June 2007

กล้องฮับเบิลบันทึกภาพดาวเคราะห์น้อยยักษ์สองดวง

Hubble Photographs Two Huge Asteroids

June 27^th, 2007

Adapted from : www.space.com

นักดาราศาสตร์ใช้กล้อง Wide Field Planetary Camera 2 ซึ่งติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) ถ่ายภาพดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ได้สองดวง โดยได้รายละเอียดพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อยอย่างเช่น หลุมอุกกาบาตและรูปแบบพื้นผิวที่น่าสนใจสำหรับภารกิจสำรวจระยะใกล้โดยยานอวกาศ Dawn ของนาซา ดาวเคราะห์น้อยทั้งสองได้แก่ Ceres และ Vesta

ดาวเคราะห์น้อย ceres

Credit : NASA, ESA, J. Parker (Southwest Research Institute), L. McFadden (University of Maryland)

Ceres เป็นดาวเคราะห์น้อยที่มีสัณฐานกลมเหมือนดาวเคราะห์ เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 950 กิโลเมตร หรือใกล้เคียงกับระยะทางจากสามเหลี่ยมทองคำถึงอำเภอเมืองจังหวัดประจวบคีรีขันธ์ มีคิดเป็นมวลร้อยละ 30 ถึง 40 ของมวลดาวเคราะห์น้อยทั้งหมดภายในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อย (Asteroid Belt) ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี Ceres ถูกค้นพบเมืองปี 2344 ครั้งแรกมันถูกคาดว่าเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง แต่หลังจากนั้นไม่นานปรากฏรายงานการค้นพบดาวเคราะห์น้อยในบริเวณเดียวกันอีกมากมาย Ceres จึงกลายเป็นดาวเคราะห์น้อยนับแต่นั้น แต่ด้วยนิยามดาวเคราะห์ใหม่ที่ทำให้ดาวพลูโตไม่ใช่ดาวเคราะห์ (Planet) กลับทำให้ Ceres กลายเป็นดาวเคราะห์แคระ (Dwarf Planet)ตามไปด้วย

ดาวเคราะห์น้อย Vesta

Credit : NASA, ESA, J. Parker (Southwest Research Institute), L. McFadden (University of Maryland)

ดาวเคราะห์น้อย Vesta เป็นอีกเป้าหมายหนึ่งที่มีรูปร่างไม่ปกติ ด้วยขนาดกว้างประมาณ 530 กิโลเมตร หรือพอ ๆ กับระยะจากกรุงเทพถึงจังหวัดแพร่

ในวันที่ 7 กรกฎาคมนี้ องค์การบริหารการบินและอวกาศ (NASA) จะส่งยานอวกาศ Dawn ขึ้นสู่อวกาศ ในภารกิจที่ต้องใช้เวลาเดินทางนานนับ 4 ปี ไปสู่แถบดาวเคราะห์น้อย โดยยานอวกาศหุ่นยนต์ลำนี้จะเข้าสู่วงโคจรรอบ Vesta ในปี 2554 และ Ceres ในปี 2559 คณะนักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่าภาพถ่ายใหม่ล่าสุดจากกล้องฮับเบิลนี้จะช่วยให้พวกเขาสามารถปรับปรุงรายละเอียดของภารกิจได้ดียิ่งขึ้น

ภาพจำลองยานอวกาศ Dawn (อรุณรุ่ง) ของนาซา

Credit : NASA

ภาพของ Vesta ช่วยให้นักดาราศาสตร์ทำแผนที่ผิวทางซีกใต้ของดาวเคราะห์น้อย ในภาพมีหลุมอุกกาบาตขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 456 กิโลเมตร ที่เกิดจากการชนในยุคโบราณ ที่ทำให้เกิดดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กเกาะเป็นกลุ่มไปกับ Vesta เรียกพวกมันว่า vestoid สีสันอันละลานบนผิวดาวเคราะห์น้อยบ่งชี้ความแตกต่างของทางเคมีบนผิวดาว บางส่วนมีความเป็นไปได้ว่าเกี่ยวข้องกับกิจกรรมของภูเขาไฟ ซึ่งอาจคล้ายกับทะเลสีดำและที่ราบสูงสว่างบนดวงจันทร์ของโลก โดยยานอวกาศ Dawn จะสำรวจบริเวณดังกล่าวเพื่อหาหลักฐานและศึกษาโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้

ด้านภาพของ Ceres แสดงบริเวณมืดและสว่างเป็นร่องรอยของภูมิประเทศคล้ายหลุมอุกกาบาต หรือไม่ก็สสารที่แตกต่างกันในแต่ละบริเวณ หลุมอุกกาบาตรูปร่างกลมช่วยบ่งชี้ว่าภายในของ Ceres อาจมีลักษณะเป็นชั้น ๆ คล้ายกับโลก โดยอาจมีแกนลางเป็นหิน ถัดออกมาเป็นน้ำแข็ง และภายนอกสุดเป็นเปลือกฝุ่นบาง ๆ ซึ่งแสดงว่าอาจมีน้ำอยู่ภายในดาวเคราะห์น้อย

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ความหวังของชีวิตบนดาวเคราะห์ไกลโพ้น

Hopes Dashed for Life on Distant Planet

June 25^th, 2007

Adapted from : www.space.com

เมื่อต้นปี นักดาราศาสตร์ได้ประกาศการค้นพบดาวเคราะห์หิน ขนาดเล็กที่อาจมีน้ำสภาพของเหลวบนผิวดาวเคราะห์ได้ ความหวังข้างต้นอาจดับสิ้นเมื่อผลการวิเคราะห์ด้วยคอมพิวเตอร์ตัดสินว่า ดาวเคราะห์ Gliese 581c ดังกล่าว มีอุณหภูมิสูงเกินกว่าน้ำในสภาพของเหลวจะยังหลงเหลือบนผิวดาว

Stephane Udry แห่งหอสังเกตการณ์เจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ และคณะ ค้นพบ Gliese 581c เมื่อเดือนเมษายนที่ผ่านมา พวกเขาพบว่ามันมีขนาดใหญ่กว่าโลกประมาณร้อยละ 50 และมีมวล 5 เท่าของโลก โดยอยู่ห่างจากโลก 20.5 ปีแสง ภายในระบบดาวแคระแดง Gliese 581

ภาพจำลองแสดงดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวแคระแดง Gliese 581

Credit : ESO

นับแต่ปี 2538 ถึงปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจำนวนมากกว่า 200 ดวง โดย Gliese 581 เป็นหนึ่งในจำนวนนั้นที่อยู่ในเขตอยู่อาศัยได้ (Habitable Zone) ของดาวฤกษ์หลัก อันเป็นเขตหรือระยะจากดาวฤกษ์ที่ไม่ร้อนหรือเย็นเกินไป ทำให้น้ำสามารถคงอยู่บนผิวดาวเคราะห์ได้ในสถานะของเหลว

แต่ผลการจำลองสภาพภูมิอากาศบนดาวเคราะห์ Gliese581c โดย Werner von Bloh และคณะ จากสถาบันเพื่อการวิจัยผลกระทบจากสภาพทางอุตุนิยม (Institute for Climate Impact Research) สหพันธรัฐเยอรมัน ให้ผลออกมาว่าดาวเคราะห์ดวงดังกล่าวไม่คล้ายโลก แต่กลับเหมือนดาวศุกร์เสียมากกว่า ด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนในชั้นบรรยากาศที่สามารถสร้างปรากฏการณ์เรือนกระจก (Greenhouse Effect) จนอุณหภูมิผิวดาวสูงถึง 100 องศาเซลเซียส ดังนั้นน้ำย่อมถูกต้มจนกลายเป็นไอบนดาวเคราะห์ดวงนี้

