson Doppler Imager  ซึ่งติดตั้งกับยาน SOHO เก็บภาพดวงอาทิตย์ที่ปราศจากจุดมืดเมื่อวันที่ 31 มีนาคม ที่ผ่านมา Credit: SOHO, NASA/ESA.

ทว่า จำนวนจุดมืดที่นับได้ในปี 2552 กลับมีจำนวนลดต่ำลงไปอีก  โดยในวันที่ 31 มีนาคม ที่ผ่านมา มีวันที่ไม่พบจุดมืดถึง 78 วัน จาก 90 วัน หรือคิดเป็นร้อยละ 87  และนี่ยิ่งเป็นการตอกย้ำข้อสรุปที่ว่าเรากำลังจะพบกับเหตุการณ์ Solar minimum(ช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์สงบ ปราศจากกิจกรรมเชิงแม่เหล็ก) ที่สงบมากยิ่งขึ้น    Dean Pesnell จากศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ด(Goddard Space Flight Center) ในเมืองกรีนเบลท์ มลรัฐแมรีแลนด์ สหรัฐอเมริกา กล่าว

David Hathaway จากศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลล์(Marshall Space Flight Center) เสริมว่า “สี่เป็นดวงอาทิตย์ที่เงียบสงบที่สุดในรอบศตวรรษ”  ช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์เงียบสงบจะเกิดขึ้นทุกๆ 11 ปี หรือนานกว่า มันเป็นส่วนหนึ่งของวัฎจักรจุดมืด(sunspot)  ที่ถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน Heinrich Schwabe เมื่อกลางศตวรรษที่ 18    จุดมืดแต่ละจุดมีขนาดพอๆกับดาวเคราะห์   และเป็นจุดที่มีสนามแม่เหล็กหนาแน่นบนผิวดวงอาทิตย์    จุดมืดยังเป็นต้นเหตุให้เกิดการลุกจ้า(solar flare)  การปลดปล่อยมวลโคโรนา(Coronal Mass Ejections,CMEs) และการแผ่รังสีอัลตราไวโอเลต(Ultraviolet:UV)ความเข้มสูง

หลักฐานที่แสดงว่าจุดมืดบนผิวดวงอาทิตย์เกี่ยวข้องกับการเกิด Solar Flare ในภาพคือ Sunspot Region 486 กับ X17 Solar Flare  ในตำแหน่งเดียวกัน source: http://veimages.gsfc.nasa.gov//16618/flare_soh_2003301.jpg

ด้วยการนับจำนวนจุดมืด ทำให้ Schwabe พบว่าจำนวนพายุสุริยะอย่างการลุกจ้า การปลดปล่อยมวลโคโรนา และรังสีอัลตราไวโอเลต มีความสัมพันธ์กับจำนวนจุดมืด  เมื่อเกิดพายุสุริยะบ่อยครั้งจำนวนจุดมืดที่พบก็มาก เมื่อจำนวนพายุสุริยะน้อยลงจำนวนจุดมืดก็น้อยลงเช่นกัน    และการนับจำนวนจุดมืดก็ยังคงกระทำสืบเนื่องกันมาเป็นเวลานานกว่า 200 ปีแล้ว
ยานอวกาศ Ulysses  ได้ทำการวัดความดันของลมสุริยะ(solar wind)  พบว่าความดันลมสุริยะลดลงจากเมื่อช่วงกลางทศวรรษที่แล้วถึงร้อยละ 20 อันเป็นค่าที่วัดได้ต่ำที่สุดเท่าที่เคยวัดกันมานับตั้งแต่  40 กว่าปีก่อน   ในขณะที่ลมสุริยะช่วยป้องกันระบบสุริยะส่วนในจากรังสีคอสมิคจากกาแลกซี(galactic cosmic ray)  แต่เมื่อลมสุริยะอ่อนแรงลง  รังสีคอสมิคจะเข้ามายังระบบสุริยะได้มากขึ้น  ทำให้เกิดอัตรายต่อสุขภาพของนักบินอวกาศ  อย่างไรก็ดีการที่ลมสุริยะอ่อนกำลังลงนี้ก็หมายความว่า กิจกรรมอันเนื่องมาจากสนามแม่เหล็กโลกและอนุภาค อย่างเช่นพายุแม่เหล็กโลก(geomagnetic storm) และ แสงเหนือแสงใต้(auroras)   ก็จะลดจำนวนลงเช่นกัน

วัฏจักรจุดมืด(sunspot cycle) จำนวนจุดมืดลงต่ำกว่าปี 2538  แลมีทีท่าจะลดลงไปเรื่อยๆ และไม่สอดคล้องกับผลการทำนายCredit: David Hathaway, NASA/MSFC