เขตที่อยู่อาศัยได้ (แถบสีฟ้า) ของดาวฤกษ์ที่มีมวลเป็นจำนวนเท่าของมวลดวงอาทิตย์

Credit : http://athene.as.arizona.edu/~lclose/teaching/a202/habzone3.gif

ทว่าปรากฏการณ์เรือนกระจกที่ทำลายความหวังของชีวิตบน Gliese 581c กลับไปจุดประกายให้กับดาวเคราะห์มวล 8 เท่าของโลกนามว่า Gliese 581d ที่ถูกพบโดยกลุ่มของ Udry เช่นกัน โดยในครั้งแรก 581d อยู่นอกเขตอยู่อาศัยได้ ซึ่งคาดว่าผิวดาวเคราะห์คงจะเย็นเกินไป แต่ก๊าซเรือนกระจกกลับทำให้มันอุ่นพอที่น้ำจะเป็นของเหลวได้ และเมื่อมีน้ำการพบสิ่งมีชีวิตบนดาวดวงนั้นย่อมมีความเป็นไปได้ไม่น้อย

แนวคิดเรื่องเขตที่อยู่อาศัยได้ใช้ได้ดีกับระบบสุริยะก็จริง และเป็นเครื่องมือสำหรับนักล่าดาวเคราะห์ได้ใช้ตัดสินว่าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงใดบ้างที่มีศักยภาพพอที่จะมีชีวิตกำเนิด ณ ที่แห่งนั้น แต่งานวิจัยชิ้นนี้ช่วยปรับปรุงให้เห็นว่าสภาพอากาศบนดาวเคราะห์แต่ละดวงก็มีความสำคัญเช่นกัน

ปรากฎการณ์เรือนกระจกทำให้ผิวดาวศุกร์ร้อนถึง 460 องศาเซลเซียส

Credit : ESA

Jaymie Matthews นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยบริทิชโคลัมเบีย ประเทศแคนาดา เสนอว่าแนวคิดจากกลุ่มวิจัยของ Bloh สามารถทดสอบได้ด้วยการวัดการแผ่รังสีความร้อนที่สะท้อนออกมาจากดาวเคราะห์หรือที่เรียกว่า Albedo ของดาวเคราะห์ ซึ่งวิธีการนี้เคยใช้สำรวจดาวพฤหัสบดีร้อน HD 209458b มาแล้ว

ความสม่ำเสมอของแสงจาก Gliese 581 บ่งว่ามันเป็นดาวอายุมากหรืออย่างน้อยก็ไม่กี่พันล้านปี ซึ่งถือว่ามีเสถียรภาพสูง ไม่แปรเปลี่ยนอย่างรุนแรงจนเกินไป จนกระทบต่อดาวเคราะห์บริวารซึ่งเป็นผลดีต่อชีวิตบนดาวเคราะห์ด้วย นอกจากนี้ยังอาจพบสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนภายในระบบดาวดังกล่าวอีกด้วย

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

หลักฐานชี้ชัดดาวอังคารเคยมีมหาสมุทรขนาดใหญ่

Mystery Solved, Mars Had Large Oceans

June 25^th, 2007

Adapted from : www.space.com

นับแต่ปี 2534 นักดาวเคราะห์วิทยาหลายคนเชื่อว่า ดาวอังคาร ครั้งหนึ่งในอดีตเคยมีมหาสมุทรขนาดใหญ่ปกคลุมพื้นผิวดาวถึงหนึ่งสามส่วน โดยสภาพภูมิประเทศคล้ายชายฝั่งบริเวณซีกเหนือของดาวเป็นหลักฐานชิ้นสำคัญ แต่ผู้เชี่ยวชาญหลายคนแย้งว่าสิ่งนั้นยังไกลเกินกว่าจะใช้เป็นหลักฐานแสดงขอบเขตของมหาสมุทรโบราณได้

แต่มุมมองดังกล่าวก็ต้องเปลี่ยนไปอีกครั้งเมื่อ มีความเป็นไปได้ว่าครั้งหนึ่งแนวชายฝั่งที่ราบเรียบอาจหายไปเมื่อชั้นหินดาวอังคารโก่งตัวจนเสียรูปร่างชายฝั่งมหาสมุทรที่คาดว่าหายไปเมื่อเวลาอย่างน้อย 2 พันล้านปีก่อน

ภาพจำลองดาวอังคารเมื่อสองพันล้านปีก่อน หากมีมหาสมุทรปกคลุมทั่วที่ราบต่ำไปจนถึงขั้วเหนือ Credit: Taylor Perron/UC Berkeley

Mark Richards นักดาวเคราะห์วิทยา จากมหาวิทยาลัยคาลิฟอร์เนีย เมืองเบิร์กลีย์ สหรัฐอเมริกา และทีมงานพบว่ามี แนวชายฝั่งหลัก ๆ สองแนวบนดาวอังคาร แต่ละแนวยาวนับพันกิโลเมตร หนึ่งในนั้นเป็นชายฝั่งของมหาสมุทร Arabia ส่วนอีกแนวเป็นของมหาสมุทร Deuteronilus ที่มีอายุน้อยกว่า โดยมหาสมุทร Arabia บรรจุน้ำไว้เป็นปริมาณสองถึงสามเท่าของน้ำแข็งที่ปกคลุมทวีปแอนตาร์คติกาหรือขั้วโลกใต้

บางแห่งบริเวณละติจูด 50 องศาเหนือของดาวอังคาร ดาวอังคารอาจเสียน้ำบางส่วนไป เหนือไว้แต่แนวชายฝั่งของมหาสมุทร Deuteronilus อย่างไรก็ดี ปริมาณน้ำจำนวนมหาศาลเกินกว่าที่จะระเหยออกสู่อวกาศอย่างง่ายดาย พวกเขาเชื่อว่าจะต้องมีแหล่งน้ำในทวีปหลงเหลืออยู่บนดาวอังคาร ทะเลสาบเช่นว่าก็ควรจะเหลืออยู่ในที่ราบต่ำของมหาสมุทร Arabia เช่นกัน แต่ค่อนไปทางละติจูด 40 องศาเหนือ

แสดงภูมิประเทศดาวอังคารสีน้ำเงินคือพื้นที่ต่ำ ส่วนสีแดงคือพื้นที่สูงล้อมรอบแอ่งพื้นที่ต่ำเอาไว้ซึ่งแสดงว่าเคยมีมหาสมุทรบนดาวอังคาร

Credit : Taylor Perron/UC Berkeley

ขณะที่ดาวเคราะห์หมุนรอบตัวเอง สสารที่มีมวลมากจะเลื่อนตัวเองไปทางศูนย์สูตรตามแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ สำหรับโลกเองบริเวณบริเวณศูนย์สูตรจะป่องมากกว่าบริเวณขั้วซึ่งก็เป็นข้อยืนยันหลักการดังกล่าว ส่วนบนดาวอังคารย่านภูเขาไฟ Tharsis ที่ผุดขึ้นบริเวณเส้นศูนย์สูตรนั้นเป็นหลักฐานของกระบวนการนี้เช่นกัน ซึ่งคณะนักวิจัยคิดว่าเมื่อพันล้านปีก่อน มีอะไรบางอย่างเกิดขึ้นจนทำให้การกระจายมวลของดาวอังคารมี่สมดุลและชายฝั่งมหาสมุทรโบราณหลายแห่งหายไป

จากการสำรวจบริเวณใกล้ศูนย์สูตร ผิวดาวอังคาร ดูแบนเมื่อเปรียบเทียบกับการโป่งพองอันเนื่องมาจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง แต่บริเวณภายนอกเส้นศูนย์สูตร แนวหินดูเหมือนขึ้นๆ ลง และมักรวมกันเป็นกลุ่ม เหมือนกับผิวลูกโป่งที่ถูกเอาอากาศออกเล็กน้อย พวกเขาอธิบายว่าแนวชายฝั่งมหาสมุทรครั้งหนึ่งเคยอยู่ใกล้ศูนย์สูตร แต่หายไปเนื่องจากการยกหรือจมตัวของชั้นหิน ขณะที่พวกมันเคลื่อนไปทางเหนือพร้อมกับการเอียงตัวของดาวเคราะห์

แนวที่คาดว่าเป็นชายฝั่งมหาสมุทรโบราณของดาวอังคาร

Credit : http://aerospacescholars.jsc.nasa.gov

ดาวเคราะห์อย่างดาวอังคารหรือโลกที่มีเปลือกนอกเป็นหิน จะมีผิวแข็งที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ เมื่อคำนวณการเปลี่ยนรูปร่างซึ่งสามารถคาดหมายได้ ทีมวิจัยด้านดาวเคราะห์วิทยาก็พบว่าแม้แต่สันเขาก็สามารถกลายเป็นแผ่นดินราบเรียบได้ เหมือนกับแนวชายฝั่งมหาสมุทร ดังนั้นหากชายฝั่งจะเปลี่ยนแปลงไปเป็นรูปแบบอื่นก็น่าจะเป็นไปได้เช่นกัน

อย่างไรก็ดี ทีมวิจัยทีมนี้ยังไม่ยืนยันว่าอะไรที่ทำให้เกิดการกลบเกลื่อนร่องรอยทางธรณีวิทยาบนดาวอังคาร แต่พวกเขาคาดว่าแรงจากใต้เปลือกดาวอาจเป็นสาเหตุหนึ่ง อย่างเช่นการแปรเปลี่ยนการกระจายตัวของชั้นแมนเทิลหรือหินหลอมเหลว

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

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

นักดาราศาสตร์วัดมวล Eris

Dwarf Planet Outweighs Pluto

June 22^nd, 2007

Adapted from : www.space.com

Michael Brown นักดาวเคราะห์วิทยา จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งคาลิฟอร์เนีย (Caltech) กับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของเขา Emily Schaller คำนวณมวลของ Eris ซึ่งถูกค้นพบโดย Brown และทีมงานวิจัยเมื่อปี 2548 โดยมีน้ำหนักมากกว่าพลูโตร้อยละ 27 นอกจากนี้ยังพบว่า องค์ประกอบทางเคมีของเทหวัตถุทั้งสองยังคล้ายกันอีกด้วย

ภาพจำลองแสดงมุมมองจากดาวเคราะห์ดวงที่ 10 ซึ่งถูกค้นพบเมื่อ 29 กรกฎาคม 2548 โดย Mike Brown แต่บัดนี้ Eris ไม่ใช่ดาวเคราะห์

Credit : NASA/JPL/Caltech

Eris โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยระยะห่างประมาณ 14.5 ล้านกิโลเมตร หรือประมาณสองเท่าของระยะที่ไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์ถึงดาวพลูโต ในการคำนวณมวลของ Eris คณะนักวิจัยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล และหอสังเกตการณ์ Keck เพื่อติดตามการโคจรรอบ Eris ของดวงจันทร์ Dysnomia

เมื่อทราบมวลและขนาดของ Eris แล้ว นักวิจัยก็สามารถคำนวณความหนาแน่นของ Eris ได้ค่อออกมาใกล้เคียงกับดาวพลูโต ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบของวัตถุทั้งสองอาจประกอบด้วยหินและน้ำแข็งเช่นเดียวกัน

ไดอะแกรมเปรียบเทียบขนาดของ Eris หรือ 2003 UB 313 กับโลก ดวงจันทร์และพลูโต รวมทั้งวงโคจรของมัน Credit: http://www.karmastrology.com/images/Eris-orbit.gif

การค้นพบ Eris เป็นหนึ่งในหลาย ๆ ปัจจัยที่ทำให้เกิดคำนิยามใหม่ของ “วัตถุคล้ายดาวเคราะห์” ในการประชุมของสหพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติ (International Astronomical Union : IAU) ในกรุงปราก นิยามดังกล่าวทำให้ดาวเคราะห์เหลือเพียง 8 ดวง ส่วนดาวพลูโตถูกจัดอยู่ในกลุ่ม ดาวเคราะห์แคระ (Dwarf Planet)

เดิม Eris ได้ชื่อว่า 2003 UB 313 พึ่งจะได้ชื่อใหม่นี้เมื่อปีกลาย โดย Eris คือ เทพธิดาแห่งความขัดแย้งและความอลหม่าน ตามเทพนิยายกรีก ผู้ซึ่งก่อกวนให้เกิดความอิจฉาริษยาขึ้นในหมู่เทพธิดาด้วยกันจนนำไปสู่สงครามแห่งกรุงทรอยหรือสงครามม้าไม้โทรจัน (Trojan War) ราวกับเรื่องเสียดสี การค้นพบดาวเคราะห์แคระ Eris จุดความขัดแย้งขึ้นในหมู่นักดาราศาสตร์ จนต้องกำหนดนิยามดาวเคราะห์กันเสียใหม่

เปรียบเทียบขนาดดาวเคราะห์แคระ Ceres กับดาวเคราะห์น้อยดวงอื่น ๆ ในแถบดาวเคราะห์น้อย (Asteroid Belt) ด้านล่างคือดาวอังคาร

Credit : NASA, ESA and A. Feild (STScI)

ขณะที่นักดาวเคราะห์วิทยาหลายคนยังไม่เห็นด้วยกับผลการตัดสินดังกล่าว เพราะนิยามดาวเคราะห์ชุดใหม่ยังไม่จำเพาะเจาะจงมากพอ แต่ Schaller กลับคิดว่า IAU ตัดสินได้ถูกต้อง “ฉันคิดว่าการมีดาวเคราะห์ขนาดใหญ่แปดดวง ก็สามารถแยกแยะพวกมันเอง ออกจากเทหวัตถุชนิดอื่น ๆ ได้ชัดเจนอยู่แล้ว” Schaller ยกตัวอย่าง ดาวเคราะห์น้อย Ceres ซึ่งถูกค้นพบเมื่อปี 2344 และถูกจัดให้เป็นดาวเคราะห์ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 852 กิโลเมตร แต่เมื่อนักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์น้อยในบริเวณเดียวกันมากขึ้น Ceres จึงไม่ถูกนับเป็นดาวเคราะห์อีกต่อไป เพราะ Ceres เป็นเพียงแค่เทหวัตถุหินก้อนแรก ๆ ที่เพียงแต่อยู่ระหว่างวงโคจรระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดีเท่านั้น เมื่อปีกลายในการประชุมที่ปราก Ceres จึงถูกจัดให้อยู่ในกลุ่มเดียวกับดาวพลูโตอีกครั้ง แต่ไม่ใช่ในกลุ่มดาวเคราะห์ หากแต่เป็นดาวเคราะห์แคระ (Dwarf Planet) กลุ่มเดียวกับ Eris

ปัจจุบันกระแสการถกเถียงเกี่ยวกับดาวพลูโต Shaller เห็นว่าวงล้อประวัติศาสตร์ได้วนกลับมาอยู่จุดเดิมเหมือนกรณีของ Ceres ดาวพลูโต (Pluto) ถูกค้นพบมาเป็นเวลานานแสนนาน โดยในช่วงเวลาดังกล่าวไม่มีเทหวัตถุที่คล้ายกันถูกพบเลย หากแต่ในช่วงดังกล่าวเราค้นพบวัตถุคล้ายดาวพลูโตอย่างต่อเนื่องหรือมากพอ ณ วันนนี้เราก็คงไม่ต้องมานั่งเถียงกันแบบนี้