การตรวจวัดอย่างละเอียดโดยยานอวกาศหลายลำขององค์การ NASA แสดงให้เห็นว่าแสงของดวงอาทิตย์หรี่ลงประมาณร้อยละ 0.02  ในย่านแสงที่ตามนุษย์มองเห็น  และสำหรับรังสีอัลตราไวโอเลตก็ลดลงไปถึงร้อยละ 6  เมื่อเทียบกับช่วงปี 2539  อย่างไรก็ดีการเปลี่ยนแปลงนี้ไม่เพียงพอที่จะเปลี่ยนปรากฏการณ์โลกร้อน(global warming) แต่จะมีผลข้างเคียงอื่นๆ ที่สังเกตได้


ชั้นบรรยากาศส่วนบนของโลกจะมีอุณหภูมิต่ำและหดตัวลง  โดยปกติชั้นบรรยากาศส่วนบนที่ขยายตัวเนื่องจากความร้อนจะมีแรงฉุด(drag force)กระทำต่อดาวเทียม(Satellites) ที่โคจรอยู่รอบโลก  ทำให้ดาวเทียมช้าลงและค่อยๆ ถูกแรงโน้มถ่วงโลกดึงตกลงมา     เมื่อแรงนี้ลดลงเนื่องจากความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศลดต่ำลงดาวเทียมก็จะสามารถรักษาความเร็วเดิมไว้  และถูกแรงโน้มถ่วงโลกฉุดลงช้ากว่าเดิม  ทำให้มีอายุการใช้งานนานขึ้น ก่อนที่จะตกลงสู่ผิวโลก   นี่เป็นข่าวดีก็จริง แต่โชคร้ายที่ขยะอวกาศก็จะยังคงอยู่ในวงโคจรนานขึ้นด้วยเช่นกัน  และมีโอกาสทำให้เกิดอันตรายกับดาวเทียมได้มากขึ้น

แรงฉุด(drag force) จะเกิดขึ้นจากผลทางอากาศพลศาสตร์(aerodynamic) มีผลต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุไปในทิศตรงกันข้ามกับแนวการเคลื่อนที่สัมพัทธ์กับตัวกลางเสมอ   source: http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/drag1.html

กล้องโทรทรรศน์วิทยุ(radio telescope) บันทึกสัญญาณวิทยุอันริบหรี่จากดวงอาทิตย์ได้ตั้งแต่ปี 2498  หลังจากยุคสงครามโลกครั้งที่สอง  นักดาราศาสตร์พยายามบันทึกความเข้มของสัญญาณคลื่นวิทยุจากดวงอาทิตย์ โดยเฉพาะย่านความยาวคลื่น 10.7 เซนติเมตร   นักวิจัยบางคนเชื่อว่าการลดลงของสัญญาณคลื่นวิทยุในช่วงที่ดวงอาทิตย์สงบที่สุดจะเป็นตัวบ่งบอกเข้มข้นต่ำของสนามแม่เหล็กดวงอาทิตย์  ทว่ายังไม่มีใครแน่ใจนัก  อย่างไรก็ดีอาจเป็นเพราะแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุความยาวคลื่นดังกล่าวยังไม่ถูกทำความเข้าใจได้แน่ชัด

ความสงบของดวงอาทิตย์ได้จุดประกายให้เกิดการอภิปรายเกี่ยวกับประเด็นที่ว่าช่วงเวลาสงบที่สุดนี้จะกินเวลานานเกินกว่าค่าเดิมๆไปแล้ว   รวมทั้งจะตามมาด้วยปรากฏการณ์ที่รุนแรงยิ่งกว่าปกติในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีจุดมืดมากที่สุดในรอบวัฏจักรจุดมืดใหม่

Hathaway ชี้ว่า “นับแต่ยุคอวกาศเริ่มต้นในช่วงกลางศตวรรษก่อน  กิจกรรมเชิงแม่เหล็กที่ก่อให้เกิดพายุสุริยะของดวงอาทิตย์จะมีความรุนแรงสูงเป็นปกติ”  “ 5 ใน 10 วัฏจักรสุริยะที่รุนแรงที่สุดในบันทึกเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 50 ปีก่อน  เราพึ่งอยู่ในช่วงที่ดวงอาทิตย์สงบลึกที่สุด

“ปีที่ว่างเปล่า” ในศตวรรษที่ผ่านมา   กราฟแท่งแสดงจำนวนวันในรอบปีที่ไม่พบจุดมือดบนผิวดวงอาทิตย์ Credit: Tony Phillips