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

Tethys กับ Dione สองดวงจันทร์กำลังปลดปล่อยพลาสมา

Tethys and Dione juxtaposed, Two more active moons around Saturn

June 22^nd, 2007

Adapted from : www.esa.int

จากยานอวกาศ Cassini ที่กำลังโคจรอยู่ในระบบดาวเสาร์ พบว่าดวงจันทร์บริวารดาวเสาร์ Tethys และ Dione กำลังสลัดกระแสธารฝุ่นผงจากตัวมันเองออกสู่อวกาศ ซึ่งชี้ว่าอาจมีกิจกรรมทางธรณีวิทยาอย่างเช่นภูเขาไฟบนดวงจันทร์น้ำแข็งทั้งสอง

อนุภาคที่ตามติดดวงจันทร์ทั้งสองไปด้วยขณะที่มันโคจร แท้จริงเป็นพลาสมาหรือกลุ่มอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าบวกหรือลบอย่าง อิเลคตรอน กับอิออนบวก ที่เดิมเป็นโมเลกุลซึ่งสูญเสียอิเลคตรอนออกไป แล้วถูกปลดปล่อยออกมาจากดวงจันทร์ทั้งสอง แต่แล้วก็ถูกกักขังไว้ในสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์  อย่างไรก็ตาม อนุภาคเหล่านั้นถูกกักไว้เพียงชั่วคราวเท่านั้น ขณะที่ดาวเสาร์หมุนรอบตัวเองใช้เวลาเพียง 10 ชั่วโมง 46 นาที ก็ดึงเอาสนามแม่เหล็กและพลาสมาที่ถูกกักเอาไว้ไปด้วยขณะที่มันหมุน ส่วนพลาสมาเองก็ถูกแรงพยายามที่เหวี่ยงพวกมันออกห่างจากศูนย์กลางการหมุน

ดวงจันทร์ Tethys (ซ้าย) กับดวงจันทร์ Dione (ขวา) จากยานอวกาศ Cassini

Credits : NASA/ JPL

นับแต่ยานคาสสินีเดินทางถึงดาวเสาร์เมื่อมิถุนายน 2547 ก็พบว่า ดาวเคราะห์วงแหวนกำลังหมุนด้วยความเร็วสูง บีบเอาพลาสมาให้อยู่ในรูปจาน แล้วก๊าซมีประจุเหล่านั้นก็ถูกเหวี่ยงออกสู่อวกาศผ่านทางขอบนอกของจานนั้น แล้วถูกกวาดออกไปกับกระแสงอนุภาคจากดวงอาทิตย์ที่เรียกว่าลมสุริยะ ส่วนพลาสมาที่ร้อนกว่าก็เข้าไปเติมเต็มส่วนที่ว่างลง

Jim Burch จากสถาบันวิจัยภาคตะวันตกเฉียงใต้ (Southwest Research Institute) สหรัฐอเมริกาและผู้ร่วมงาน ใช้อุปกรณ์ถ่ายภาพสเปคโทรากราฟพลาสมา Cassini Plasma Spectrometer : CAPS เพื่อเก็บข้อมูลและศึกษาอิเลคตรอนที่ประกอบเป็นส่วนหนึ่งในพลาสาม แสดงทิศทางของอิเลคตรอนที่ออกจาก Tethys กับ Dione อีกฝั่งหนึ่งแล้วกลับเข้าไปอีกที่ด้านตรงข้าม ซึ่งชี้ว่าดวงจันทร์ทั้งสองเป็นแหล่งกำเนิดสำคัญของพลาสมาภายในสนามแม่เหล็กดาวเสาร์

วงแหวนพลาสมาที่สร้างขึ้นจากอนุภาคที่ออกมาจาก Tethys (สีน้ำเงิน) ที่มีพลังงานต่ำกว่า และ Dione (สีเขียว) พลังงานสูงกว่า

ส่วนเส้นทางการบินของ Cassini คือ เส้นสีดำ

Credits : SWRI (W. Lewis)

ก่อนหน้านี้ดวงจันทร์ Enceladus ที่เป็นดวงจันทร์วงในของดาวเสาร์ก็เป็นแหล่งปลดปล่อยก๊าซออกมาจากผิวดวงจันทร์ ออกสู่อวกาศเช่นกัน นั่นแสดงว่า Tethys กับ Dione ก็มีกิจกรรมทางธรณีวิทยาหลงเหลืออยู่เช่นกัน ซึ่งสำหรับนักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์วิทยา นี่หมายความว่า ดาวเคราะห์ยังอยู่ในสมดุล หรือกำลังได้รับพลังงาน กิจกรรมทางธรณีวิทยาบนดวงจันทร์ Enceladus ถูกตรวจพบโดย Dual Technique Magnetometer (MAG) ซึ่งติดตั้งบนยาน Cassini เช่นกัน

วัสดุคล้ายน้ำแข็งที่ถูกพ่นออกมาจากดวงจันทร์ Enceladus

Credits : NASA/JPL/Space Science Institute

ดวงจันทร์ Dione เองก็เคยถูกคาดว่าจะมีกิจกรรมทางธรณีวิทยาเมื่อครั้งที่ยานอวกาศ Pioneer 11 เคยตรวจพบพลาสมาภายในระบบดาวเสาร์เมื่อปี 2522 แต่ข้อสันนิษฐานนี้กลับถูกตีตกไปเมื่อยาน Voyager ไม่พบพลาสมาในวงโคจรของ Dione เมื่อรวมกับผลการค้นพบล่าสุดอาจเป็นไปได้ว่าวงแหวนพลาสมาไม่ได้มีอยู่อย่างต่อเนื่อง หรือไม่ได้มีอยู่นานพอที่จะรักษาสภาพวงแหวนครบรอบดาวเคราะห์ ดังนั้นเมื่อยานลำหนึ่งเดินทางไปและตรวจพบ ยานอีกลำอาจไม่พบก็ได้

ในกรณีของ Dione กับ Tethys ยาน Casssini จะถูกกำหนดให้มีเที่ยวบินผ่านมากขึ้นในอนาคตเพื่อเก็บเกี่ยวข้อมูลอย่างละเอียดในช่วงปีนี้

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

สรุปสถานการณ์การค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ตอนที่ 2

Trickle of Planet Discoveries Becomes a Flood

June 18^th, 2007

Adapted from : www.space.com

เมื่อปี 2544 กลุ่มนักดาราศาสตร์นำโดย David Charbonneau จากศูนย์ฮาร์วาร์ด-สมิทธ์โซเนียน เพื่อฟิสิกส์ดาราศาสตร์ (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล และกล้องโทรทรรศน์อวกาศอินฟราเรดสปิตเซอร์ เพื่อตรวจวัดชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะชนิด “ดาวพฤหัสบดีร้อน” (Hot Jupiter) HD 189733b

Wobble method ใช้หลักการวัดการเคลื่อนที่เชิงรัศมีอันเนื่องมาจากการโคจรรอบจุดศูนย์กลางมวลของระบบดาวฤกษ์กับดาวเคราะห์

 ในขณะที่ไม่สามารถตรวจวัดความสว่างจากดาวเคราะห์ได้ การเคลื่อนที่เข้าและออกจากโลกเป็นคาบ ๆ ของดาวฤกษ์ดังกล่าว