เหตุการณ์แบบนี้เคยเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 100 ปีก่อน ในช่วงปี พ.ศ.  2444 และ 2456  ทว่ากรณีดังกล่าวมีช่วงสงบยาวนานกว่าสิ่งที่เรากำลังประสบ   เพื่อให้เท่ากับกับสถิติเดิมทั้งระดับความลึกของกราฟระหว่างจำนวนจุดดับกับเวลาและความยาวนานของเหตุการณ์  อย่างน้อยดวงอาทิตย์ควรจะสงบไปอีกสัก 1 ปี

ในทางหนึ่ง การที่ดวงอาทิตย์สงบเช่นนี้ถือเป็นเรื่องน่าตื่นเต้น   Pesnell กล่าวว่า “เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ ที่เราจะได้ศึกษาช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์สงบอย่างนี้”  กองยานอวกาศ อันประกอบด้วยกล้องโซโฮ (Solar and Heliospheric Observatory :SOHO) ดาวเทียมคู่แฝดสเตริโอ (Solar Terrestrial Relations Observatory :STEREO) และอื่นๆ   ทั้งหมดถูกใช้ในการศึกษาดวงอาทิตย์และผลกระทบจากปรากฏการณ์จากดวงอาทิตย์ต่อโลก  ด้วยเทคโนโลยีที่ล้ำหน้ากว่า 100 ปีก่อน นักดาราศาสตร์สามารถวัด ลมสุริยะ  รังสีคอสมิค การแผ่รังสี และสนามแม่เหล็ก  การศึกษาดวงอาทิตย์ช่วงที่สงบที่สุดในรอบ 10 กว่าปีนี้ มีความน่าสนใจยิ่งกว่าใครจะคาด  ทว่าเทคโนโลยีในปัจจุบันยังไม่สามารถใช้คาดคะเนสิ่งที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้

ภาพจำลองแสดงหอสังเกตการณ์ Dynamics Observatory ขององค์การนาซา  ที่จะถูกส่งไปในช่วงปลายปีนี้เพื่อศึกษาดวงอาทิตย์ในช่วงที่สงบที่สุด  Credit: NASA Finally

ทฤษฎีที่กำลังถูกพัฒนากันของนักฟิสิกส์ดวงอาทิตย์ยังคงไม่สอดคล้องกับผลการสังเกตการณ์   บางครั้งก็ให้ผลว่าช่วงดวงอาทิตย์สงบมาเร็วเกินไป   ซึ่งรากปัญหาสำคัญที่ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนก็คือ เรามีข้อมูลน้อยเกินไปและไม่มีใครเข้าใจกระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นเบื้องหลงวัฏจักรจุดมืด
Pesnell เชื่อว่าการนับจำนวนจุดมืดจะสามารถทำได้  “เป็นไปได้เมื่อถึงสิ้นปีนี้” และตามมาด้วยปรากฎการณ์ที่ดวงอาทิตย์มีอันตรกิริยาแม่เหล็กมากที่สุดในช่วงปี 2555 หรือ 2556  แต่สำหรับนักคาดการณ์คนอื่นๆ  เขาอาจจะทำนายผิดก็ได้

สัญญาณฤดูใบไม้ผลิดาวอังคาร

April 3^rd, 2009

Adapted From  space.com : Signs of Spring on Mars


ยานอวกาศที่กำลังโคจรรอบดาวอังคาร(Mars) พบร่องรอยของน้ำพุที่กำลังเอ่อขึ้นมาจากดาวเคราะห์สีแดงดวงนี้  
บริเวณขั้วดาวอังคารมีขั้วน้ำแข็งแห้งหรือคาร์บอนไดออกไซด์(carbon dioxide) ในสภาพแช่แข็งที่ปรากฏตามฤดูกาลขณะนี้กำลังเริ่มระเหิดหรือเปลี่ยนสถานะจากของแข็งไปเป็นก๊าซ และได้เริ่มห่วงโซ่ของปรากฏการณ์ให้ถูกตรวจจับโดยยานอวกาศ Mars Reconnaissance Orbiter(MRO)

การเปลี่ยนแปลงฤดูกาลบนดาวอังคารมีผลต่อขนาดของแผ่นน้ำแข็งแห้งบริเวณขั้วเหนือ image courtesy of nasaimages.org