ทำให้เกิดปรากฎการณ์ดอปเปลอร์ขึ้นในภาพถ่ายสเปคตรัมดาวฤกษ์

Credit : Copyright (c) Particle Physics and Astronomy Research Council

ที่ก้าวหน้ามากขึ้นสำหรับดาวพฤหัสบดีร้อนดวงอื่น ๆ คือ Upsilon Andromeda b ที่นักดาราศาสตร์พบความแตกต่างของอุณหภูมิผิวแต่ละพื้นที่ โดยด้านหนึ่งร้อนราวกับอยู่ภายในภูเขาไฟ แต่ด้านตรงข้ามกลับเย็นยะเยือกเหมือนอยู่ในแดนน้ำแข็ง นอกจากนี้ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะทั้งหลายก็ไม่ได้มีลักษณะคล้าย ๆ กันไปหมด บางดวงมีพายุความเร็วสูงภายในชั้นบรรยากาศ บางดวงชั้นบรรยากาศกลับดูสงบ บางดวงมีขนาดเล็กมาก บ้างก็มีมวลมวลและโคจรรอบดาวฤกษ์แม่อย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะดาวเคราะห์ที่มีหนึ่งปีสั้นที่สุดคือ HD 41001B b ซึ่งใช้เวลาเพียง 1.328 วัน ส่วนดาวเคราะห์ที่ใช้เวลาโคจรรอบดาวฤกษ์หลักนานที่สุดคือ HD 154345b ที่ใช้เวลาถึง 13,100 วัน ส่วนดาวเคราะห์ที่เบาที่สุดคือ Gliese 581 C ที่หนักเท่ากับโลกเพียง 5 ดวงเท่านั้น

ภาพจำลองดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ HD 189733b ซึ่งอาจมีจุดร้อน Bulls-eye ที่ควรจะอยู่บริเวณที่ใกล้ดาวฤกษ์ แต่จุดร้อนดังกล่าวกลับเลื่อนไป

เนื่องจากลมความเร็วสูงในชั้นบรรยากาศดาวพัดเอากลุ่มก๊าซที่ได้รับความร้อนให้เลื่อนไปอยู่ ณ ตำแหน่งดังกล่าว

Credit : David A. Aguilar/ Center for Astrophysics

ความพยายามในการติดตามจำนวนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เกิดขึ้นเมื่อคณะนักดาราศาสตร์กลุ่มหนึ่งตีพิมพ์บัญชีรายชื่อดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ใกล้โลกภายในระยะไม่เกิน 652 ปีแสงจากโลก เมื่อปีที่แล้ว ซึ่งก็ถือว่ามันเป็นข้อมูลที่ไม่ใหม่ที่สุดก่อนที่มันจะถูกตีพิมพ์เสียอีก แต่ก็ยังถือว่าเป็นประโยชน์ต่อนักทฤษฎีที่จะมีโอกาสทดสอบทฤษฎีของพวกเขาใน “พิภพจริง” ทั้ง ๆ ที่ก่อนหน้านี้พวกเขามีเพียงตัวอย่างดาวเคราะห์ไม่กี่ดวงภายในระบบสุริยะของเราเท่านั้นให้ศึกษา ตัวอย่างเช่นการพยายามหาพิสูจน์ว่าดาวเคราะห์มีมวลมากที่สุดได้ประมาณ 10 – 15 เท่าของมวลดาวพฤหัสบดีตามทฤษฎีหรือไม่ ซึ่งหากมีมวลมากกว่านั้นตัวดาวจะมีความดันและร้อนพอที่จะจุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันจนกลายเป็นดาวฤกษ์โดยสมบูรณ์

เป้าหมายสูงสุดของนักล่าดาวเคราะห์ก็คือ ค้นหาดาวเคราะห์ที่คล้ายโลก หรือมีมวล วงโคจร และองค์ประกอบที่เป็นหินเหมือนโลก ซึ่งนอกจากสมบัติทางกายภาพที่ใกล้เคียงกับโลกแล้ว ยังต้องเหมาะสมสำหรับสิ่งมีชีวิตอีกด้วย แต่จนบัดนี้ยังโลกใหม่ ที่ว่าก็ยังไม่ถูกค้นพบเสียที นักดาราศาสตร์จึงพยายามสร้างเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ เพื่อให้สามารถตรวจหาเทหวัตถุขนาดเล็กที่กำลังโคจรรอบดาวฤกษ์แบบเดียวกับที่โลกของเราเป็น

ภาพจำลองแสดงระบบดาว Gliese 581 โดยดาวเคราะห์ดวงหน้าสุดคือ Gliese 581 C ดาวเคราะห์หนัก 5 เท่าของโลก และอาจมีน้ำในสภาพของเหลวอยู่ด้วย

Credit : ESO

Jason Wright นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งคาลิฟอร์เนีย เมืองเบิร์กลีย์ ผู้เป็นหนึ่งในกลุ่มนักวิจัยที่จัดทำบัญชีรายชื่อดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะกล่าวว่า “การไล่ล่ายังคงจำเพาะไปที่ดาวเคราะห์หินคล้ายโลก” ล่าสุดนักดาราศาสตร์พบดาวเคราะห์คล้ายโลกดวงแรกที่อาจมีน้ำในสถานะของเหลวและเหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิต ดาวเคราะห์ดังกล่าวคือ Gliese 581 C ซึ่งมีน้ำหนักเท่ากับโลกรวมกัน 5 ดวง และยังเป็นดาวเคราะห์หินที่พื้นผิวอาจถูกห่มคลุมด้วยมหาสมุทรทั้งหมด
นอกจากนี้ระบบดาวฤกษ์ที่มีดาวเคราะห์บริวารหลายดวงก็เป็นเป้าหมายหนึ่งเช่นกัน ปัจจุบันมีระบบดาวเคราะห์หลายดวงที่ถูกพบแล้วประมาณ 25 ระบบ และ 2 ระบบในจำนวนนั้นอาจมีดาวเคราะห์ที่เหมาะสมสำหรับสิ่งมีชีวิตถึง 4 ดวงด้วยกัน

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

สรุปสถานการณ์การค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ตอนที่ 1

Trickle of Planet Discoveries Becomes a Flood 1

June 18^th, 2007

Adapted from : www.space.com

พิภพอื่น ๆ ซึ่งครั้งหนึ่งที่ไม่มีใครรู้จัก แต่บัดนี้การค้นพบพวกมันค่อย ๆ ผลักดันและยังความประหลาดใจแก่นักดาราศาสตร์ด้วยความจริงที่น่าแปลกใจและจำนวนที่เพิ่มมากขึ้น

ปลายเดือนที่แล้วมีการประกาศการค้นพบดาวฤกษ์มวลมากที่ชื่อ TrES-3 ที่กำลังโคจรรอบดาวฤกษ์ของมันด้วยคาบเพียง 31 ชั่วโมง ทำให้หนึ่งปีของมันเท่ากับ 1.3 วันของโลก แต่นี่ก็ไม่ใช่เรื่องน่าประหลาดใจนัก เมื่อดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะนี้ถูกค้นพบเป็นจำนวนมากขึ้นจนดูเหมือนเป็นกิจวัตรเสียแล้ว

ภาพจำลองด้วยคอมพิวเตอร์แสดงดาวเคราะห์ TrES-3 ที่มีมวลเป็น 2 เท่าของดาวพฤหัสบดี กับดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กและเย็นกว่าดวงอาทิตย์

Credit : Jeffrey Hall/Lowell Observatory

ปัจจุบันนี้มีดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ถูกค้นพบแล้วมากกว่า 200 ดวง แต่ก็ยังถือว่า ดาวจำนวนนี้เป็นเพียงแค่ปลายของก้อนภูเขาน้ำแข็งของจำนวนดาวเคราะห์ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ด้วยเครื่องมือและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในปัจจุบันจะเป็นตัวเร่งจำนวนดาวเคราะห์ที่ถูกค้นพบให้มากยิ่งขึ้น

การค้นหาดาวเคราะห์นั้นโดยทั่วไปมักพบกับดาวเคราะห์ที่มีความหลากหลายอย่างมาก เช่น พิภพอายุน้อยที่มีอายุเพียงไม่กี่ล้านไปไปจนถึงอายุนับพันล้านปี ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่ร้อนระอุกับดาวเคราะห์น้ำแข็งคล้ายดาวเนปจูน ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ด้วยความเร็วสูงกับดาวเคราะห์ที่โคจรด้วยความเร็วต่ำราวกับตัวบุ้งอวกาศ และดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวคู่ ดาวแคระแดงหรือแม้แต่ดาวแคระน้ำตาลที่ล้มเหลวในการกลายเป็นดาวฤกษ์

ดาวเคราะห์ HAT-P-1 เป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่กว่าที่ทฤษฎีทำนายไว้ ด้วยรัศมี 1.38 เท่าของดาวพฤหัสบดี

แต่กลับมีมวลเพียงครึ่งเดียวของดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะเท่านั้น

Credit : David A. Aguilar/ Center for Astrophysics

คณะนักดาราศาสตร์พบ TrES-3 ภายในโครงการสำรวจ Trans-atlantic Exoplanet Survey ขณะกำลังค้นหาดาวเคราะห์ที่กำลังเคลื่อนผ่านหน้า (Transit) ดาวฤกษ์แม่ของมัน จากตำแหน่งที่เทียบกับโลก TrES-3 ถูกพบโดยเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ภายใน อริโซนา คาลิฟอร์เนีย และหมู่เกาะคานารี เมื่อ TrES-3 เริ่มต้นบังหน้าดาวฤกษ์แม่ กล้องโทรทรรศน์จะพบว่า ความสว่างของดาวฤกษ์ค่อย ๆ ลดลงประมาณร้อยละ 2.5 ซึ่งความสว่างที่ลดลงนี้จะช่วยให้คำนวณขนาด มวล และสมบัติทางกายภาพอื่น ๆ ของ TrES-3 ได้ และลักษณะกราฟของความเข้มแสงดาวฤกษ์เป้าหมายก็เป็นตัวชี้บ่งว่าวัตถุที่มาบังหน้าดาวฤกษ์จนแสงสว่างแปรเปลี่ยนไปนั้นเป็นดาวเคราะห์หรือว่าดาวฤกษ์

สำหรับระบบดาวที่มีดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์และระนาบวงโคจรนั้นไม่ตั้งฉากกับแนวสายตาจากโลกมากเกินไปนัก จะเห็นดาวเคราะห์บัง (Transit)

ดาวฤกษ์ ในช่วง T1 ถึง T3 ด้านมืดของดาวเคราะห์จะหันมาทางโลกทำให้ความสว่างรวมลดลง ซึ่งสามารถใช้คำนวณหาขนาดของดาวเคราะห์ได้

เมื่อดาวเคราะห์อ้อมผ่านไปอีกด้านจะเกิดดาวฤกษ์บังดาวเคราะห์ (Secondary Eclipse :S1 - S3)

ซึ่งแสงสว่างรวมจะลดลงเล็กน้อยเนื่องจากความสว่างในส่วนของดาวเคราะห์หายไป

Credit : Ignas Snellen Leiden Observatory, The Netherlands

TrES-3 อยู่ห่างจากโลก 800 ปีแสง ภายในกลุ่มดาวเฮอร์คิวลีส (Hercules) ไปทางตะวันตกของดาว Vega 10 องศา ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงนี้ยังถือเป็นดาวเคราะห์มวลมาก โดยมีมวลเป็นสองเท่าของดาวพฤหัสบดี มันโคจรรอบดาวฤกษ์แม่ด้วยเวลาสั้นมากซึ่งแสดงว่ามันย่อมอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ของมันมาก ๆ ด้วย โดยคิดเป็นระยะทาง 1 ใน 50 ของระยะทางระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์ ดังนั้นอุณหภูมิผิวของมันจะต้องสูงถึง 1,500 องศาเซลเซียส เลยทีเดียว
ด้วยวิธีการ transit method นักดาราศาสตร์สามารถเก็บข้อมูลทางอ้อมจากดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่เป็นเป้าหมายได้ ปัจจุบันมีดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ถูกค้นพบด้วยวิธีการนี้เพียง 20 ดวงเท่านั้น อีกวิธีการที่ประสบความสำเร็จมากกว่าเมื่อเทียบจากจำนวนดาวเคราะห์ที่ค้นพบ คือ เทคนิคที่เรียกว่า Wobble method หรือการวัดความเร็วเชิงรัศมีด้วยคลื่นวิทยุ

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ดวงอาทิตย์กรีดร้องด้วยคลื่นวิทยุ

Radio ‘Screams’ Forecast Dangerous Solar Storms

June 6^th, 2007

Adapted from : www.space.com

ณ การประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน (American Astronomical Society) คณะนักดาราศาสตร์นำโดย Natchimuthuk Gopalswamy จากศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ดของสหรัฐอเมริกาเปิดเผยผลการวิจัยที่อาจเป็นแนวทางในการพยากรณ์และแจ้งเตือนรูปแบบของ Coronal Mass Ejection : CME จากดวงอาทิตย์สู่โลก เพื่อป้องกันความเสียหายต่อ ยานอวกาศ นักท่องอวกาศ และดาวเทียมสื่อสาร จากการแผ่รังสีพลังงานและความเข้มสูงของดวงอาทิตย์

Coronal Mass Ejections คือ การประทุอย่างรุนแรงในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ซึ่งพาก๊าซมีประจุไฟฟ้าประมาณมหาศาลหรือพลาสมา ในรูปกลุ่มก้อนที่มีความเร็วนับล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง ออกมาจากดวงอาทิตย์ และถ้าหากโลกอยู่ในตำแหน่งที่กลุ่มพลาสมาเคลื่อนผ่าน อนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้จะก่อให้เกิดพายุแม่เหล็กที่สามารถทำความเสียหายให้กับระบบกำเนิดไฟฟ้าบนผิวโลกจนเกิดไฟฟ้าดับเป็นบริเวณกว้าง CME ความเข้มสูงสามารถทำลายระบบการทำงานของดาวเทียม หรือแม้แต่ก่อมะเร็งให้กับนักบินอวกาศ

ภาพจากดาวเทียม SOHO แสดง CME ที่คลื่นวิทยุเงียบหายไป(ขวา) ที่เรียกว่า Radio burst Type III

Credit : NASA/ESA

นอกจากนี้ในขณะที่ CME พุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์พวกมันจะผลักกระแสอนุภาคมีประจุที่ออกมาจากดวงอาทิตย์เป็นประจำที่เรียกว่า Solar wind หรือลมสุริยะ จนเกิดเป็นคลื่นกระแทก (Shock Wave) หากการกระแทกดังกล่าวรุนแรงพอ อนุภาคภายในลมสุริยะก็จะถูกเร่งความเร็วจนเกิดพายุรังสีขึ้นมา แต่ก็ไม่ใช่ทุกครั้งที่ CME จะทำให้เกิดการเร่งอนุภาคดังกล่าว ปัจจุบันดาวเทียม Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) ตรวจพบ CME กว่า 10,000 ครั้งในรอบ 10 ปีที่ผ่านมา แต่มีเพียง 100 – 200 ครั้งเท่านั้นที่เกิดพายุอนุภาคที่ถูกเร่งความเร็ว