Candice Hansen-Koharcheck นักวิทยาศาสตร์ประจำโครงการ MRO  ณ ศูนย์ปฏิบัติการณ์เครื่องยนต์ขับดันไอพ่น(Jet Propulsion Laboratory:JPL) ในเมืองพาซาเดนา(Pasadena) มลรัฐคาลิฟอร์เนีย(California) สหรัฐอเมริกา เผยว่า “น้ำพุบนดาวอังคารมีความแตกต่างจากน้ำพุบนโลกอย่างสิ้นเชิง เนื่องจากดาวอังคารไม่ได้มีขั้วน้ำแข็งอยู่ตลอดเวลา  แต่เป็นขั้วแผ่นคาร์บอนไดออกไซด์ขาวที่เปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล  ซึ่งสำหรับบนโลกก็คือน้ำแข็งแห้ง”
ขั้วน้ำแข็งดาวอังคารแต่ละฤดูหนาวคือคาร์บอนไดออกไซด์แข็งที่เปลี่ยนสถานะเป็นของแข็งและทำให้เกิดชั้นน้ำแข็งแห้งหนามากกว่า 8 ฟุต  การมาของฤดูใบไม้ผลิอันอบอุ่นทำให้น้ำแข็งแห้งเริ่มระเหิด และทำให้แผ่นน้ำแข็งบางลงจากด้านบนและล่าง
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ใต้แผ่นน้ำแข็งมักจะไหลผ่านขึ้นมาในบริเวณเดิมเหมือนเช่นทุกปี ทายที่สุดก็สร้างช่องทางหรือโพรงภายในผิวดาวเคราะห์  MRO ค้นพบโครงข่ายคล้ายใยแมงมุมอันเนื่องมาจากรอยแตกที่ยังคงหลงเหลืออยู่แม้ว่าแผ่นขั้วน้ำแข็งจะหายไปแล้ว

ภาพจากกล้องถ่ายภาพ Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) camera บนยาน Mars Reconnaissance Orbiter ของ NASA  แสดงเวลาทีพวยก๊าซเกิด บริเวณด้านบนและด้านล่างจะเห็นร่องรอยของสสารที่ถูกพ่นออกมาเหนือผิวดาวแล้วปลิวไปตามลมก่อนตกถึงพื้น ซึ่งมีทิศทางต่างกัน  ณ เวลาต่างๆ Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

ความดันจากก๊าซที่ระเหยออกมาใหม่ๆ จะสะสมตัวขึ้นภายในใต้แผ่นน้ำแข็งบางๆ ซึ่งพร้อมจะพ่นเอาก๊าซและฝุ่นขึ้นมาเมื่อแผ่นน้ำแข็งมีรอยแยก  Hansen-Koharcheck  กล่าวว่า “อะไรก็ตามที่เกิดขึ้นบนดาวอังคาร  เราคิดว่ามันเป็นเพราะแผ่นน้ำแข็งบาง   และก๊าซเบื้องใต้แผ่นน้ำแข็งที่สะสมความดัน”   “และที่ก๊าซใต้น้ำแข็งพบจุดที่เปราะบางหรือรอยแยกของแผ่นน้ำแข็ง มันจะพุ่งออกมาตามรอยนั้น บ่อยครั้งที่พาเอาฝุ่นขนาดเล็กจากใต้ผิวขึ้นมาด้วย”
ฝุ่นดังกล่าวจะปลิววนไปตามลมก่อนที่จะตกลงมาบนพื้นกลายเป็นเศษวัสดุกองอยู่บนพื้นผิวน้ำแข็งโดยกองอยู่รอบๆ รอยแยกจนมีรูปร่างรูปร่างเหมือนพัด  กลายเป็นจุดบ่งชี้ตำแหน่งทิศทางของลมในบริเวณขั้วดาวอังคาร ณ เวลานั้นๆ 

คาร์บอนไดออกไซด์แข่งหรือน้ำแข็งแห้ง มีส่วนในการปลดปล่อยก๊าซและฝุ่นจากใต้พื้นดิน ในช่วงเข้าเปลี่ยนฤดูเข้าสู่ฤดูใบไม้ผลิของดาวอังคาร Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

กระบวนการเปลี่ยนผ่านจากฤดูหนาวสู่ฤดูใบไม้ผลิบนดาวอังคารมีความแตกต่างจากโลก  ที่ซึ่งน้ำแข็งละลายจากของแข็งเป็นของเหลว ออกมา  นักวิทยาศาสตร์ยังคงพยายามค้นหาสายธารน้ำไหลบนผิวดาวอังคาร เพราะเชื่อว่าอาจจะมีน้ำแข็งใต้ผิวดินละลายกลายเป็นน้ำออกมาก  หรือแม้แต่ในภูเขาไฟ

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

----------------------------------------------------------