ลมสุริยะ (Solar Wind) คือ กระแสอนุภาคมีประจุจากดวงอาทิตย์ที่ถูกปลดปล่อยออกมาเป็นประจำ

Credit : http://scijinks.jpl.nasa.gov/en/educators/spaceweather_gallery.shtml

Gopalswamy และกลุ่มวิจัยของเขาวิเคราะห์ข้อมูลจาก CME ขนาดใหญ่ 500 ครั้ง เพื่อค้นหาว่าขณะที่ สัญญาณกรีดร้องภายในย่านคลื่นวิทยุที่มากับ CME ที่มาก่อนพายุรังสีจากการเร่งอนุภาคของคลื่นกระแทก และพบว่า CME ที่ปราศจกคลื่นวิทยุ Radio Burst Type II มากกว่า 150 ครั้ง จะตามมาด้วยพายุรังสีจากหน้าคลื่นกระแทก

พบกุญแจสำคัญที่สามารถพยากรณ์หรือคาดคะเนการมาของพายุอนุภาคได้ เหมือนกับความเงียบก่อนการมาของพายุ พวกเขาพบว่า CME ที่มีศักยภาพมากพอจะปลดปล่อยพายุคลื่นวิทยุแทนที่จะเร่งอนุภาค จะนำหน้าด้วย “เสียงกรีดร้อง” หรือ Radio Burst Type II ภายในสัญญาณคลื่นวิทยุที่มากับลมสุริยะ

ภาพจากดาวเทียม SOHO แสดง CME ที่มีเสียงกรีดร้องในย่านความถี่คลื่นวิทยุ มี Radio Burst Type II.

Credit : NASA/ESA

เนื่องจากคลื่นวิทยุเดินทางด้วยความเร็วแสง เสียงกรีดร้องสามารถแจ้งเตือนว่า CME จะทำให้เกิดการแผ่คลื่นวิทยุหรือพายุรังสีที่มีพลังงานสูงกว่า

นอกเหนือจากนี้กลุ่มวิจัยยังพบว่า CME ที่มีคลื่นวิทยุ มักออกมาจากย่านศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ อันเป็นบริเวณที่เกิดการลุกจ้า (Solar Flare) บ่อยครั้ง ในขณะที่ CME ที่ไม่มีคลื่นวิทยุจะออกมาจากบริเวณที่มีละติจูดสูง

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

กล้องฮับเบิลพบวงแหวนสสารมืดในกระจุกกาแลกซี (2)

Hubble sees dark matter ring in a galaxy cluster

June 1^st, 2007

Adapted from : www.esa.int

สสารมืดเป็นมวลสารส่วนใหญ่ ในขณะที่สสารธรรมดาที่สามารถมองเห็นได้และประกอบกันเป็นดาวเคราะห์และดาวฤกษ์นั้น มีอัตราส่วนน้อยมากเมื่อเทียบกับสสารทั้งเอกภพ

ไดอะแกรมแสดงการเลี้ยวเบนของแสงจากกาแลกซีไกลโพ้น(1) ซึ่งถูกบังโดยกระจุกกาแลกซี(2) แสงจากแหล่งกำเนิด (1)

จะเลี้ยวเบนตามความโค้งของกาล-อวกาศ อันเนื่องมาจากมวลของกระจุกกาแลกซี(2) แล้วจึงเดินทางมายังกาแลกซีทางช้างเผือกให้เราถ่ายภาพได้

Credit : Bell Labs. Lucent Technologies/New York Times

การค้นหาและติดตามสสารมืดไม่ใช่งานที่ง่ายนัก เนื่องจากสสารมืดไม่แผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอีกทั้งยังไม่สะท้อนอีกด้วย มีเพียงแต่การตรวจหาผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงที่มีต่อทางเดินของแสงเท่านั้นที่พอจะให้ค้นหาหรือชี้ตำแหน่งของสสารมืดได้ ในการณ์ดังกล่าวนักดาราศาสตร์จะศึกษาแสงอันริบหรี่จากกาแลกซีไกลโพ้นที่ถูกทำให้เสียรูปร่างหรือถูกทำให้เลี้ยวเบนแล้วแนกเป็นริ้ว ๆ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของสสารมืดที่บดบังอยู่เบื้องหน้า ซึ่งนักดาราศาสตร์เรียกกลวิธีนี้ว่า เลนส์ความโน้มถ่วง (Gravitational Lensing) ด้วยการสร้างแผนผังของแสงที่ถูกบิดเบือน ก็จะสามารถคำนวณย้อนกลับไปหามวลรวมของกระจุกกาแลกซีและการกระจายตัวของสสารมืด Jee อธิบายเพิ่มเติมว่า “การชนกันระหว่างกระจุกกาแลกซีสองกระจุกทำให้เกิดริ้วของสสารมืดซึ่งทิ้งร่องรอยไว้ภายในรูปร่างของกาแลกซีด้านหลัง” “เปรียบได้กับภาพก้อนกรวดที่ก้นบ่อน้ำที่มีริ้วคลื่นบนผิวน้ำ รูปร่างของก้อนกรวดย่อมเปลี่ยนไปตามริ้วคลื่นที่อยู่ด้านบนของพวกมัน ในทำนองเดียวกัน ภาพของกาแลกซีที่หลบอยู่ด้านหลังของวงแหวนสสารมืดย่อมแปรเปลี่ยนไปตามความหนาแน่นของสสารมืดที่วางตัวเป็นวงแหวน”

ตัวอย่างการกระจายตัวของกลุ่มมวลที่ทำหน้าที่เป็นเลนส์ความโน้มถ่วง มีผลต่อรูปร่างปรากฏของวัตถุที่ถูกเลนส์เบี่ยงเบนแสง

Credit : European Space Agency.

Jee และสมาชิกกลุ่มวิจัยใช้กล้อง Advanced Camera for Surveys ซึ่งติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) เพื่อถ่ายภาพกาแลกซีอับแสง บิดเบี้ยวและไกลโพ้นที่อยู่ด้านหลังกระจุกกาแลกซีเป้าหมาย เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินไม่มีกำลังแยกมากพอที่จะถ่ายภาพวัตถุเป้าหมายได้ Richard White แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (Space Telescope Science Institute) สหรัฐอเมริกา อธิบายว่า “ภาพถ่ายอันยอดเยี่ยมของกล้องฮับเบิลและความไวแสงต่อกาแลกซีริบหรี่ที่ไม่มีกล้องตัวไหนทัดเทียม ทำให้มันเป็นเครื่องมือที่เหมาะสมเพียงหนึ่งเดียวสำหรับงานนี้”

แสดงกระจุกกาแลกซี ZwCl0024+1652 จาก Digitized Sky Survey 2 (DSS2) บริเวณกลางภาพ ด้วยมุมมองกว้าง 3.0 องศา

Credits : Davide De Martin (ESA/Hubble), the ESA/ESO/NASA Photoshop FITS Liberator & Digitised Sky Survey 2

สำหรับการศึกษาการกระจายตัวของสสารมืดภายในกระจุกกาแลกซีอื่น ๆ นั้น ก่อนหน้านี้กระจุกกาแลกซี Bullet เคยถูกสังเกตการณ์ผ่านกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและหอสังเกตการณ์ (อวกาศ) รังสีเอกซ์จันทรา (Chandra X-ray Observatory) ก็พบหลักฐานการชนของกระจุกกาแลกซีเช่นกัน ในการชนครั้งนั้นสสารมืดถูกดึงออกมาจากก๊าซร้อนภายในกระจุกกาแลกซี แต่สสารมืดยังคงกระจายตัวด้วยโครงสร้างแบบเดียวกับกาแลกซีภายกระจุกดังกล่าว ส่วนกระจุกกาแลกซี ZwC10012+1652 นี้กลับเป็นกระจุกกาแลกซีแห่งแรกที่พบการกระจายตัวของสสารมืดแตกต่างจากการกระจายตัวของกาแลกซีและก๊าซร้อน

รายละเอียดงานของการค้นพบนี้จะถูกตีพิมพ์ใน Astrophysical Journal ฉบับวันที่ 1 มิถุนายน 2550

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

กล้องฮับเบิลพบวงแหวนสสารมืดในกระจุกกาแลกซี (1)

Hubble sees dark matter ring in a galaxy cluster

June 1^st, 2007

Adapted from : www.esa.int

กลุ่มนักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลค้นพบหลักฐานสำคัญที่ใช้ยืนยันการมีอยู่จริงของสสารมืด (Dark Matter) ในรูปของวงแหวนปิศาจภายในกระจุกกาแลกซี (Galaxy Cluster) แห่งหนึ่ง ซึ่งวงแหวนดังกล่าวเกิดขึ้นจากการชนกันของกระจุกกาแลกซีขนาดใหญ่สองกระจุกเมื่อนานมาแล้ว

วงแหวนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.6 ล้านปีแสง ถูกพบในกระจุกกาแลกซี ZwCl 0024+1652 (Cl 0024+17) ที่อยู่ห่างจากโลก 5000 ล้านปีแสง การค้นพบครั้งนีเกิดขึ้นในขณะที่นักวิทยาศาสตร์กำลังทำแผนผังการกระจายตัวของสสารมืดภายในกระจุกกาแลกซีดังกล่าว

ภาพถ่ายจากกล้องฮับเบิลแสดงวงแหวนสสารมืดที่ได้จากการคำนวณการเลี้ยวเบนของแสง

เนื่องด้วยแรงโน้มถ่วงนำผลที่ได้มาซ้อนกับภาพกระจุกกาแลกซี ZwCl0024+1652

Credits : NASA, ESA, M. Jee and H. Ford (Johns Hopkins University)

นักดาราศาสตร์คาดว่า สสารมืดที่ไม่สามารถมองเห็นได้นั้นจะเป็นกระดูกสันหลังสำคัญในการยึดโยงกาแลกซีทั้งหมดด้วยแรงโน้มถ่วงไว้ในกระจุกกาแลกซีเดียวกัน เนื่องจากเมื่อพิจารณามวลทั้งหมดผ่านดาวฤกษ์เท่าที่มองเห็นนั้นพบว่าพวกมันมีมวลไม่เพียงพอที่จะยึดเหนี่ยวกันไว้ได้ หากไม่มีสสารมืดพวกมันจะต้องหนีหายกระจายกันไปในอวกาศ

แม้ว่าจะยังไม่ทรายแน่ชัดว่าสสารมืดประกอบขึ้นจากอะไรกันแน่ แต่อย่างน้อยสมมติฐานหนึ่งเสนอว่า สสารมืดประกอบขึ้นจากอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งซึ่งกระจายไปทั่วเอกภพ M. James Jee จากมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ (Johns Hopkins) หนึ่งในกลุ่มวิจัยผู้ค้นพบวงแหวนสสารมืดกล่าวว่า “นี่เป็นครั้งแรกที่เราค้นพบโครงสร้างสสารมืดที่มีเอกลักษณ์ แตกต่างจากโครงสร้างของก๊าซและกาแลกซีภายในกระจุกกาแลกซี” “ถึงแม้ว่าสสารที่มองไม่เห็นนี้จะเคยถูกพบมาก่อนหน้านี้ภายในกระจุกกาแลกซีอื่น ๆ แต่สสารมืดที่พบนี้กลับห่างจากกลุ่มก๊าซร้อนและกาแลกซีทั้งหลายที่ประกอบขึ้นเป็นกระจุกกาแลกซี” “ด้วยโครงสร้างสสารมืดที่ไม่เป็นไปตามโครงสร้างเดียวกับกาแลกซีและก๊าซร้อน ทำให้เราสามารถศึกษาพฤติกรรมที่แตกต่างไปจากสสารธรรมดา”

แสดงเฉพาะกระจุกกาแลกซี ZwCl 0024+17 หรือ ZwCl 0024+1652 เดิมจากกล้อง Advanced Camera for Surveys บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

Credits : NASA, ESA, M. Jee and H. Ford (Johns Hopkins University)

ขณะที่กลุ่มวิจัยกำลังวิเคราะห์สสารมืด พวกเขาพบโครงสร้างสสารมืดจัดตัวเป็นริ้วๆ คล้ายกับคลื่นน้ำที่เกิดจาก¬¬การโยนหินลงไปในน้ำ ครั้งแรกที่เห็นโครงสร้างดังกล่าว Jee สารภาพเขาถูกรบกวนจิตใจเมื่อเห็นวงแหวนดังกล่าว เขาคิดว่ามันเป็นร่องรอยที่เกิดจากเครื่องมือหรือกระบวนการวิเคราะห์ข้อมูลมากกว่า แต่เมื่อทำการวิเคราห์ข้อมูลซ้ำแล้วซ้ำเล่า ก็พบว่านี้เป็นวงแหวนสสารมืดจริง ๆ แม้ว่า Jee จะศึกษากระจุกกาแลกซีมากมาย แต่ก็ไม่เคยเห็นอะไรแบบนี้มาก่อน

สิ่งที่น่าสนใจก็คือ วงแหวนสสารมืดนี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไร Jee พบผลงานวิจัยของ Oliver Czoske จาก Argelander-Institut für Astronomie มหาวิทยาลัยบอนน์ สหพันธรัฐเยอรมนี อ้างอิงจากการสังเกตการณ์เชิงสเปคโทรสโคปิค จากโครงสร้างสามมิติของกระจุกกาแลกซี พบว่าภายในกระจุกกาแลกซีดังกล่าวสามารถแบ่งองค์ประกอบได้เป็นสองกลุ่มซึ่งชี้ว่ากระจุกกาแลกซีดังกล่าวเคยชนกับอีกกระจุกกาแลกซีหนึ่งเมื่อประมาณ 1 ถึง 2 พันล้านปีก่อน เมื่อนักดาราศาสตร์บนโลกอยู่ในมุมมองที่เห็นการชนจากด้านบนจึงทำให้โครงสร้างสสารมืดที่ปรากฏดูเหมือนวงแหวนนั่นเอง

แสดงขั้นตอนการชนของกระจุกกาแลกซีที่กลายเป็น ZwCl 0024+17 รวมทั้งภาพเหตุการณ์เมื่อมองจากโลก

Credits: NASA, ESA, M. Jee and H. Ford (Johns Hopkins University)

กลุ่มวิจัยของ Jee ใช้คอมพิวเตอร์เพื่อจำลองเหตุการณ์การชนกันระหว่างกระจุกกาแลกซีสองกระจุก พวกเขาพบว่า สสารมืดจะตกลงไปในศูนย์กลางของการกระจุกดาวทั้งสอง แล้วกระเด็นออกมาจากนั้นก็ค่อย ๆ ช้าลงภายใต้แรงโน้มถ่วงของกระจุกกาแลกซีทั้งหมด Holland Ford จากมหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ (Johns Hopkins University) อธิบายว่า “ด้วยการศึกษาการชนครั้งทำให้เราเห็นว่าสสารมืดตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงอย่างไร” “ธรรมชาติกำลังแสดงการทดลองที่เราไม่สามารถทำให้เกิดได้ในห้องปฏิบัติการณ์ และสิ่งนี้ก็สอดคล้องกับแบบจำลองเชิงทฤษฎีของเรา”

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล