เดือนกันยายน  2550

September  2007

 

 

เทือกเขาปริศนา ณ  Tiu Valles ดาวอังคาร

The mysterious ridges at the mouth of Tiu Valles

 

 

September 27th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

ภาพถ่ายจากกล้องถ่ายภาพสามมิตความละเอียดสูง(Hight Resolution Stereo Camera: HRSC) ซึ่งติดตั้งบนยานอวกาศ Mars Express แสดง ระบบช่องทางภายใน Tiu Valles บนดาวอังคาร เมื่อวันที่ 10 มิถุนายน ปีกลาย ในการโคจรรอบที่ 3103 ภาพดังกล่าวให้รายละเอียดถึง 16 เมตร ต่อพิกเซล

ช่องแห่ง Tiu Valles คือภูมิประเทศคล้ายปากแม่น้ำ บนโลก ปากแม่น้ำคือบริเวณที่ลำธารหรือแม่น้ำบรรจบกันเองหรือบรรจบกับทะเล ทำให้เกิดร่องรอย          เป็นหลักฐาน

 

ภาพจากกล้อง HRSC บนยาน Mars Express สีในภาพได้จากช่องสี(colour-channel) กับ nadir channel

Credits: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

 

Tiu Valles ตั้งอยู่ ณ บริเวณละติจูด 27 องศาเหนือ 330 องศาตะวันออก ดวงอาทิตย์สาดแสงมาจากทิศตะวันตกเฉียงเหนือ (มุมซ้ายล่างของภาพ) เดิมที          Tiu Valles อยู่ในบริเวณภูมิประเทศอันสลับซับซ้อนของศูนย์สูตร โดยปากแม่น้ำเชื่อมต่อกับด้านตะวันออกของ Valles Marineris สัณฐานของภูมิประเทศ        ดังกล่าว เต็มไปด้วยซากเทือกเขาขนาดใหญ่ ซึ่งคาดว่าถูกกัดกร่อนออกไปเนื่องสภาพอากาศ จากจุดนั้นพื้นที่นี้ขยายออกไปทางเหนือเป็นระยะ 1500 กิโลเมตร ก่อนที่จะถึง Chryse Planitia เช่นเดียวกับ Kasei Valles และ Ares Valles Tiu Valles เป็นหนึ่งในแนวธารน้ำที่มุ่งลงไปสู่ที่ราบ Chryse Planitia

 

แผนที่ Tiu Valles Credits: FU Berlin/ MOLA

 

ภาพถ่ายทั้งหมดครอบคลุมพื้นที่ 140 x 80 กิโลเมตร บริเวณปากแม่น้ำของ Tiu Valles ¬ บริเวณนี้เคยเป็นที่รู้จักเมื่อปี 2540 เมื่อรถสำรวจ Sojourner ของ  นาซาภายในปฏิบัติการ Pathfinder ลงสู่ดาวอังคารทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ ห่างจาก Tiu Valles ไปประมาณ 600 กิโลเมตร ส่วนล่างของภาพคือร่อยรอย      เกาะกลางน้ำ ส่วนบนของภาพคือปากแม่น้ำ Tiu Valles ความกว้าง 55 กิโลเมตร สันเขาคดโค้งในบริเวณ Tiu Valles ถูกล้อมกรอบด้วยรอยกดเว้าลงไป กระบวนการที่ทำให้เกิดโครงสร้างสุดพิเศษนี้ยังไม่เป็นที่แน่ชัด ความเป็นไปได้ประการหนึ่งคือขณะที่ดาวอังคารท่วมท้นไปด้วยน้ำ น้ำหรือชั้นผิวที่อุดมไปด้วยน้ำสัมผัสกับหินหลอมเหลว(lava) จากบริเวณข้างเคียง ทำให้เกิดโครงสร้างของสันเขาคดโค้งดังกล่าว

 

ภาพมุมลึก(perspective) ที่ได้จากการคำนวณด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์รวมกับข้อมูลจริงจากยานอวกาศ Mars Express

Credits: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

 

ภาพสีทั้งหมดได้จากช่องสี(colour-channel) ของกล้องถ่ายภาพ HRSC ภาพมุมลึก(perspective) ข้างต้นได้จากการคำนวณของแบบจำลองภูมิประเทศ      รวมเข้ากับภาพจากกล้อง HRSC สามมิติ

 

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

การโคลงกับยุคน้ำแข็ง

Wobbles of Mars Produced 40 Ice Ages

 

September 24th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

การโคลง (Wobble) ของดาวอังคารทำให้เกิดยุคน้ำแข็ง (ice age) กว่า 40 ครั้ง ตั้งแต่ 5 ล้านปีก่อน และทำให้เกิดแผ่นน้ำแข็งหนาหลงเหลืออยู่ในบริเวณที่    ห่างจากขั้วมากๆ

ยานอวกาศหลายลำเคยพบหลักฐานว่ามียุคน้ำแข็งบนดาวอังคารตั้งแต่ 4 ถึง 5 ล้านปีก่อน เหตุการณ์ดังกล่าวทำให้เกิดกองหิมะและน้ำแข็งสะสมอยู่บริเวณรอบๆ  ขั้วน้ำแข็ง ทุกวันนี้มีเพียงน้ำแข็งบริเวณขั้วดาวอังคารให้เห็นเท่านั้น แต่เมื่อหลายปีก่อนยานอวกาศที่โคจรอยู่ในอวกาศพบหลักฐานที่บ่งชี้ว่ามีแผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่อยู่ใต้ผิวดาวบริเวณใกล้ศูนย์สูตร หรือบริเวณละติจูดกลาง (mid-latitudes)

 

เมื่อแกนหมุนของดาวอังคารทำมุมกับระนาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์มากๆ   น้ำแข็งที่ขั้วจะกลายเป็นไอน้ำสู่ชั้นบรรยากาศ

ลมจะพัดพาไอน้ำสู่บริเวณละติจูดต่ำ ไอน้ำเหล่านั้นถูกควบนแน่นกลายเป็นน้ำแข็งบนผิวดิน ส่วนไอน้ำที่เหลือก็จะรักษาสมดุลของน้ำภายน้ำแข็ง

และภายในบรรยากาศซึ่งช่วยรักษาสภาพน้ำแข็งเอาไว้ได้เป็นเวลานาน นี่คือยุคน้ำแข็ง

Credit: T.Schindler/National Science Foundation

 

Norbert Schörghofer จากสถาบันชีววิทยาดาราศาสตร์ ของมหาวิทยาลัยแห่งฮาวาย สรุปว่าคำถามก็คือแผ่นน้ำแข็งปรากฏตัวห่างจากขั้วดาวมากๆ ได้อย่างไร คำตอบก็คือการโคลง(wobble)ของดาวอังคาร แกนการหมุนของโลกเอียงประมาณ 23.5 องศา อันเกิดจากผลของแรงโน้มถ่วงจากดวงจันทร์ ส่วนดาวอังคารนั้นแม้จะมีดวงจันทร์ถึงสองดวงคือ Phoebos และ Deimos แต่ก็ไม่สามารถยึดดาวอังคารให้หมุนรอบตัวเองได้อย่างมีเสถียรภาพเหมือนดังที่ดวงจันทร์ทำกับโลก ดังนั้นแกนหมุนของดาวอังคารจึงสามารถเอียงได้ถึง 10 องศา กับระนาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์ ทั้งๆ ที่ปัจจุบันดาวอังคารเอียง 25 องศา

 

การโคลงของแกนหมุนทำให้ดาวอังคารต้องเผชิญกับช่วงยุคน้ำแข็งหลายครั้ง

Credit: University of Hawaii

 

ด้วยการจำลองโดยคอมพิวเตอร์ Schörghofer พบว่าการโคลงสามารถเปลี่ยนปริมาณแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบผิวดาวอังคาร และทำให้แผ่นน้ำแข็งสามารถ        รุกคืบออกจากขั้วดาวสู่บริเวณอื่นๆ ของดาวทุกๆ 120,000 ปี

เมื่อแกนหมุนของดาวแกว่งไปอีกด้านหนึ่ง แรงอาทิตย์จะลดหายจากบริเวณหนึ่งไปเพิ่มอีกยังบริเวณหนึ่ง พื้นที่ใต้แสงอาทิตย์จะแห้งและอบอุ่น ทำให้น้ำแข็งถอยห่างหรือหายไปยกเว้นแต่ในบริเวณละติจูดสูงหรือบริเวณใกล้ขั้ว  น้ำแข็งที่ถอยห่างออกไปแท้จริงระเหยกลายเป็นไอน้ำภายในชั้นบรรยากาศรอคอยเวลาที่แสงอาทิตย์ ลับขอบฟ้าและความชื้น ภายในเขตภูมิอากาศชื้นแฉะ ไอน้ำสามารถฟุ้นลงไปยังเนื้อดินดาวอังคารและจับตัวแข็งเป็นพรุนน้ำแข็ง (pore-ice) หรือผิวดินที่ถูกเติมที่ว่างด้วยน้ำแข็งจนเต็ม

 

น้ำแข็งสองชนิดบนดาวอังคารกระจายตัวตามละติจูด โดยมีพื้นดินแห้งปกคลุมน้ำแข็งทั้งสองชนิดไว้

Credit: University of Hawaii

 

การโคลงของแกนหมุนยังทำให้เกิดน้ำแข็งสองชนิด บนหรือใต้ผิวดาวอังคาร แผ่นน้ำแข็งโบราณที่หนาหนัก และน้ำแข็งพรุน(pore-ice)ในปัจจุบัน เป็นเวลาน้อยกว่าครึ่งล้านปีมาแล้วที่ผืนดินแห้งๆของดาวอังคารถูกปกคลุมโดยน้ำแข็งทั้งสองชนิด ด้วยกระบวนการนี้ทำให้เกิด น้ำแข็งพรุน บริเวณละติดจูดกลาง และชั้นน้ำแข็งสามชั้นบริเวณละติจูดสูง แผ่นน้ำแข็งต้นกำเนิดที่ถูกปกคลุมด้วยชั้น น้ำแข็งพรุน ที่อยู่ใต้ชั้นดินตะกอนแห้งๆ

เมื่อยานอวกาศ Phoenix Lander เดินทางไปถึงดาวอังคารภายในปี 2551 และลงสำรวจขั้วน้ำแข็งดาวอังคารทางเหนือ นักวิทยาศาสตร์คาดว่ามันจะเผยให้เห็นปริมาณและน้ำแข็งในรูปแบบชั้นน้ำแข็ง

 

 

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

 

หนึ่งวันดาวเสาร์หดสั้นลง 1

Length of Saturn's Day Revised

 

September 13th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

ด้วยข้อมูลจากยานอวกาศคาสสินี(Cassini) ไพโอเนียร์(Pioneer) และโวญาเจอร์(Voyager) ของนาซา นักวิทยาศาสตร์คำนวณคาบการโคจรรอบตัวเองของดาวเสาร์ไว้ที่ 10ชั่วโมง32 นาที 35 วินาที ซึ่งเร็วกล่าวค่าเดิมที่เคยคำนวณไว้ก่อนหน้านี้ถึง 15 นาที ค่านาทีที่แม่นยำขึ้นย่อมนำไปสู่ความเข้าใจต่อดาวเสาร์และดาวเคราะห์ก๊าซอื่นๆ ที่ต้องปรับปรุงกันเสียใหม่

ชั้นบรรยากาศและโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์ก๊าซอันได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน

credit: astronomyonline.org

 

เพียงแค่ส่วนต่างของเวลาเพียงเล็กน้อย แต่ก็สะท้อนความแตกต่างอย่างชัดเจนของโครงสร้างภายในดาวเสาร์ หากอัตราการหมุนใหม่ที่ตีพิมพ์ลงในวารสาร Science ฉบับวันที่ 7 กันยายน 2550 ถูกต้อง สายลมบนดาวเสาร์ (Saturn’s winds) อาจพัดช้ากว่าที่เคยคาดคำนวณกันไว้ อีกทั้งแทนที่จะพัดไปในทิศทาง เดียวกันก็อาจจะมีทั้งลมตะวันออกและลมตะวันตก ซึ่งจะนำไปสู่การศึกษาการก่อตัวของดาวเคราะห์ก๊าซยักษชนิดนี้อีกด้วย

Gerald Schubert จากมหาวิทยาลัยแห่งคาลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลีส (University of California, Los Angeles) และ John Anderson จาก Global Aerospace พาซาเดนา คาลิฟอร์เนีย คำนวณอัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวเสาร์ด้วยการใช้ข้อมูล ความโน้มถ่วง ความเร็วลม และ คลื่นวิทยุสะท้อนกลับ        ที่วัดได้จากยานอวกาศทั้งสามลำ ข้างต้น

แกนกลางของดาวเคราะห์และดวงจันทร์ที่เป็นหิน Rc/Rp คืออัตราส่วนของรัศมีแกนต่อรัศมีดาวเคราะห์ หรือรัศมีจันทรา

Source: NASA/JPL/DLR/RPIF Robert G. Strom (1987) Mercury: The Elusive Planet. Smithsonian Inst. Press, Washington, D.C.

 

อัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์หิน (rocky planets) เช่นโลก ดาวพุธ ดวงจันทร์ เป็นต้น สามารถวัดได้ด้วยวิธีการง่ายๆ จากการติดตามการเคลื่อนที่ของจุดสำคัญบนผิวดาวเคราะห์เปรียบเทียบกับเทหวัตถุอื่น ๆ เช่นหลุมอุกกาบาต เกาะ เป็นต้น  แต่วิธีการนี้กลับใช้ไม่ได้กับดาวเคราะห์ก๊าซอย่างดาวพฤหัสบดีและ   ดาวเสาร์ เนื่องจากแกนกลางที่เป็นของแข็งของดาวเคราะห์เหล่านี้ถูกซ่อนไว้ภายใต้เมฆในชั้นบรรยากาศอันหนาแน่น

ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงวัดคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ด้วย “สนามแม่เหล็ก” (magnetic fields) ซึ่งถูกตั้งสมมุติฐานว่าเกี่ยวข้องอย่างแนบแน่นกับอัตราการหมุนรอบตัวเองของแกนกลางแข็งของดาวเคราะห์ สำหรับงานนี้แกนหมุนของสนามแม่เหล็กดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์กับแกนหมุนรอบตัวเองของแกนกลางดาวเคราะห์ต้องแตกต่างกัน แต่สำหรับดาวเสาร์แกนการหมุนทั้งสองชนิดกลับใกล้เคียงกันมาก ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงจำต้องวางใจใช้ข้อมูลที่ได้จากการวัดโดยตรงในการคำนวณอัตราการหมุนรอบตัวเอง ด้วยการแผ่รังสีคลื่นวิทยุที่ได้จากยานอวกาศโวญาเจอร์ เมื่อทศวรรษที่ 80 (2523 ถึง 2532) ครั้งนั้นนักวิทยาศาสตร์คำนวณได้ 10 ชั่วโมง 39 นาที 22 วินาที

แกนกลางของสนามแม่เหล็ก(magnetic axis) และแกนกลางของการหมุนรอบตัวเอง(rotation axis) ของดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ โลก ยูเรนัส และเนปจูน Credit: http://physics.uoregon.edu/~jimbrau/BrauImNew/Chap13/FG13_09.jpg

 

ค่าดังกล่าวได้รับการปรับปรุงอีกครั้งในปี 2547 โดยข้อมูลจากยานอวกาศคาสสินี ได้คาบใหม่เป็น 10 ชั่วโมง 45 นาที 45 วินาที และเมื่อปีที่แล้วก็ต้องปรับเปลี่ยนใหม่เป็น 10 ชั่วโมง 47 นาที 6 วินาที

Schubert กล่าวว่าค่าประมาณการของเขากับ Anderson เป็นเพียงการคำนวณจากผลการศึกษาล่าสุดเท่านั้น พวกเขาไม่รับรองว่าคาบการหมุนรอบตัวเอง 10ชั่วโมง32 นาที 35 วินาที ที่ได้จะต้องเป็นค่าที่ถูกต้องที่สุด แต่ ณ ห้วงเวลานี้เท่านั้น ที่ยังไม่มีใครทราบวิธีการวัดอัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวเสาร์ได้โดยตรง

 

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

หนึ่งวันดาวเสาร์หดสั้นลง  2

 Length of Saturn's Day Revised

 

September 13th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

การทราบความยาวนานของหนึ่งวันดาวเสารช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์เจ้าแห่งวงแหวนได้ดียิ่งขึ้น  ตัวอย่างเช่น  ถ้าอัตรา     การหมุนรอบตัวเองใหม่นี้ถูกต้อง มันจะนำไปสู่การคำนวณอัตราเร็วลมของดาวเคราะห์ดวงนี้เสียใหม่ ในการคำนวณอัตราเร็วลม     นักวิทยาศาสตร์จะต้องนำ      อัตราเร็วปรากฎของเมฆที่วัดได้โดยตรงจากการเคลื่อนที่ภายในชั้นบรรยากาศดาวเสาร์มาหักลบกับค่าอัตราเร็วการหมุนรอบตัวเองของแกนกลางดาวเคราะห์        ก็จะได้อัตราเร็วและทิศทางของลมที่แท้จริงเทียบกับแกนกลางดาวเคราะห์ ซึ่งอัตราการหมุนรอบตัวเองเดิม ให้ผลออกมาว่าอัตราเร็วลมดาวเสาร์ที่แท้จริงนั้น     พัดอย่าง  รวดเร็วไปในทิศทางเดียวกัน ซึ่งต่างจากลมบนดาวพฤหัสบดีที่มีลมพัดช้าๆ ไปทั้งทิศตะวันตกและตะวันออก

อัตราเร็วลมที่แท้จริงภายในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี จะเห็นว่ามีทั้งลมตะวันตกและลมตะวันออก

credit: Porco et al. 2003

 

แต่คาบที่คำนวณได้ใหม่นี้ ทำให้อัตราเร็วลมที่แท้จริงในชั้นบรรยากาศดาวเสาร์ช้าลงจนพอๆ กับอัตราเร็วลมบนดาวพฤหัสบดี และทิศทางการเคลื่อนที่ก็มีสองทิศทางคือตะวันตกและตะวันออกเช่นกัน จะเห็นว่าค่าทางกายภาพที่ต่างกันเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้ปริมาณทางกายภาพอื่นๆ ที่เกี่ยวเนื่องผันแปรจากเดิมอย่างมาก

นอกจากการคำนวณอัตราเร็วลมที่แท้จริงใหม่แล้ว ผลการคำนวณใหม่ยังนำไปสู่การแยกแยะทฤษฎีที่กำลังขันแข่งกันในการอธิบายการกำเนิดดาวเคราะห์ สืบเนื่องจากแบบจำลอง “core accretion” ที่ว่าดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ก่อตัวในทำนองเดียวกับดาวเคราะห์หิน ด้วยการค่อยๆสะสมมวลจากเศษหินภายใน protoplanetary disk รอบดาวฤกษ์เกิดใหม่ จนกระทั่งมีมวลมากพอจะยึดเหนี่ยวก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียมให้เป็นชั้นบรรยากาศอันหนาแน่นของตัวมันเอง

ทฤษฎี Core accretion อธิบายว่าสสารในบริเวณที่มีรัศมีห่างจากดาวฤกษ์พอๆ จะจับตัวรวมกันเป็นดาวเคราะห์

credit: http://www.ucsc.edu/currents/01-02/art/stalcup_illus.200.jpg

ส่วนแบบจำลอง “disk instability” อธิบายว่า ดาวเคราะห์ก๊าซก่อตัวขึ้นเมื่องกลุ่มก๊าซที่กำลังโคจรภายใน protoplanetary disk รอบดาวฤกษ์ ยุบรวมกันภายใต้แรงโน้มถ่วงจนเกิดเป็นดาวเคราะห์ดวงใหม่ และแกนกลางแข็งเกร็งของดาวเคราะห์ก๊าซตามทฤษฎีนี้จะมีขนาดเล็กกว่าแกนกลางของดาวเคราะห์ก๊าซที่เกิดขึ้นตามทฤษฎี protoplanetary disk

ดังนั้นเมื่ออัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวเสาร์ที่คำนวณได้ ให้ความเร็วของการหมุนที่เร็วขึ้นกว่าที่เคยคาดคำนวณกัน นั่นหมายความว่าแกนกลางของดาวเคราะห์ก๊าซดวงนี้จะต้องมีขนาดเล็กมาก ซึ่งนำไปสู่ข้อสรุปที่ว่าดาวเคราะห์ก๊าซอาจเกิดขึ้นตามทฤษฎี disk instability

บางส่วนจากการจำลองแสดงความหนาแน่นของมวล(จากน้อยไปมาก น้ำเงินเข้ม ฟ้า แดง และเหลือง) แสดงวิวัฒนาการของวงแหวนมวลสารรอบดาวฤกษ์(protoplanetary disk) ตั้งแต่ 0 ถึง 350 ปี จากผลของความไม่มีเสถียรภาพภายในวงแหวน(disk instability) ทำให้เกิดแขนเกลียวของมวลสารที่จับตัวกันหนาแน่น(สีเหลือง) แล้วค่อยๆ รวมตัวกันเป็นกลุ่มมวลทรงกลมหรือดาวเคราะห์ใหม่นั่นเอง Credit: Thomas Quinn, Univeristy of Washington

Alan Boss นักทฤษฎีการกำเนิดดาวเคราะห์จากสถาบันคาร์เนกีแห่งวอชิงตัน (Carnegie Institution of Washington) และผู้มีส่วนสำคัญในการพัฒนาแบบจำลอง disk instability ยังคงกังขา เขาไม่คิดว่าผลการคำนวณนี้จะเป็นตัวตัดสินว่าทฤษฎีกำเนิดดาวเคราะห์ใดถูกต้องอย่างแท้จริง มันยังคงเปิดเผยส่วนที่เราไม่เข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์เพียงเล็กน้อยเท่านั้น Schubert เองก็ยังไม่ปักใจว่าผลงานของเขาจะเป็นหลักฐานที่มั่นคงและแน่นหนาพอสำหรับการตัดสินว่าสมมติฐานใดถูกต้อง

 

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

 

ระบบดาวฤกษ์ชุ่มโชกด้วยฝน

Star System Soaked With 'Rain'

 

September 7th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

Dan Watson นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ และคณะ จากมหาวิทยาลัย Rochester ใน นิวยอร์ค สหรัฐอเมริกา ใช้อุปกรณ์ถ่ายภาพสเปคโทรกราฟในย่านนรังสีอินฟราเรด(infrared spectrograph) ซึ่งติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์(Spitzer Space Telescope) สำรวจระบบดาวฤกษ์รุ่นเยาว์ที่มีความคล้ายคลึงกันจำนวน 30 ระบบ และพลระบบดาวฤกษ์ที่อุดมไปด้วยฝุ่นกำลังชุ่มโชกไปด้วยไอฝน (steamy rain) ของไอน้ำ

แหล่งอนุบาลและให้กำเนิดดาวฤกษ์นาม NGC 1333 เป็นบริเวณที่กล้องสปิตเซอร์ค้นพบวงแหวนฝุ่นต้นกำเนิดดาวเคราะห์ ล้อมรอบดาวฤกษ์ดวงใหม่

โดย NGC1333-IRAS 4B เป็นระบบดาวฤกษ์ใหม่ที่พบไอน้ำปริมาณมาก

Credit: NASA / JPL-Caltech / Harvard-Smithsonian CfA

 

Watson และคณะ ถ่ายภาพสัญญาณสเปคตรัมและพบว่ามีสัญญาณสเปคตรัมอันเป็นเอกลักษณ์ของโมเลกุลน้ำออกมาจากระบบดาวฤกษ์ NGC1333-IRAS 4B ซึ่งแสดงว่ามีน้ำอยู่ภายในระบบดาวดังกล่าว อีกทั้งจากดาวฤกษ์รุ่นเยาว์ในข่ายการสำรวจทั้ง 30 มีเพียง NGC1333-IRAS 4B ที่มีปริมาณน้ำมากอย่างมีนัยสำคัญ โดยปริมาณน้ำที่พบคิดอย่างหยาบๆ มีประมาณ 5 เท่าของปริมาณน้ำในมหาสมุทรของโลก

นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่า น้ำถูกดึงออกมาจากสิ่งที่กลุ่มก๊าซที่ยุบตัวเป็นดาวฤกษ์สู่บริเวณวงแหวนฝุ่น(dusty disk) ในบริเวณที่คาดว่าจะเป็นสถานที่กำเนิดดาวเคราะห์ การค้นพบนี้ช่วยอธิบายว่า น้ำมาอยู่บนดาวเคราะห์ได้อย่างไร อีกทั้งวงแหวนฝุ่นซึ่งหลงเหลือจากกระบวนการกำเนิดดาวฤกษ์ยังมีอยู่ในหลายระบบดาวฤกษ์ รวมทั้งระบบสุริยะของเราโลก สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พบ ก็เหมือนหนึ่งภาพระบบสุริยะเมื่อแรกกำเนิด

ภาพถ่ายสเปคตรัมของ NGC 1333 IRAS4B (เส้นสีเหลือง) เทียบกับเส้นสเปคตรัมของ “น้ำ” จะเห็นว่านอกจากสเปคตรัมแบบแผ่รังสี(ยอดแหลม)

จะสอดคล้องกับ “น้ำ” แล้วยังมีสเปคตรัมของกำมะถัน(sulfur) กับ ซิลิคอน(silicon) ด้วย

 Credit: NASA / JPL-Caltech / University of Rochester

 

น้ำมีอยู่อย่างอุดมสมบูรณ์ภายในเอกภพของเรา มันมีอยู่ในน้ำแข็งหรือก๊าซรอบๆ ดาวฤกษ์ และภายในอวกาศระหว่างดาวฤกษ์ เพียงแต่ยากยิ่งที่จะพบน้ำในสถานะของเหลว(liquid) สำหรับโลก น้ำถูกพามาในรูปน้ำแข็งภายในดาวเคราะห์น้อย(asteroid) และ ดาวหาง(comet) น้ำที่พบส่วนใหญ่อยู่ในสภาพน้ำแข็งภายในเมฆมวลสารหนาแน่นที่จะก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์

นักดาราศาสตร์พบหลักฐานที่บ่งชี้ว่ามีน้ำภายในระบบดาวฤกษ์อายุน้อย NGC 1333-IRAS 4B ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 1,000 ปีแสง ภายในทิศทางกลุ่มดาวเปอร์ซีอัส(Perseus) ระบบดาวฤกษ์ดังกล่าวยังคงเติบโตอยู่ภายในกลุ่มก๊าซและฝุ่นอุณหภูมิต่ำ และจากข้อมูลที่ตรวจวัดโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์แสดงให้เห็นว่ามีน้ำแข็งกำลังตกออกมาจากกลุ่มก๊าซและฝุ่นเหล่านั้นสู่ วงแหวนก๊าซฝุ่นที่อุ่นกว่า อันเป็นอาณาบริเวณรูปวงกลมที่มีวัสดุสำหรับการสร้างดาวเคราะห์ เมื่อน้ำแข็ง เหล่านั้นพุ่งเข้าไปในวงแหวนก๊าซฝุ่นเหล่านั้น ก็จะระเหย และจะถูกแช่แข็งอีกครั้งภายในดาวเคราะห์น้อยหรือดาวหาง

ดาวฤกษ์ถือกำเนิดภายนอกกลุ่มก๊าซและฝุ่นอุณหภูมิต่ำ จะสร้าวงแหวนที่ต่อมามวลสารภายในวงแหวนจะจับตัวกันกลายเป็นดาวเคราะห์ กล้องโทรทรรศน์สปิตเซอร์ของนาซาสามารถตรวจพบไอน้ำภายในวงแหวนฝุ่นรอบดาวฤกษ์ NGC 1333-IRAS 4B ซึ่งมาจากน้ำแข็งบริเวณรอบนอกที่ตกลงไปในระบบดาวแล้วถูกระเหยขณะอยู่ภายในวงแหวนฝุ่นดังกล่าว Credit: NASA/JPL-Caltech

 

อย่างไรก็ดีนี่ไม่ได้หมายความว่าระบบดาวฤกษ์อื่นๆ จะขาดแคลนน้ำ เนื่องจากระบบดาว NGC 1333-IRAS 4B วางตัวอยู่ในแนวที่กล้องสปิตเซอร์สามารถมองผ่านไปยังแกนกลางความหนาแน่นสูง อีกสาเหตุคือขั้นตอนการพาไอน้ำนี้เกิดในช่วงเวลาสั้นๆ และยากต่อการตรวจวัดพอสมควร                                               นักดาราศาสตร์อธิบายว่าน้ำเป็นองค์ประกอบสำคัญในการศึกษากระบวนการกำเนิดดาวเคราะห์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่น้ำก็ยังเป็นโมเลกุลสารเคมีที่ตรวจสอบได้ง่าย พวกเขาเพียงแต่เฝ้าตรวจสอบค้นหาภายในวงแหวนก๊าซฝุ่นรอบดาวฤกษ์รุ่นใหม่ และศึกษากายภาพและเคมีของระบบดาวเหล่านั้น

 

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

 

ปริศนาสสารมืดจากการประสานงาระดับเอกภพ

New Mystery of Invisible Matter Generated by Cosmic Collision

 

 

September 7th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

การสังเกตการณ์การประสานงากันของกระจุกกาแลกซีไกลโพ้นช่วยเปิดเผยแกนกลางของสสารที่มองไม่เห็น ของกาแลกซีอันระยิบระยับ บางสิ่งที่ยากที่จะอธิบายด้วยทฤษฎีที่ใช้ในปัจจุบัน บางสิ่งที่มองไม่เห็นนั้นนักดาราศาสตร์เรียกว่า “สสารมืด” (dark matter) พวกเขาไม่รู้ว่ามันคืออะไร แต่รู้ว่ามันมีอยู่จริงเพราะอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของพวกมันที่กระทำต่อสสารธรรมดาและแสง

ภาพจากหลายความยาวคลื่นของ Abell 520 แสดงการปะทะกันของกระจุกกาแลกซี โดยก๊าซร้อน(สีแดง) ถูกตรวจพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา    ภาพในย่านแสงที่ตามนุษย์มองเห็น(เหลืองและส้ม) โดยกล้องโทรทรรศน์ Canada-France-Hawaii และกล้องโทรทรรศน์ซูบารุ ส่วนสสารส่วนใหญ่แสดงด้วยสีน้ำเงิน Credit: X-ray: NASA/CXC/UVic./A.Mahdavi et al. Optical/Lensing: CFHT/UVic./A.Mahdavi et al.

 

หากได้รับการยืนยัน ผลงานวิจัยชิ้นใหม่นี้สามารถผลักดันนักวิทยาศาสตร์ให้ทบทวนความคิดเดิมเกี่ยวกับพฤติกรรมของสสารมืด หรือแม้แต่ทำให้เกิดสสารมืด  ชนิดใหม่ แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงพูดว่าพวกเขาจะรอการยืนยันเพิ่มเติมก่อนที่จะปรับปรุงแนวคิดมูลฐานเสียใหม่ดังกล่าว

กระจุกกาแลกซีประกอบดวยกาแลกซีหลายร้อยซึ่งยึดโยงกันไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง และจัดเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพ เมื่อกระจุกกาแลกซีชนกัน จะก่อ  ให้เกิดพลังงานปริมาณมหาศาลเป็นอันดับสองรองจากบิ๊กแบง(Big Bang) ที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าเป็นจุดกำเนิดของเอกภพ

กระจุกกาแลกซีประกอบด้วยสามองค์ประกอบหลัก

1.กาแลกซีที่ประกอบไปด้วยดาวฤกษ์ที่มีส่วนประกอบเป็น สสารธรรมดา

2.ก๊าซร้อน

3. สสารมืด

เลนส์ความโน้มถ่วง กับองค์ประกอบทั้งสามของกระจุกกาแลกซี โดยส่วนฮาโลจะครอบคลุมกระจุกกาแลกซีรวมทั้งก๊าซไว้ภายใน แล้วทั้งหมดก็ทำหน้าที่เป็นมวลขนาดใหญ่ที่สามารถบิดอวกาศหรือทางเดินของแสงได้ Sourc : Bell Lab

กลุ่มสสารมืดขนาดใหญ่ เรียกว่า ฮาโล(halo) ที่มีมวลมากพอที่จะทำให้อวกาศบิดเบี้ยวและทำให้ทางเดินของแสงเบี่ยงเบน ปรากฎการณ์ดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์เรียกว่า เลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) วิธีการดังกล่าวช่วยให้นักวิทยาศาสตร์พบแกนกลางของกระจุกกาแลกซีที่กำลังประสานงากัน Abell 520   น่าประหลาดใจเป็นอย่างยิ่ง บริเวณใจกลางของเทหวัตถุขนาดยักษ์นี้อุดมไปด้วยสสารมืดและก๊าซร้อน แต่กลับไม่มีกาแลกซีที่สามารถมองเห็นได้เลย

ทฤษฎีในปัจจุบันทำนายว่า สสารมืดและกาแลกซีสามารถอยู่ร่วมกันได้แม้แต่ภายในการปะทะกันอย่างรุนแรงของโครงสร้างขนาดใหญ่ เพราะพวกมันล้วนเชื่อมโยงกันไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง แต่สำหรับก๊าซร้อนนั้น มันจะถูกฉุดลากไปด้านหลังเพราะก๊าซร้อนจะรู้สึกถึงแรงฉุดลากระดับเอกภพซึ่งคล้ายกับแรงต้านของอากาศ นี่เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พบว่าเกิดขึ้นภายในกระจุกกาแลกซี Bullet เช่นกัน

กระจุกกาแลกซี Bullet เส้นสีเขียวแสดงการกระจายตัวของสสาร เทียบกับก๊าซที่เปล่งรังสีเอกซ์(สีชมพู) source: http://homepage.mac.com/dtrapp/chemGraphics.f/Bullet_darkmatter.jpg

กาแลกซีที่สูญหายของ Abell 520 ถูกพบภายในอีกส่วนหนึ่งที่แทบไม่มีหรือมีสสารมืดอยู่น้อยมาก อย่างไรและทำไมสสารมืดกับสสารธรรมดาจึงแยกออกจากกัน ยังคงเป็นปริศนาให้นักวิทยาศาสตร์ต้องขบคิดกันต่อไป

นักวิจัยหลายคนเสนอคำอธิบายที่เป็นไปได้สองข้อ แต่ทั้งสองล้วนยังมีข้อบกพร่องอยู่

คำอธิบายแรก กาแลกซีถูกลากออกมาจากฮาโลของสสารมืดโดยการดีดกลับอันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วง อย่างไรก็ดีการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ยังล้มเหลวใน   การจำลองปรากฎการณ์ดีดกลับที่แรงพอจะทำให้เกิดการแยกห่างจากกันตามที่พบจริง

คำอธิบายที่สองคือ มีรูปแบบอื่นๆ ของสสารมืดที่ทำอันตรกิริยากับสสารมืดด้วยกัน แตกต่างออกไป แต่ความเป็นไปได้มีจะสสารมืดจะมีอันตรกิริยาอย่างอื่นต่อกันนั้นยังคงเป็นปริศนา

อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์หลายคนยังคงรอคอยข้อมูลยืนยันด้วยความรอบคอยอย่างที่สุด

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

 

พายุสุริยะทำให้ดาวอังคารขาดน้ำ

Sun's Temper Blamed for Loss of Water on Mars

 

September 6th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

ดาวอังคารเคยเปียกชุ่มเมื่อนานมาแล้ว แต่วันนี้กลับแห้งผากเหลือเพียงน้ำแข็งที่หลบซ่อนอยู่ใต้ผิวดาวและบริเวณขั้ว  นักวิทยาศาสตร์ต่างก็สงสัยมานานแล้วว่า    น้ำบนดาวอังคารหายไปไหน ข้อมูลจากดาวเทียมสำรวจชี้ว่า น้ำอาจถูกพาออกไปในอวกาศเมื่อนานมาแล้วด้วยสายลมอันรุนแรงของพายุสุริยะ(solar storm)
แม้ว่าปัจจุบันดาวอังคารจะแห้งแล้งและมีแต่ฝุ่น แต่หลักฐานที่พบในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา รวมทั้งภาพถ่ายแสดงร่องรอยธารน้ำและหุบเขาขนาดใหญ่ ตลอดจน      องค์ประกอบทางเคมีของหินแร่บนดาวอังคาร ชี้ว่าดาวอังคารเคยเป็นพิภพที่มีน้ำท่าอุดมสมบูรณ์ นักวิทยาศาสตร์หลายคนคาดว่าการที่น้ำหายไปจากชั้นบรรยากาศของดาวอังคารอาจเป็นเพราะลมสุริยะ (solar wind)

 เนื่องจากดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่มีสนามแม่เหล็กไม่เข้มข้นนักจึงถูกลมสุริยะพุ่งเข้าปะทะจน

magnetopause อยู่ใกล้ผิวดาวมาก Courtesy NASA/JPL-Caltech

 

ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่แทบไม่ได้รับการปกป้องจากสนามแม่เหล็ก ดังนั้นเมื่อลมสุริยะและอนุภาคพลังงานสูงพุ่งเข้าปะทะกับชั้นบรรยากาศของมันโดยตรง   ผลการศึกษาในอดีตพบว่าโมเลกุลหรืออะตอมของออกซิเจน (อันเป็นส่วนประกอบตั้งต้นของโมเลกุลน้ำ)   เมื่อถูกชนโดยอนุภาคพลังงานสูงเหล่านั้นจะกลายเป็นไอออนและถูกพาออกสู่อวกาศ อย่างไรก็ตามกระแสไออนที่หนีออกไปก็ยังไม่เพียงพอที่จะอธิบายการหายไปของน้ำทั้งหมด

ถ้าดาวอังคารยังมีน้ำอยู่ ก็จะเป็นดังภาพนี้ Credit: NASA/Greg Shirah

 

เมื่อเดือนธันวาคมปีที่แล้ว ผลกระทบจากการปะทุของอนุภาคพลังงานสูงบนดวงอาทิตย์ที่เรียกว่าการลุกจ้าบนดวงอาทิตย์(solar flares) หลายครั้ง ในด้านตรงข้ามกับโลกถูกบันทึกโดยยานอวกาศทั้งสี่ลำที่กระจายอยู่ ได้แก่ Mars Express, Venus Express กับ GEOS ของนาซา และ SOHO ขององค์การอวกาศยุโรป อุปกรณ์ตรวจวัดของดาวเทียมทั้งสี่สามารถวัดอนุภาคมีประจุที่เรียกว่าพลาสมาซึ่งออกมาจากดวงอาทิตย์อย่างสม่ำเสมอ

ข้อมูลที่เก็บได้จากดาวเคราะห์แดงในช่วงปีที่แล้วโดยยาน Mars Express แสดงให้เห็นว่ามีออกซิเจนไอออนปริมาณมากกว่าค่าเฉลี่ยหนีออกไปในอวกาศ  หากเหตุการณ์แบบนี้เกิดขึ้นเป็นประจำมาตลอดหลายพันล้านปี มันก็มากพอที่จะทำให้ดาวอังคารขาดน้ำได้

แม้ว่าตำแหน่งที่เกิดการลุกจ้า(flare) จะไม่ได้เกิดในแนวตรงตามรัศมีของดวงอาทิตย์มายังดาวเคราะห์

แต่เพราะสนามแม่เหล็กแบบเกลียว อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ก็สามารถเดินทางมาปะทะกับ

ดาวเคราะห์หรือเครื่องวัดที่อยู่ในแนวเส้นแรงแม่เหล็กเดียวกัน credit: sprg.ssl.berkeley.edu

 

ข้อมูลยังบ่งบอกอีกว่าการลุกจ้าบนดวงอาทิตย์(solar flare) ที่ด้านตรงข้ามโลก สามารถส่งผลกระทบต่อสภาพอวกาศ(space weather) ของดาวเคราะห์ซึ่งไม่ได้อยู่ในแนวรัศมีจากบริเวณที่เกิดการลุกจ้าสู่ดาวเคราะห์เสมอไป   ดังที่นักวิทยาศาสตร์ทราบกันดี  ขณะที่การลุกจ้าบนดวงอาทิตย์และอนุภาคพลังงานสูงจาก        ดวงอาทิตย์(SEP) ถูกรายงานการพบหลายต่อหลายครั้งโดยดาวเทียมที่โคจรรอบๆ โลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ แต่นี่นับเป็นครั้งแรกที่อันตรกิริยาของพลาสมาจากดวงอาทิตย์สามารถถูกบันทึกพร้อมๆ กันจากหลายจุดในระบบสุริยะ

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

วงแหวนไฟฟ้าดาวเสาร์

Mysterious Twist Found in Saturn's Electric Ring

 

September 6th, 2007

Adapted from : www.space.com

โครงสร้างคล้ายโดนัทซึ่งเกิดจากอนุภาคอุณหภูมิสูงที่ถูกดักไว้รอบๆ ดาวเสาร์ ถูกเบนจนผิดรูปร่าง
กระแสวงแหวน(ring current) ที่พบรอบๆ โลก ถูกพบในระบบดาวเสาร์เช่นกัน แต่ที่ดาวเสาร์กลับมีรูปร่างไม่สมมาตร Don Mitchell นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยจอห์นส ฮอปกินส์(Johns Hopskins University) ผู้มีส่วนในการวิเคราะห์ภาพที่ส่งมาจากยานอวกาศคาสสินี กล่าวว่า “มันน่าแปลกมากที่กระแสวงแหวนไม่สมมาตร” “เราคิดว่าลมสุริยะกำลังเป่ากระแสวงแหวนเหล่านั้นให้มีรูปร่างเหมือนกับถุงลมแสดงทิศทางลม(windsock)”

ดาวเคราะห์กับสนามแม่เหล็กของมันสามารถดักจับอนุภาคพลังงานสูงไว้ทำให้เกิดเมฆไฟฟ้าขนาดยักษ์ที่เรียกว่า กระแสวงแหวน   ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า กระแสวงแหวนของโลกประกอบขึ้นจากไอออนของไฮโดรเจนและพบได้ขณะเกิดการลุกจ้าบนดวงอาทิตย์ (solar flare)    ส่วนของดาวเสาร์กลับประกอบด้วยออกซิเจนและปรากฎอยู่ตลอดเวลา

Ring Current ของโลก source : http://cse.ssl.berkeley.edu/impact/about_luhmannArticle.html

ดวงจันทร์  Enceladus  ของดาวเสาร์มีส่วนเกี่ยวข้องกับชนิดของไอออน  เนื่องจาก electric halo   ของดาวเสาร์ประกอบไปด้วยไอน้ำที่ถูกพ่นออกมาจากผิวดวงจันทร์ ซึ่งเป็นการเติมไอออนออกซิเจนและไฮโดรเจนเข้าไปให้กระแสวงแหวน(ring current) และเนื่องจากออกซิเจนมีน้ำหนักมากกว่าไฮโดรเจน วงแหวนกระแสของดาวเสาร์จึงสามารถบิดสนามแม่เหล็กและทำให้รูปร่างผิดปกติ เหมือนกับออกซิเจนเป็นหินหนักๆ ซี่งกำลังถ่วงโซ่(เส้นสนามแม่เหล็ก) อยู่นั่นเอง
 

ภาพจากยานอวกาศคาสสินีแสดงการปลดปล่อยพลังงานจาก ring current ของดาวเสาร์ บางส่วนของวงแหวนที่ไม่สมมาตรโคจรรอบดาวเสาร์ด้วยคาบประมาณ  10 ชั่วโมง 47 นาที Credit: NASA

นอกจากนี้สิ่งผิดปกติคือ “กลุ่ม” อนุภาคที่ถูกทำให้มีประจุภายในวงแหวนสามารถโคจรรอบดาวเสาร์ด้วยอัตราเดียวกันครบรอบภายในเวลา 10 ชั่วโมง 47 นาที ภาพจากยานอวกาศคาสสินี(Cassini) แสดงกลุ่มอนุภาคที่เรืองแสงโคจรรอบดาวเสาร์ภายในระยะ 485,000 และ 1,000,000 กิโลเมตร จากผิวดาว แต่นักดาราศาสตร์ไม่ได้อธิบายว่าทำไมจึงเกิดขึ้นหรือเคลื่อนที่ได้เร็วนัก

 

 

Ring current ของโลกจากบริเวณเหนือขั้วเหนือ เส้นสีขาวแสดงการวางตัวและตำแหน่งของโลก วงแหวนไม่ได้หมุนไปรอบๆ ดลก
แต่อยู่กับที่เมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ Credit: NASA

“ดาวเสาร์เป็นดาวที่โคจรรอบตัวเองได้เร็วมาก กลุ่มอนุภาคดังกล่าวดูจะถูกแขวนอย่างหลวมๆ ไปกับดาวเสาร์แล้วยังโคจรตามไปด้วย” “มันอาจจะเชื่อมต่อกับกระแสวงแหวน แต่เรายังไม่รู้แน่ชัด”

Stamatios Krimigis นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ ผู้ร่วมวิเคราะห์ภาพกำลังเป็นตัวแทนกลุ่มนักวิจัยเพื่อเสนอผลงานนี้ภายในการประชุม European Planetary Science สหพันธรัฐเยอรมัน

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

ดาวเคราะห์น้อยประหลาดทำนักวิทยาศาสตร์งงงัน

Strange Asteroids Baffle Scientists

 

September 5th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

หินอวกาศสองก้อนภายในขอบนอกของแถบดาวเคราะห์น้อย (asteroid belt)   ที่วางตัวอยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี   อาจประกอบด้วยแร่ที่ทำให้พวกมันกลายดาวเคราะห์น้อยชนิดใหม่หรือไม่ก็เศษซากที่มาจากพิภพขนาดเล็ก

แผนที่แสดงความสูงต่ำของภูมิประเทศบนผิวดาวเคราะห์น้อย Vesta ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นหนึ่งในแหล่งกำเนิดหินบะซอลท์ภายในแถบดาวเคราะห์น้อย งานวิจัยล่าสุดกลับแย้งว่าดาวเคราะห์น้อยที่มีหินบะซอลท์หรือแร่ธาตุไม่จะเป็นต้องมาจาก Vesta เสมอไป
Credit: P. Thomas (Cornell University), B. Zellner (Georgia Southern University) and NASA

Rene Duffard และคณะนักวิจัย จากสถาบันแห่งฟิสิกส์ดาราศาสตร์อันดาลูเซีย (Institute of Astrophysics of Andalusia) แกรนาดา ประเทศสเปน วิเคราะห์ข้อมูลแสง(photometric data) จากโครงการสำรวจท้องฟ้า Sloan Digital Sky Survey (SDSS) แล้วพบว่าดาวเคราะห์น้อย (7472) Kumakiri กับ (10537) 1991 RY16 มีหินบะซอลท์บนพื้นผิว อันเป็นแร่หายากสีเทา-ดำที่พบได้มากในเปลือกแข็ง(crust) ของโลกและดาวเคราะห์วงในดวงอื่นๆ

หินบะซอลท์ดังกล่าวยังสามารถพบได้ในดาวเคราะห์น้อย Vesta เทหวัตถุที่ใหญ่เป็นอันดับ 3 ภายในแถบดาวเคราะห์น้อย การมีอยู่ของหินบะซอลท์เป็นหลักฐานที่ชี้ว่าเทหวัตถุนั้นมีขนาดใหญ่พอที่จะทำให้เกิดความร้อนภายในจนหลอมเหลวหินหรือโลหะภายใน เมื่อหินหรือโลหะเหลวถูกผลักออกมาบนเปลือกนอกก็จะเย็นตัวลงและกลายเป็นหินบะซอลท์

แสดงการก่อกำเนิดดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ที่มีกระบวนการสร้างความร้อนภายใน (internal heating) ซึ่งจะทำให้เกิดชั้นหินแตกต่างกันออกไป โดยแกนกลางเป็นเหล็กและนิกเกิล ขณะที่เปลือก(crust) กับแมนเทิล(mantle) จะประกอบขึ้นจากบะซอลท์และโอลิวีน ตามลำดับ

Credit: Ruth Zlethe

จวบจนบัดนี้ดาวเคราะห์น้อยที่มีหินบะซอลท์ทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นเศษชิ้นส่วนที่หลุดออกมาจากดาวเคราะห์น้อย Vesta เมื่อปี 2544 นักวิทยาศาสตร์พบ (1459)Magnya วัตถุที่อยู่บริเวณของแถบดาวเคราะห์น้อยซึ่งมีหินบะซอลท์เป็นส่วนประกอบเพียงแต่มีองค์ประกอบทางเคมีแตกต่างกับหินบะซอลท์ใน Vesta เพียงเล็กน้อย ซึ่งชี้ว่ามันไม่ได้แยกออกมาจากดาวเคราะห์น้อย Vesta แต่อย่างใด

การขาดแคลนหินบะซอลท์และแร่ olivine ภายในวัตถุในแถบดาวเคราะห์น้อยถือเป็นปริศนาอันยาวนานของนักวิทยาศาสตร์ แร่ธาตุสองชนิดจะก่อตัวได้แต่ภายในเปลือก(crust) และแมนเทิล(mantle) ของเทหวัตถุขนาดใหญ่อย่าง Vesta หรือที่ใหญ่กว่าเท่านั้น ตามทฤษฎีทำนายว่ามีดาวเคราะห์น้อยมากกว่าครึ่งของดาวเคราะห์น้อยในบริเวณดังกล่าวควรประกอบด้วยสารเหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งชนิด

ลาวาที่ออกมาจากปากปล่องภูเขาจะค่อยๆ เย็นตัวแล้วกลายเป็นหินบะซอลท์ source:

 http://volcanoes.usgs.gov/Products/Pglossary/basalt.html

แร่ทั้งสองล้วนเป็นของหายาก ดังนั้นการค้นพบแร่ทั้งสองชนิดบนเทหวัตถุเดียวกันจึงเป็นเรื่องยากยิ่งกว่า ประมาณร้อยละ 99 ของแร่ธาตุที่เราคาดว่าจะพบภายในแถบดาวเคราะห์น้อยหายไป คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งคือ เทหวัตถุต้นกำเนิด Kumakiri กับ 1991 RY 16 ถูกฉีกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยแล้วชนกันเอง      ครั้งแล้วครั้งเล่าจนเล็กลงเล็กลงแล้วจึงถูกกวาดออกไปนอกระบบสุริยะ

Duffard กล่าวว่า “เราจำเป็นต้องสังเกตวัตถุทั้งสองภายในย่านรังสีอินฟราเรดความยาวคลื่นต่ำ(near-infrared) เพื่อยืนยันว่าพวกมันมีผิวที่เป็นหินบะซอลท์     “ถ้าใช่เราจะต้องคิดดูว่าพวกมันมาจากไหนและชะตากรรมของแหล่งกำเนิดนั้นเป็นอย่างไร แต่ถ้าไม่ เราก็จะได้ดาวเคราะห์น้อยชนิดใหม่” งานวิจัยนี้จะถูกนำเสนอในการประชุมวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์วิทยาแห่งยุโรป (European Planetary Science Congress) ใน Potsdam สหพันธรัฐเยอรมัน

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

ดาวนิวตรอนที่ใกล้โลกที่สุด

Astronomers Find Closest Neutron Star

 

September 5th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

นักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์สวิฟต์(Swift) ตรวจพบดาวนิวตรอนที่ห่างจากโลกประมาณ 250 ถึง 1000 ปีแสง จากโลก ทำให้ดาวนิวตรอนดวงนี้นับเป็นดาวนิวตรอนที่ใกล้โลกที่สุดเท่าที่เคยรู้จัก

ภาพจำลองของ ดาวนิวตรอนโดดเดี่ยว(isolated neutron star) ดาวนิวตรอนที่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับซากซูเปอร์โนวา เทหวัตถุคู่หู หรือแม้แต่พัลซาร์คลื่นวิทยุ Credit: Casey Reed/Penn State University

ดาวนิวตรอน นี้มีชื่อชั่วคราวว่า Calvera ที่ได้ชื่อตามวายร้ายจากภาพยนตร์เรื่อง เจ็ดเสือแดนสิงห์(The Magnificent Seven) อยู่ภายในกลุ่มดาวหมีเล็ก(Ursa Minor) เป็นดาวนิวตรอนโดดเดี่ยว(isolate neutron star)ดวงที่แปด ที่ถูกค้นพบ โดยทั้งเจ็ดดวงก่อนหน้านี้ถูกจัดให้อยู่ในกลุ่ม The Magnificent Seven

ดาวนิวตรอนคือสิ่งที่หลงเหลือจากซูเปอร์โนวา ซึ่งมีมวลน้อยเกินกว่าจะวิวัฒนาการไปเป็นหลุมดำ แต่ก็มากพอที่ก๊าซและฝุ่นจะยุบตัวลงกลายเป็นวัตถุความหนาแน่นสูง เรืองแสง ขนาดเพียงไม่กี่กิโลเมตรแต่ถ้าสามารถตักเนื้อสารของดาวนิวตรอนออกมาได้หนึ่งช้อนชาจะมีน้ำหนักนับล้านตัน ส่วนดาวนิวตรอนโดดเดี่ยวเป็นดาวนิวตรอนที่ไม่มีซากวัสดุที่ถูกซูเปอร์โนวาเป่ากระจายไปในอวกาศ เทหวัตถุคู่ หรือพัลซาร์คลื่นวิทยุ

โครงสร้างภายในที่เป็นไปได้ตามทฤษฎีของดาวนิวตรอน

Credit: F. Weber J.Phys. G27 (2001) 465

 

Robert Rutledge จากมหาวิทยาลัยแมคกิล (McGill University)  ในมอนทรีออล  รัฐควิเบค  แคนาดา  สนใจแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ เขาเปรียบเทียบบัญชีของแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ 18,000 ดวง  จากดาวเทียม  German-American ROSAT  ซึ่งเก็บข้อมูลในช่วงปี พ.ศ. 2533 ถึง 2542    กับบัญชีเทหวัตถุที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า รังสีอินฟราเรด และคลื่นวิทยุ เขาพบว่าข้อมูลจาก ROSAT เทหวัตถุ  1RXS J141256.0+792204   ไม่ได้ปรากฎอยู่ในบัญชีเทหวัตถุในย่านความถี่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นเลย

กลุ่มนักวิจัยจึงเล็งกล้อง Swift ไปที่วัตถุดังกล่าวเมื่อเดือนกันยานยน 2549 พบว่ามันยังอยู่ที่นั่นและเปล่งรังสีเอกซ์ออกมาเหมือนเมื่อทศวรรษที่แล้ว ผลการสังเกตการณ์นี้ช่วยให้สามารถระบุพิกัดของเทหวัตถุนี้ได้แม่นยำขึ้น เพื่อแสดงให้เห็นว่ามันไม่ได้เกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิดพลังงานแหล่งอื่นเลย พวกเขาใช้กล้องโทรทรรศน์ Gemini North ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8.1 เมตร บนเกาะฮาวาย กับกล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์จันทรา(Chandra X-ray Observatory) นอกจากนี้ยังช่วยยืนยันว่าเทหวัตถุดังกล่าวดูเหมือนจะเป็นดาวนิวตรอน

ดาวนิวตรอนโดดเดี่ยว RX J185635-3754

Credit : F. Walter(State University of New York at Stony Brook) and NASA

Rutledge กล่าวว่าไม่มีทฤษฎีอื่นใดที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางวำหรับเทหวัตถุที่สว่างภายในย่านรังสีเอกซ์และริบหรี่ในช่วงแสงที่ตามนุษย์มองเห็น(visible light) อย่าง Calvera อีกทั้งไม่รู้ชนิดของดาวนิวตรอนดวงนี้ด้วย Calvera เป็นตัวอย่างอันแปลกประหลาดของวัตถุในกลุ่ม “ดาวนิวตรอน” หรือมันอาจจะเป็นดาวนิวตรอนชนิดใหม่ เป็นตัวแรกในกลุ่มที่ถูกค้นพบ

นอกจากนี้ตำแหน่งของ Calvera ยังอยู่เหนือระนาบกาแลกซีทางช้างเผือกขึ้นไปซึ่งนับเป็นปริศนาข้อหนึ่งด้วย แต่นักวิจัยคิดว่าดาวนิวตรอนคือซากดาวฤกษ์ที่ก่อนจะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา มันอาจจะพึ่งเดินทางร่อนเรออกมาจากระนาบแล้วมาถึงพิกัดปัจจุบัน
เนื่องจาก Calvera มีความสว่างสูงและอาจจะอยู่ใกล้โลกมาก มันจึงอาจเป็นเป้าสำรวจสำหรับการสังเกตการณ์หลากหลายรูปแบบ ราวกับว่า Calvera เป็นยอดภูเขาน้ำแข็งแห่ง ดาวนิวตรอนโดดเดี่ยว(isolated neutron star)

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

เอกภพส่วนที่เหลืออยู่ที่ไหน

Greatest Mysteries: Where is the Rest of the Universe?

September 4th, 2007

Adapted from : www.space.com

นักวิทยาศาสตร์ที่กำลังพยายามสร้างบัญชีโดยละเอียดของสสารและพลังงานภายในเอกภพ พบกับปัญหาใหญ่เมื่อส่วนใหญ่ของพวกมันหายไป เพียงร้อยละ 4 ของสสารและพลังงานในเอกภพเท่านั้นที่ถูกค้นพบ ที่เหลืออีกร้อยละ 96 ยังคงสาบสูญ แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงค้นหาภายในอวกาศไกลโพ้นและส่วนลึกสุดหยั่งของโลกเพื่อไขปริศนาดำมืดสองข้อ

แสดงการดึงรั้งและผลักออกของระหว่างสสารมืดกับพลังงานมืด

Credit: NASA/ESA/A. Feild/STScI

ข้อที่ 1 สสารที่หายไป

สมการอันเป็นที่รู้จักของไอน์สไตน์ "E=mc^2" อธิบายว่าพลังงานกับสสารเป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน ภายในแผนที่เอกภพ พลังงาน-สสาร ถูกรวมไว้ด้วยในค่าความหนาแน่นพลังงาน(energy density) บ่งชี้ว่านอกจากมวลที่ตรวจวัดได้แล้วมากกว่านั้นยังมีสสารมืด(dark matter) ซึ่งไม่สะท้อนหรือหักเหแสงเลย
หลักฐานเบื้องต้นสำหรับสสารลึกลับถูกค้นพบเมื่อ 75 ปีก่อน เมื่อนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์พบความวุ่นวายสับสนของกาแลกซีหลายแห่ง กระจุกกาแลกซีมีแรงโน้มถ่วงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงมากเกินกว่ามวลที่มองเห็นหรือตรวจวัดได้จริง แล้วมวลส่วนเกินที่พบล่ะมาจากไหน ทั้งๆ ที่มวลส่วนเกินเหล่านั้นไม่สามารถตรวจวัดได้ด้วยวิธีการทางแสง นักวิทยาศาสตร์จึงเรียกมวลนั้นว่า “สสารมืด”(dark matter)

หลักฐานอื่นที่แสดงการมีอยู่ของสสารมืดคือปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) คล้ายกับเหตุการณ์ที่แสงผ่านเข้าไปในแก้วแล้วหักเห วัตถุมวลมากอย่างดวงอาทิตย์สามารถเบี่ยงเบนทางเดินของแสง แต่กลุ่มสสารมืดขนาดยักษ์สามารถสร้าง “ฟอง”   ภายในอวกาศซึ่งสามารถบิดหรือทำสำเนาแสงจากกาแลกซีที่อยู่ด้านหลังเลนส์ความโน้มถ่วง เลนส์ความโน้มถ่วงเป็นหลักฐานอีกชิ้นหนึ่งที่เปิดเผยร่องรอยของมวลที่มองไม่เห็นภายในกระจุกกาแลกซี Bullet เช่นเดียวกับวงแหวนรอบๆ กระจุกกาแลกซีที่กำลังปะทะกันที่ชื่อ ZwC10024+1652

วงแหวนลึกลับของสสารมืดเหนือกระจุกกาแลกซี ZwCI0024+1652 หนึ่งในหลักฐานชิ้นสำคัญที่แสดงการมีอยู่ของสสารมืด

 นักดาราศาสตร์คิดว่าวงแหวนสสารมืดเกิดจากการชนระหว่างกระจุกกาแลกซีขนาดยักษ์สองดวง

Credit: ESA/Hubble

ทั้งๆ ที่หลักฐานอันน่ากลัว ชิ้นส่วนของสสารมืดยังถูกระบุลงไปโดยนักวิจัย นักฟิสิกส์อนุภาคตรวจพบนิวตริโน  (neutrino)   อันเป็นอนุภาคมวลน้อยมากที่ออกมาจากดวงอาทิตย์และแทบไม่ทำปฏิกิริยากับสสารสามัญ  (ordinary matter) นักวิจัยเชื่อว่ามันเป็นองค์ประกอบย่อยที่ประกอบกันเป็นสสารมืดภายในเอกภพ    ทว่านิวตริโนนี้ยังเป็นเพียงบางส่วนของสสารมืดเท่านั้น นักฟิสิกส์คิดว่า WIMP (Weakly Interactive Massive Particle) อาจจะเป็นสสารมืดเกือบทั้งหมด โชคไม่ดี WIMP ยังคงเป็นเพียงแค่ทฤษฎีเท่านั้น

กระจุกกาแลกซี Bullet เกิดจากการชนของกระจุกกาแลกซีสองแห่งแบบที่กระจุกหนึ่งพุ่งเข้าชนอีกกระจุกหนึ่งเหมือนลูกปืนชนผลแอปเปิล ทิศทางการชนอยู่ในแนวสายตาเราจึงมองไม่เห็นกระจุกกาแลกซีทั้งสองแยกกันอย่างชัดเจน Credits: NASA/CXC/CfA, M.Markevitch/STScI, Magellan/U.Arizona, D.Clowe/ESO/WFI

ความคิดที่ว่า  WIMP  เป็นอนุภาคที่มีมวลมาก ไม่เหมือนนิวตริโนที่แทบไม่ชนกับสสารธรรมดาเพื่อทำให้เกิดสัญญาณใดๆ   แต่แนวคิดของ   WIMP  นั้นถือว่า  สามารถชนกับสสารธรรมดาได้ ซึ่งนับเป็นโอกาสที่ดีสำหรับอุปกรณ์ตรวจวัดที่ถูกฝังไว้ในพื้นดินอย่างในเหมือง Soudan ในมินเนโซตา ที่ถูกออกแบบมาเพื่อตรวจหา WIMP โดยเฉพาะ

ปริศนาข้อที่ 2 พลังงานมืด(dark energy)

พลังงานมืดอาจเป็นปริศนาที่ไขยากที่สุด แรงที่มองไม่เห็นหรือตรวจวัดได้ยากนี้เป็นแรงประเภทต่อต้านแรงโน้มถ่วง(anti-gravity) ในระดับกว้าง ซึ่งสามารถแยกกระจุกกาแลกซีให้ห่างออกจากกัน อีกทั้งยังเป็นตัวการที่ทำให้เอกภพขยายตัวอย่างมีความเร่ง ซึ่งยังอธิบายไม่ได้ นักฟิสิกส์คาดว่าพลังงานมืดนี้คิดเป็นร้อยละ 74 ของความหนาแน่นพลังงานในเอกภพ แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะทราบว่ามันทำอะไรได้บ้าง แต่ก็ยังไม่ทราบอยู่ดีว่า มันเป็นอะไรกันแน่

ขณะที่นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์มองลึกเข้าไปในอวกาศเพื่อเก็บเกี่ยวรายละเอียดเกี่ยวกับผลกระทบจากพลังงานมืดให้มากขึ้น นักฟิสิกส์ทฤษฎีกลับมุ่งความสนใจไปที่การอธิบายว่าแรงดังกล่าวทำงานอย่างไร อย่างไรก็ตามปริศนาทั้งสองข้อยังอยู่ในขั้นเริ่มต้นของการไขปริศนายังมีแนวคิดอีกมากให้ได้ถกเถียงกัน

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

ชะตากรรมของรถสำรวจดาวอังคารหลังพายุฝุ่นสงบ

Storm Subsides: Mars Rovers Now Battle Fallout

 

September 4th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

พายุฝุ่นที่ปกคลุมดาวอังคารได้จางหายไปหลายสัปดาห์แล้ว แต่หุ่นยนต์รถสำรวจดาวอังคารทั้งสองคัน ยังต้องเผชิญหน้ากับผลที่ตามมาจากฝุ่นภายในชั้นบรรยากาศอันเบาบาง สภาพอันเลวร้ายภายในต้นเดือนสิงหาคมก่อนที่ยานอวกาศ Phoenix จะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเพื่อสำรวจเดินทางไปดาวอังคาร

ภาพถ่ายพายุฝุ่นดาวอังคารโดนนักดาราศาสตร์สมัครเล่น Paul Maxso แห่งเมืองฟินิกส์ มลรัฐอริโซนา สหรัฐอเมริกา พายุบนดาวอังคารคือจุดสว่างสีแดงในภาพ RGB ทางตะวันออกเฉียงเหนือของศูนย์กลางดาว เมื่อวันที่ 23 มิถุนายน แล้วขยายตัวเป็นสี่เท่าในวันที่ 26 มิถุนายน Credit: Paul Maxson

ข้อมูลจากรถสำรวจ Opportunity ที่กำลังอยู่ในสถานะ “ประหยัดพลังงาน” เกือบทั้งหมด ซึ่งนับเป็นสัญญาณอันตราย แม้ว่ารถสำรวจจะสามารถฟันฝ่าสภาพอากาศที่อุดมไปด้วยฝุ่นมาได้ แต่ชั้นฝุ่นสีแดงบางๆ ที่ทับถมอยู่บนแผงเซลล์แสงอาทิตย์กำเนิดพลังงานไฟฟ้าของรถสำรวจทั้งสองขณะที่เกิดพายุฝุ่น เป็นตัวการสำคัญที่บดบังแสงอาทิตย์ได้เทียบเท่ากับในช่วงที่รุนแรงที่สุดของพายุฝุ่นเลยทีเดียว

นักวิทยาศาสตร์ใช้ค่าความทึบแสง(opacity) ที่ค่า 0 หมายถึงสภาพอากาศสดใส แต่ค่าความทึบแสงที่มากขึ้นหมายถึงปริมาณแสงที่ลดลง โดยเฉพาะช่วงที่พายุฝุ่นรุนแรงที่สุดมีค่าความทึบแสงมากกว่า 5

ภาพจากรถสำรวจ Opportunity เมื่อวันที่ 14 มิถุนายน ถึง 19 กรกฎาคม แสดงทัศนวิสัยที่แย่ลงอันเนื่องมาจากค่าความทึบแสงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จากพายุฝุ่น Credit: NASA/JPL-Caltech/Cornell

 

รถสำรวจ Opportunity ถูกออกแบบมาเพื่อให้ทนต่อการโจมตีโดยฝุ่นอยู่แล้ว และตอนนี้ค่าความทึบแสงยังอยู่ที่ประมาณ 3.3 อุณหภูมิที่อุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์จะทำงานได้เป็นปกติคือมากกว่า -40 องศาเซลเซียส หากต่ำกว่านี้แผงวงจรจะหดตัว แตกหักและกระทบต่อชีวิตของรถสำรวจ ทว่าบนผิวดาวอังคารตอนนี้อุณหภูมิเย็นเสียดแทงถึงกระดูกติดลบ 63 องศาเซลเซียส เพื่อต่อสู้กับความหนาวเย็นรถสำรวจจะมีเครื่องทำความร้อนด้วยกัมมันตรังสีขนาดเล็กติดตั้งไว้ภายใน เพื่อรักษาอุณหภูมิและโดยปกติจะเข้าสู่สถานะ “หลับ” เพื่อประหยัดพลังงาน จากข้อมูลรถสำรวจทั้งสองขณะนี้ใช้กำลังไฟมากกว่า 240 วัตต์-ชั่วโมง ต่อวัน เพื่อให้กระแสไฟฟ้าเลี้ยงวงจรอิเลคทรอนิกส์เอาไว้

แผงเซลล์สุริยะของ Spirit ยังคงสะอาดอยู่เมื่อเปรียบเทียบกับเมื่อเกิดพายุ ส่วนของ Opportunity ฝุ่นกลับจับหนายิ่งขึ้น สิ่งที่กลุ่มควบคุมรถสำรวจกำลังคิดอยู่คือ ทำอย่างไรจึงจะลดปริมาณฝุ่นที่จับแผงเซลล์สุริยะให้บางลงได้ อย่างเช่นการเอียงแผงเซลล์สุริยะ เป็นต้น หรือไม่ก็ภาวนาให้เกิดลมที่แรงพอจะเป่าฝุ่นให้หลุดออกไปได้บ้าง

 

ยานอวกาศ Viking 1 ซึ่งลงจอดบนดาวอังคารเมื่อปี ค.ศ. 1976 ที่ Chryse Planitia source : http://physics.uoregon.edu/~jimbrau/astr121/Notes/Chapter10.html

อย่างไรก็ตามการที่รถสำรวจทั้งสองคันยังคงทำงานได้จนถึงบัดนี้ถือเป็นสิ่งอัศจรรย์ เพราะในช่วงแรกกลุ่มผู้ปฏิบัติงานคาดว่ารถสำรวจจะทำงานอยู่ได้เพียงสามเดือนเท่านั้น แต่ตอนนี้ผ่านมาแล้ว 3 ปี 7 เดือน พวกมันก็ยังปฏิบัติหน้าที่ได้เป็นอย่างดี ในวันที่ 1,282 sol (sol คือ หนึ่งวันดาวอังคาร)ของภารกิจหรือ 13 สิงหาคม 2550 ที่ผ่านมา รถสำรวจ Spirit ได้ทำลายสถิติที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ของยาน Viking 2 ได้ทำไว้ และตอนนี้เป็นหุ่นยนตร์สำรวจดาวอังคารที่เก่าแก่มากที่สุดเป็นอันดับ 2 เพียงแต่ Spirit กับ Opportunity ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ แม้ว่าจะมีเครื่องทำความร้อนกัมมันตรังสีก็ตาม นอกจากนี้ Spirit ยังต้องการอีก 959 sols หรือภายในเดือนเมษายน 2553 เพื่อทำลายสถิติยาน Viking

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

August07.html

 

เดือนกันยายน  2550

September  2007

 

 

เทือกเขาปริศนา ณ  Tiu Valles ดาวอังคาร

The mysterious ridges at the mouth of Tiu Valles

 

 

September 27th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

ภาพถ่ายจากกล้องถ่ายภาพสามมิตความละเอียดสูง(Hight Resolution Stereo Camera: HRSC) ซึ่งติดตั้งบนยานอวกาศ Mars Express แสดง ระบบช่องทางภายใน Tiu Valles บนดาวอังคาร เมื่อวันที่ 10 มิถุนายน ปีกลาย ในการโคจรรอบที่ 3103 ภาพดังกล่าวให้รายละเอียดถึง 16 เมตร ต่อพิกเซล

ช่องแห่ง Tiu Valles คือภูมิประเทศคล้ายปากแม่น้ำ บนโลก ปากแม่น้ำคือบริเวณที่ลำธารหรือแม่น้ำบรรจบกันเองหรือบรรจบกับทะเล ทำให้เกิดร่องรอย          เป็นหลักฐาน

 

ภาพจากกล้อง HRSC บนยาน Mars Express สีในภาพได้จากช่องสี(colour-channel) กับ nadir channel

Credits: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

 

Tiu Valles ตั้งอยู่ ณ บริเวณละติจูด 27 องศาเหนือ 330 องศาตะวันออก ดวงอาทิตย์สาดแสงมาจากทิศตะวันตกเฉียงเหนือ (มุมซ้ายล่างของภาพ) เดิมที          Tiu Valles อยู่ในบริเวณภูมิประเทศอันสลับซับซ้อนของศูนย์สูตร โดยปากแม่น้ำเชื่อมต่อกับด้านตะวันออกของ Valles Marineris สัณฐานของภูมิประเทศ        ดังกล่าว เต็มไปด้วยซากเทือกเขาขนาดใหญ่ ซึ่งคาดว่าถูกกัดกร่อนออกไปเนื่องสภาพอากาศ จากจุดนั้นพื้นที่นี้ขยายออกไปทางเหนือเป็นระยะ 1500 กิโลเมตร ก่อนที่จะถึง Chryse Planitia เช่นเดียวกับ Kasei Valles และ Ares Valles Tiu Valles เป็นหนึ่งในแนวธารน้ำที่มุ่งลงไปสู่ที่ราบ Chryse Planitia

 

แผนที่ Tiu Valles Credits: FU Berlin/ MOLA

 

ภาพถ่ายทั้งหมดครอบคลุมพื้นที่ 140 x 80 กิโลเมตร บริเวณปากแม่น้ำของ Tiu Valles ¬ บริเวณนี้เคยเป็นที่รู้จักเมื่อปี 2540 เมื่อรถสำรวจ Sojourner ของ  นาซาภายในปฏิบัติการ Pathfinder ลงสู่ดาวอังคารทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ ห่างจาก Tiu Valles ไปประมาณ 600 กิโลเมตร ส่วนล่างของภาพคือร่อยรอย      เกาะกลางน้ำ ส่วนบนของภาพคือปากแม่น้ำ Tiu Valles ความกว้าง 55 กิโลเมตร สันเขาคดโค้งในบริเวณ Tiu Valles ถูกล้อมกรอบด้วยรอยกดเว้าลงไป กระบวนการที่ทำให้เกิดโครงสร้างสุดพิเศษนี้ยังไม่เป็นที่แน่ชัด ความเป็นไปได้ประการหนึ่งคือขณะที่ดาวอังคารท่วมท้นไปด้วยน้ำ น้ำหรือชั้นผิวที่อุดมไปด้วยน้ำสัมผัสกับหินหลอมเหลว(lava) จากบริเวณข้างเคียง ทำให้เกิดโครงสร้างของสันเขาคดโค้งดังกล่าว

 

ภาพมุมลึก(perspective) ที่ได้จากการคำนวณด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์รวมกับข้อมูลจริงจากยานอวกาศ Mars Express

Credits: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

 

ภาพสีทั้งหมดได้จากช่องสี(colour-channel) ของกล้องถ่ายภาพ HRSC ภาพมุมลึก(perspective) ข้างต้นได้จากการคำนวณของแบบจำลองภูมิประเทศ      รวมเข้ากับภาพจากกล้อง HRSC สามมิติ

 

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

การโคลงกับยุคน้ำแข็ง

Wobbles of Mars Produced 40 Ice Ages

 

September 24th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

การโคลง (Wobble) ของดาวอังคารทำให้เกิดยุคน้ำแข็ง (ice age) กว่า 40 ครั้ง ตั้งแต่ 5 ล้านปีก่อน และทำให้เกิดแผ่นน้ำแข็งหนาหลงเหลืออยู่ในบริเวณที่    ห่างจากขั้วมากๆ

ยานอวกาศหลายลำเคยพบหลักฐานว่ามียุคน้ำแข็งบนดาวอังคารตั้งแต่ 4 ถึง 5 ล้านปีก่อน เหตุการณ์ดังกล่าวทำให้เกิดกองหิมะและน้ำแข็งสะสมอยู่บริเวณรอบๆ  ขั้วน้ำแข็ง ทุกวันนี้มีเพียงน้ำแข็งบริเวณขั้วดาวอังคารให้เห็นเท่านั้น แต่เมื่อหลายปีก่อนยานอวกาศที่โคจรอยู่ในอวกาศพบหลักฐานที่บ่งชี้ว่ามีแผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่อยู่ใต้ผิวดาวบริเวณใกล้ศูนย์สูตร หรือบริเวณละติจูดกลาง (mid-latitudes)

 

เมื่อแกนหมุนของดาวอังคารทำมุมกับระนาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์มากๆ   น้ำแข็งที่ขั้วจะกลายเป็นไอน้ำสู่ชั้นบรรยากาศ

ลมจะพัดพาไอน้ำสู่บริเวณละติจูดต่ำ ไอน้ำเหล่านั้นถูกควบนแน่นกลายเป็นน้ำแข็งบนผิวดิน ส่วนไอน้ำที่เหลือก็จะรักษาสมดุลของน้ำภายน้ำแข็ง

และภายในบรรยากาศซึ่งช่วยรักษาสภาพน้ำแข็งเอาไว้ได้เป็นเวลานาน นี่คือยุคน้ำแข็ง

Credit: T.Schindler/National Science Foundation

 

Norbert Schörghofer จากสถาบันชีววิทยาดาราศาสตร์ ของมหาวิทยาลัยแห่งฮาวาย สรุปว่าคำถามก็คือแผ่นน้ำแข็งปรากฏตัวห่างจากขั้วดาวมากๆ ได้อย่างไร คำตอบก็คือการโคลง(wobble)ของดาวอังคาร แกนการหมุนของโลกเอียงประมาณ 23.5 องศา อันเกิดจากผลของแรงโน้มถ่วงจากดวงจันทร์ ส่วนดาวอังคารนั้นแม้จะมีดวงจันทร์ถึงสองดวงคือ Phoebos และ Deimos แต่ก็ไม่สามารถยึดดาวอังคารให้หมุนรอบตัวเองได้อย่างมีเสถียรภาพเหมือนดังที่ดวงจันทร์ทำกับโลก ดังนั้นแกนหมุนของดาวอังคารจึงสามารถเอียงได้ถึง 10 องศา กับระนาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์ ทั้งๆ ที่ปัจจุบันดาวอังคารเอียง 25 องศา

 

การโคลงของแกนหมุนทำให้ดาวอังคารต้องเผชิญกับช่วงยุคน้ำแข็งหลายครั้ง

Credit: University of Hawaii

 

ด้วยการจำลองโดยคอมพิวเตอร์ Schörghofer พบว่าการโคลงสามารถเปลี่ยนปริมาณแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบผิวดาวอังคาร และทำให้แผ่นน้ำแข็งสามารถ        รุกคืบออกจากขั้วดาวสู่บริเวณอื่นๆ ของดาวทุกๆ 120,000 ปี

เมื่อแกนหมุนของดาวแกว่งไปอีกด้านหนึ่ง แรงอาทิตย์จะลดหายจากบริเวณหนึ่งไปเพิ่มอีกยังบริเวณหนึ่ง พื้นที่ใต้แสงอาทิตย์จะแห้งและอบอุ่น ทำให้น้ำแข็งถอยห่างหรือหายไปยกเว้นแต่ในบริเวณละติจูดสูงหรือบริเวณใกล้ขั้ว  น้ำแข็งที่ถอยห่างออกไปแท้จริงระเหยกลายเป็นไอน้ำภายในชั้นบรรยากาศรอคอยเวลาที่แสงอาทิตย์ ลับขอบฟ้าและความชื้น ภายในเขตภูมิอากาศชื้นแฉะ ไอน้ำสามารถฟุ้นลงไปยังเนื้อดินดาวอังคารและจับตัวแข็งเป็นพรุนน้ำแข็ง (pore-ice) หรือผิวดินที่ถูกเติมที่ว่างด้วยน้ำแข็งจนเต็ม

 

น้ำแข็งสองชนิดบนดาวอังคารกระจายตัวตามละติจูด โดยมีพื้นดินแห้งปกคลุมน้ำแข็งทั้งสองชนิดไว้

Credit: University of Hawaii

 

การโคลงของแกนหมุนยังทำให้เกิดน้ำแข็งสองชนิด บนหรือใต้ผิวดาวอังคาร แผ่นน้ำแข็งโบราณที่หนาหนัก และน้ำแข็งพรุน(pore-ice)ในปัจจุบัน เป็นเวลาน้อยกว่าครึ่งล้านปีมาแล้วที่ผืนดินแห้งๆของดาวอังคารถูกปกคลุมโดยน้ำแข็งทั้งสองชนิด ด้วยกระบวนการนี้ทำให้เกิด น้ำแข็งพรุน บริเวณละติดจูดกลาง และชั้นน้ำแข็งสามชั้นบริเวณละติจูดสูง แผ่นน้ำแข็งต้นกำเนิดที่ถูกปกคลุมด้วยชั้น น้ำแข็งพรุน ที่อยู่ใต้ชั้นดินตะกอนแห้งๆ

เมื่อยานอวกาศ Phoenix Lander เดินทางไปถึงดาวอังคารภายในปี 2551 และลงสำรวจขั้วน้ำแข็งดาวอังคารทางเหนือ นักวิทยาศาสตร์คาดว่ามันจะเผยให้เห็นปริมาณและน้ำแข็งในรูปแบบชั้นน้ำแข็ง

 

 

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

 

หนึ่งวันดาวเสาร์หดสั้นลง 1

Length of Saturn's Day Revised

 

September 13th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

ด้วยข้อมูลจากยานอวกาศคาสสินี(Cassini) ไพโอเนียร์(Pioneer) และโวญาเจอร์(Voyager) ของนาซา นักวิทยาศาสตร์คำนวณคาบการโคจรรอบตัวเองของดาวเสาร์ไว้ที่ 10ชั่วโมง32 นาที 35 วินาที ซึ่งเร็วกล่าวค่าเดิมที่เคยคำนวณไว้ก่อนหน้านี้ถึง 15 นาที ค่านาทีที่แม่นยำขึ้นย่อมนำไปสู่ความเข้าใจต่อดาวเสาร์และดาวเคราะห์ก๊าซอื่นๆ ที่ต้องปรับปรุงกันเสียใหม่

ชั้นบรรยากาศและโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์ก๊าซอันได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน

credit: astronomyonline.org

 

เพียงแค่ส่วนต่างของเวลาเพียงเล็กน้อย แต่ก็สะท้อนความแตกต่างอย่างชัดเจนของโครงสร้างภายในดาวเสาร์ หากอัตราการหมุนใหม่ที่ตีพิมพ์ลงในวารสาร Science ฉบับวันที่ 7 กันยายน 2550 ถูกต้อง สายลมบนดาวเสาร์ (Saturn’s winds) อาจพัดช้ากว่าที่เคยคาดคำนวณกันไว้ อีกทั้งแทนที่จะพัดไปในทิศทาง เดียวกันก็อาจจะมีทั้งลมตะวันออกและลมตะวันตก ซึ่งจะนำไปสู่การศึกษาการก่อตัวของดาวเคราะห์ก๊าซยักษชนิดนี้อีกด้วย

Gerald Schubert จากมหาวิทยาลัยแห่งคาลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลีส (University of California, Los Angeles) และ John Anderson จาก Global Aerospace พาซาเดนา คาลิฟอร์เนีย คำนวณอัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวเสาร์ด้วยการใช้ข้อมูล ความโน้มถ่วง ความเร็วลม และ คลื่นวิทยุสะท้อนกลับ        ที่วัดได้จากยานอวกาศทั้งสามลำ ข้างต้น

แกนกลางของดาวเคราะห์และดวงจันทร์ที่เป็นหิน Rc/Rp คืออัตราส่วนของรัศมีแกนต่อรัศมีดาวเคราะห์ หรือรัศมีจันทรา

Source: NASA/JPL/DLR/RPIF Robert G. Strom (1987) Mercury: The Elusive Planet. Smithsonian Inst. Press, Washington, D.C.

 

อัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์หิน (rocky planets) เช่นโลก ดาวพุธ ดวงจันทร์ เป็นต้น สามารถวัดได้ด้วยวิธีการง่ายๆ จากการติดตามการเคลื่อนที่ของจุดสำคัญบนผิวดาวเคราะห์เปรียบเทียบกับเทหวัตถุอื่น ๆ เช่นหลุมอุกกาบาต เกาะ เป็นต้น  แต่วิธีการนี้กลับใช้ไม่ได้กับดาวเคราะห์ก๊าซอย่างดาวพฤหัสบดีและ   ดาวเสาร์ เนื่องจากแกนกลางที่เป็นของแข็งของดาวเคราะห์เหล่านี้ถูกซ่อนไว้ภายใต้เมฆในชั้นบรรยากาศอันหนาแน่น

ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงวัดคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ด้วย “สนามแม่เหล็ก” (magnetic fields) ซึ่งถูกตั้งสมมุติฐานว่าเกี่ยวข้องอย่างแนบแน่นกับอัตราการหมุนรอบตัวเองของแกนกลางแข็งของดาวเคราะห์ สำหรับงานนี้แกนหมุนของสนามแม่เหล็กดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์กับแกนหมุนรอบตัวเองของแกนกลางดาวเคราะห์ต้องแตกต่างกัน แต่สำหรับดาวเสาร์แกนการหมุนทั้งสองชนิดกลับใกล้เคียงกันมาก ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงจำต้องวางใจใช้ข้อมูลที่ได้จากการวัดโดยตรงในการคำนวณอัตราการหมุนรอบตัวเอง ด้วยการแผ่รังสีคลื่นวิทยุที่ได้จากยานอวกาศโวญาเจอร์ เมื่อทศวรรษที่ 80 (2523 ถึง 2532) ครั้งนั้นนักวิทยาศาสตร์คำนวณได้ 10 ชั่วโมง 39 นาที 22 วินาที

แกนกลางของสนามแม่เหล็ก(magnetic axis) และแกนกลางของการหมุนรอบตัวเอง(rotation axis) ของดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ โลก ยูเรนัส และเนปจูน Credit: http://physics.uoregon.edu/~jimbrau/BrauImNew/Chap13/FG13_09.jpg

 

ค่าดังกล่าวได้รับการปรับปรุงอีกครั้งในปี 2547 โดยข้อมูลจากยานอวกาศคาสสินี ได้คาบใหม่เป็น 10 ชั่วโมง 45 นาที 45 วินาที และเมื่อปีที่แล้วก็ต้องปรับเปลี่ยนใหม่เป็น 10 ชั่วโมง 47 นาที 6 วินาที

Schubert กล่าวว่าค่าประมาณการของเขากับ Anderson เป็นเพียงการคำนวณจากผลการศึกษาล่าสุดเท่านั้น พวกเขาไม่รับรองว่าคาบการหมุนรอบตัวเอง 10ชั่วโมง32 นาที 35 วินาที ที่ได้จะต้องเป็นค่าที่ถูกต้องที่สุด แต่ ณ ห้วงเวลานี้เท่านั้น ที่ยังไม่มีใครทราบวิธีการวัดอัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวเสาร์ได้โดยตรง

 

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

หนึ่งวันดาวเสาร์หดสั้นลง  2

 Length of Saturn's Day Revised

 

September 13th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

การทราบความยาวนานของหนึ่งวันดาวเสารช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์เจ้าแห่งวงแหวนได้ดียิ่งขึ้น  ตัวอย่างเช่น  ถ้าอัตรา     การหมุนรอบตัวเองใหม่นี้ถูกต้อง มันจะนำไปสู่การคำนวณอัตราเร็วลมของดาวเคราะห์ดวงนี้เสียใหม่ ในการคำนวณอัตราเร็วลม     นักวิทยาศาสตร์จะต้องนำ      อัตราเร็วปรากฎของเมฆที่วัดได้โดยตรงจากการเคลื่อนที่ภายในชั้นบรรยากาศดาวเสาร์มาหักลบกับค่าอัตราเร็วการหมุนรอบตัวเองของแกนกลางดาวเคราะห์        ก็จะได้อัตราเร็วและทิศทางของลมที่แท้จริงเทียบกับแกนกลางดาวเคราะห์ ซึ่งอัตราการหมุนรอบตัวเองเดิม ให้ผลออกมาว่าอัตราเร็วลมดาวเสาร์ที่แท้จริงนั้น     พัดอย่าง  รวดเร็วไปในทิศทางเดียวกัน ซึ่งต่างจากลมบนดาวพฤหัสบดีที่มีลมพัดช้าๆ ไปทั้งทิศตะวันตกและตะวันออก

อัตราเร็วลมที่แท้จริงภายในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี จะเห็นว่ามีทั้งลมตะวันตกและลมตะวันออก

credit: Porco et al. 2003

 

แต่คาบที่คำนวณได้ใหม่นี้ ทำให้อัตราเร็วลมที่แท้จริงในชั้นบรรยากาศดาวเสาร์ช้าลงจนพอๆ กับอัตราเร็วลมบนดาวพฤหัสบดี และทิศทางการเคลื่อนที่ก็มีสองทิศทางคือตะวันตกและตะวันออกเช่นกัน จะเห็นว่าค่าทางกายภาพที่ต่างกันเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้ปริมาณทางกายภาพอื่นๆ ที่เกี่ยวเนื่องผันแปรจากเดิมอย่างมาก

นอกจากการคำนวณอัตราเร็วลมที่แท้จริงใหม่แล้ว ผลการคำนวณใหม่ยังนำไปสู่การแยกแยะทฤษฎีที่กำลังขันแข่งกันในการอธิบายการกำเนิดดาวเคราะห์ สืบเนื่องจากแบบจำลอง “core accretion” ที่ว่าดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ก่อตัวในทำนองเดียวกับดาวเคราะห์หิน ด้วยการค่อยๆสะสมมวลจากเศษหินภายใน protoplanetary disk รอบดาวฤกษ์เกิดใหม่ จนกระทั่งมีมวลมากพอจะยึดเหนี่ยวก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียมให้เป็นชั้นบรรยากาศอันหนาแน่นของตัวมันเอง

ทฤษฎี Core accretion อธิบายว่าสสารในบริเวณที่มีรัศมีห่างจากดาวฤกษ์พอๆ จะจับตัวรวมกันเป็นดาวเคราะห์

credit: http://www.ucsc.edu/currents/01-02/art/stalcup_illus.200.jpg

ส่วนแบบจำลอง “disk instability” อธิบายว่า ดาวเคราะห์ก๊าซก่อตัวขึ้นเมื่องกลุ่มก๊าซที่กำลังโคจรภายใน protoplanetary disk รอบดาวฤกษ์ ยุบรวมกันภายใต้แรงโน้มถ่วงจนเกิดเป็นดาวเคราะห์ดวงใหม่ และแกนกลางแข็งเกร็งของดาวเคราะห์ก๊าซตามทฤษฎีนี้จะมีขนาดเล็กกว่าแกนกลางของดาวเคราะห์ก๊าซที่เกิดขึ้นตามทฤษฎี protoplanetary disk

ดังนั้นเมื่ออัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวเสาร์ที่คำนวณได้ ให้ความเร็วของการหมุนที่เร็วขึ้นกว่าที่เคยคาดคำนวณกัน นั่นหมายความว่าแกนกลางของดาวเคราะห์ก๊าซดวงนี้จะต้องมีขนาดเล็กมาก ซึ่งนำไปสู่ข้อสรุปที่ว่าดาวเคราะห์ก๊าซอาจเกิดขึ้นตามทฤษฎี disk instability

บางส่วนจากการจำลองแสดงความหนาแน่นของมวล(จากน้อยไปมาก น้ำเงินเข้ม ฟ้า แดง และเหลือง) แสดงวิวัฒนาการของวงแหวนมวลสารรอบดาวฤกษ์(protoplanetary disk) ตั้งแต่ 0 ถึง 350 ปี จากผลของความไม่มีเสถียรภาพภายในวงแหวน(disk instability) ทำให้เกิดแขนเกลียวของมวลสารที่จับตัวกันหนาแน่น(สีเหลือง) แล้วค่อยๆ รวมตัวกันเป็นกลุ่มมวลทรงกลมหรือดาวเคราะห์ใหม่นั่นเอง Credit: Thomas Quinn, Univeristy of Washington

Alan Boss นักทฤษฎีการกำเนิดดาวเคราะห์จากสถาบันคาร์เนกีแห่งวอชิงตัน (Carnegie Institution of Washington) และผู้มีส่วนสำคัญในการพัฒนาแบบจำลอง disk instability ยังคงกังขา เขาไม่คิดว่าผลการคำนวณนี้จะเป็นตัวตัดสินว่าทฤษฎีกำเนิดดาวเคราะห์ใดถูกต้องอย่างแท้จริง มันยังคงเปิดเผยส่วนที่เราไม่เข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์เพียงเล็กน้อยเท่านั้น Schubert เองก็ยังไม่ปักใจว่าผลงานของเขาจะเป็นหลักฐานที่มั่นคงและแน่นหนาพอสำหรับการตัดสินว่าสมมติฐานใดถูกต้อง

 

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

 

ระบบดาวฤกษ์ชุ่มโชกด้วยฝน

Star System Soaked With 'Rain'

 

September 7th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

Dan Watson นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ และคณะ จากมหาวิทยาลัย Rochester ใน นิวยอร์ค สหรัฐอเมริกา ใช้อุปกรณ์ถ่ายภาพสเปคโทรกราฟในย่านนรังสีอินฟราเรด(infrared spectrograph) ซึ่งติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์(Spitzer Space Telescope) สำรวจระบบดาวฤกษ์รุ่นเยาว์ที่มีความคล้ายคลึงกันจำนวน 30 ระบบ และพลระบบดาวฤกษ์ที่อุดมไปด้วยฝุ่นกำลังชุ่มโชกไปด้วยไอฝน (steamy rain) ของไอน้ำ

แหล่งอนุบาลและให้กำเนิดดาวฤกษ์นาม NGC 1333 เป็นบริเวณที่กล้องสปิตเซอร์ค้นพบวงแหวนฝุ่นต้นกำเนิดดาวเคราะห์ ล้อมรอบดาวฤกษ์ดวงใหม่

โดย NGC1333-IRAS 4B เป็นระบบดาวฤกษ์ใหม่ที่พบไอน้ำปริมาณมาก

Credit: NASA / JPL-Caltech / Harvard-Smithsonian CfA

 

Watson และคณะ ถ่ายภาพสัญญาณสเปคตรัมและพบว่ามีสัญญาณสเปคตรัมอันเป็นเอกลักษณ์ของโมเลกุลน้ำออกมาจากระบบดาวฤกษ์ NGC1333-IRAS 4B ซึ่งแสดงว่ามีน้ำอยู่ภายในระบบดาวดังกล่าว อีกทั้งจากดาวฤกษ์รุ่นเยาว์ในข่ายการสำรวจทั้ง 30 มีเพียง NGC1333-IRAS 4B ที่มีปริมาณน้ำมากอย่างมีนัยสำคัญ โดยปริมาณน้ำที่พบคิดอย่างหยาบๆ มีประมาณ 5 เท่าของปริมาณน้ำในมหาสมุทรของโลก

นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่า น้ำถูกดึงออกมาจากสิ่งที่กลุ่มก๊าซที่ยุบตัวเป็นดาวฤกษ์สู่บริเวณวงแหวนฝุ่น(dusty disk) ในบริเวณที่คาดว่าจะเป็นสถานที่กำเนิดดาวเคราะห์ การค้นพบนี้ช่วยอธิบายว่า น้ำมาอยู่บนดาวเคราะห์ได้อย่างไร อีกทั้งวงแหวนฝุ่นซึ่งหลงเหลือจากกระบวนการกำเนิดดาวฤกษ์ยังมีอยู่ในหลายระบบดาวฤกษ์ รวมทั้งระบบสุริยะของเราโลก สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พบ ก็เหมือนหนึ่งภาพระบบสุริยะเมื่อแรกกำเนิด

ภาพถ่ายสเปคตรัมของ NGC 1333 IRAS4B (เส้นสีเหลือง) เทียบกับเส้นสเปคตรัมของ “น้ำ” จะเห็นว่านอกจากสเปคตรัมแบบแผ่รังสี(ยอดแหลม)

จะสอดคล้องกับ “น้ำ” แล้วยังมีสเปคตรัมของกำมะถัน(sulfur) กับ ซิลิคอน(silicon) ด้วย

 Credit: NASA / JPL-Caltech / University of Rochester

 

น้ำมีอยู่อย่างอุดมสมบูรณ์ภายในเอกภพของเรา มันมีอยู่ในน้ำแข็งหรือก๊าซรอบๆ ดาวฤกษ์ และภายในอวกาศระหว่างดาวฤกษ์ เพียงแต่ยากยิ่งที่จะพบน้ำในสถานะของเหลว(liquid) สำหรับโลก น้ำถูกพามาในรูปน้ำแข็งภายในดาวเคราะห์น้อย(asteroid) และ ดาวหาง(comet) น้ำที่พบส่วนใหญ่อยู่ในสภาพน้ำแข็งภายในเมฆมวลสารหนาแน่นที่จะก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์

นักดาราศาสตร์พบหลักฐานที่บ่งชี้ว่ามีน้ำภายในระบบดาวฤกษ์อายุน้อย NGC 1333-IRAS 4B ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 1,000 ปีแสง ภายในทิศทางกลุ่มดาวเปอร์ซีอัส(Perseus) ระบบดาวฤกษ์ดังกล่าวยังคงเติบโตอยู่ภายในกลุ่มก๊าซและฝุ่นอุณหภูมิต่ำ และจากข้อมูลที่ตรวจวัดโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์แสดงให้เห็นว่ามีน้ำแข็งกำลังตกออกมาจากกลุ่มก๊าซและฝุ่นเหล่านั้นสู่ วงแหวนก๊าซฝุ่นที่อุ่นกว่า อันเป็นอาณาบริเวณรูปวงกลมที่มีวัสดุสำหรับการสร้างดาวเคราะห์ เมื่อน้ำแข็ง เหล่านั้นพุ่งเข้าไปในวงแหวนก๊าซฝุ่นเหล่านั้น ก็จะระเหย และจะถูกแช่แข็งอีกครั้งภายในดาวเคราะห์น้อยหรือดาวหาง

ดาวฤกษ์ถือกำเนิดภายนอกกลุ่มก๊าซและฝุ่นอุณหภูมิต่ำ จะสร้าวงแหวนที่ต่อมามวลสารภายในวงแหวนจะจับตัวกันกลายเป็นดาวเคราะห์ กล้องโทรทรรศน์สปิตเซอร์ของนาซาสามารถตรวจพบไอน้ำภายในวงแหวนฝุ่นรอบดาวฤกษ์ NGC 1333-IRAS 4B ซึ่งมาจากน้ำแข็งบริเวณรอบนอกที่ตกลงไปในระบบดาวแล้วถูกระเหยขณะอยู่ภายในวงแหวนฝุ่นดังกล่าว Credit: NASA/JPL-Caltech

 

อย่างไรก็ดีนี่ไม่ได้หมายความว่าระบบดาวฤกษ์อื่นๆ จะขาดแคลนน้ำ เนื่องจากระบบดาว NGC 1333-IRAS 4B วางตัวอยู่ในแนวที่กล้องสปิตเซอร์สามารถมองผ่านไปยังแกนกลางความหนาแน่นสูง อีกสาเหตุคือขั้นตอนการพาไอน้ำนี้เกิดในช่วงเวลาสั้นๆ และยากต่อการตรวจวัดพอสมควร                                               นักดาราศาสตร์อธิบายว่าน้ำเป็นองค์ประกอบสำคัญในการศึกษากระบวนการกำเนิดดาวเคราะห์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่น้ำก็ยังเป็นโมเลกุลสารเคมีที่ตรวจสอบได้ง่าย พวกเขาเพียงแต่เฝ้าตรวจสอบค้นหาภายในวงแหวนก๊าซฝุ่นรอบดาวฤกษ์รุ่นใหม่ และศึกษากายภาพและเคมีของระบบดาวเหล่านั้น

 

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

 

ปริศนาสสารมืดจากการประสานงาระดับเอกภพ

New Mystery of Invisible Matter Generated by Cosmic Collision

 

 

September 7th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

การสังเกตการณ์การประสานงากันของกระจุกกาแลกซีไกลโพ้นช่วยเปิดเผยแกนกลางของสสารที่มองไม่เห็น ของกาแลกซีอันระยิบระยับ บางสิ่งที่ยากที่จะอธิบายด้วยทฤษฎีที่ใช้ในปัจจุบัน บางสิ่งที่มองไม่เห็นนั้นนักดาราศาสตร์เรียกว่า “สสารมืด” (dark matter) พวกเขาไม่รู้ว่ามันคืออะไร แต่รู้ว่ามันมีอยู่จริงเพราะอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของพวกมันที่กระทำต่อสสารธรรมดาและแสง

ภาพจากหลายความยาวคลื่นของ Abell 520 แสดงการปะทะกันของกระจุกกาแลกซี โดยก๊าซร้อน(สีแดง) ถูกตรวจพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา    ภาพในย่านแสงที่ตามนุษย์มองเห็น(เหลืองและส้ม) โดยกล้องโทรทรรศน์ Canada-France-Hawaii และกล้องโทรทรรศน์ซูบารุ ส่วนสสารส่วนใหญ่แสดงด้วยสีน้ำเงิน Credit: X-ray: NASA/CXC/UVic./A.Mahdavi et al. Optical/Lensing: CFHT/UVic./A.Mahdavi et al.

 

หากได้รับการยืนยัน ผลงานวิจัยชิ้นใหม่นี้สามารถผลักดันนักวิทยาศาสตร์ให้ทบทวนความคิดเดิมเกี่ยวกับพฤติกรรมของสสารมืด หรือแม้แต่ทำให้เกิดสสารมืด  ชนิดใหม่ แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงพูดว่าพวกเขาจะรอการยืนยันเพิ่มเติมก่อนที่จะปรับปรุงแนวคิดมูลฐานเสียใหม่ดังกล่าว

กระจุกกาแลกซีประกอบดวยกาแลกซีหลายร้อยซึ่งยึดโยงกันไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง และจัดเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพ เมื่อกระจุกกาแลกซีชนกัน จะก่อ  ให้เกิดพลังงานปริมาณมหาศาลเป็นอันดับสองรองจากบิ๊กแบง(Big Bang) ที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าเป็นจุดกำเนิดของเอกภพ

กระจุกกาแลกซีประกอบด้วยสามองค์ประกอบหลัก

1.กาแลกซีที่ประกอบไปด้วยดาวฤกษ์ที่มีส่วนประกอบเป็น สสารธรรมดา

2.ก๊าซร้อน

3. สสารมืด

เลนส์ความโน้มถ่วง กับองค์ประกอบทั้งสามของกระจุกกาแลกซี โดยส่วนฮาโลจะครอบคลุมกระจุกกาแลกซีรวมทั้งก๊าซไว้ภายใน แล้วทั้งหมดก็ทำหน้าที่เป็นมวลขนาดใหญ่ที่สามารถบิดอวกาศหรือทางเดินของแสงได้ Sourc : Bell Lab

กลุ่มสสารมืดขนาดใหญ่ เรียกว่า ฮาโล(halo) ที่มีมวลมากพอที่จะทำให้อวกาศบิดเบี้ยวและทำให้ทางเดินของแสงเบี่ยงเบน ปรากฎการณ์ดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์เรียกว่า เลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) วิธีการดังกล่าวช่วยให้นักวิทยาศาสตร์พบแกนกลางของกระจุกกาแลกซีที่กำลังประสานงากัน Abell 520   น่าประหลาดใจเป็นอย่างยิ่ง บริเวณใจกลางของเทหวัตถุขนาดยักษ์นี้อุดมไปด้วยสสารมืดและก๊าซร้อน แต่กลับไม่มีกาแลกซีที่สามารถมองเห็นได้เลย

ทฤษฎีในปัจจุบันทำนายว่า สสารมืดและกาแลกซีสามารถอยู่ร่วมกันได้แม้แต่ภายในการปะทะกันอย่างรุนแรงของโครงสร้างขนาดใหญ่ เพราะพวกมันล้วนเชื่อมโยงกันไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง แต่สำหรับก๊าซร้อนนั้น มันจะถูกฉุดลากไปด้านหลังเพราะก๊าซร้อนจะรู้สึกถึงแรงฉุดลากระดับเอกภพซึ่งคล้ายกับแรงต้านของอากาศ นี่เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พบว่าเกิดขึ้นภายในกระจุกกาแลกซี Bullet เช่นกัน

กระจุกกาแลกซี Bullet เส้นสีเขียวแสดงการกระจายตัวของสสาร เทียบกับก๊าซที่เปล่งรังสีเอกซ์(สีชมพู) source: http://homepage.mac.com/dtrapp/chemGraphics.f/Bullet_darkmatter.jpg

กาแลกซีที่สูญหายของ Abell 520 ถูกพบภายในอีกส่วนหนึ่งที่แทบไม่มีหรือมีสสารมืดอยู่น้อยมาก อย่างไรและทำไมสสารมืดกับสสารธรรมดาจึงแยกออกจากกัน ยังคงเป็นปริศนาให้นักวิทยาศาสตร์ต้องขบคิดกันต่อไป

นักวิจัยหลายคนเสนอคำอธิบายที่เป็นไปได้สองข้อ แต่ทั้งสองล้วนยังมีข้อบกพร่องอยู่

คำอธิบายแรก กาแลกซีถูกลากออกมาจากฮาโลของสสารมืดโดยการดีดกลับอันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วง อย่างไรก็ดีการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ยังล้มเหลวใน   การจำลองปรากฎการณ์ดีดกลับที่แรงพอจะทำให้เกิดการแยกห่างจากกันตามที่พบจริง

คำอธิบายที่สองคือ มีรูปแบบอื่นๆ ของสสารมืดที่ทำอันตรกิริยากับสสารมืดด้วยกัน แตกต่างออกไป แต่ความเป็นไปได้มีจะสสารมืดจะมีอันตรกิริยาอย่างอื่นต่อกันนั้นยังคงเป็นปริศนา

อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์หลายคนยังคงรอคอยข้อมูลยืนยันด้วยความรอบคอยอย่างที่สุด

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

 

พายุสุริยะทำให้ดาวอังคารขาดน้ำ

Sun's Temper Blamed for Loss of Water on Mars

 

September 6th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

ดาวอังคารเคยเปียกชุ่มเมื่อนานมาแล้ว แต่วันนี้กลับแห้งผากเหลือเพียงน้ำแข็งที่หลบซ่อนอยู่ใต้ผิวดาวและบริเวณขั้ว  นักวิทยาศาสตร์ต่างก็สงสัยมานานแล้วว่า    น้ำบนดาวอังคารหายไปไหน ข้อมูลจากดาวเทียมสำรวจชี้ว่า น้ำอาจถูกพาออกไปในอวกาศเมื่อนานมาแล้วด้วยสายลมอันรุนแรงของพายุสุริยะ(solar storm)
แม้ว่าปัจจุบันดาวอังคารจะแห้งแล้งและมีแต่ฝุ่น แต่หลักฐานที่พบในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา รวมทั้งภาพถ่ายแสดงร่องรอยธารน้ำและหุบเขาขนาดใหญ่ ตลอดจน      องค์ประกอบทางเคมีของหินแร่บนดาวอังคาร ชี้ว่าดาวอังคารเคยเป็นพิภพที่มีน้ำท่าอุดมสมบูรณ์ นักวิทยาศาสตร์หลายคนคาดว่าการที่น้ำหายไปจากชั้นบรรยากาศของดาวอังคารอาจเป็นเพราะลมสุริยะ (solar wind)

 เนื่องจากดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่มีสนามแม่เหล็กไม่เข้มข้นนักจึงถูกลมสุริยะพุ่งเข้าปะทะจน

magnetopause อยู่ใกล้ผิวดาวมาก Courtesy NASA/JPL-Caltech

 

ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่แทบไม่ได้รับการปกป้องจากสนามแม่เหล็ก ดังนั้นเมื่อลมสุริยะและอนุภาคพลังงานสูงพุ่งเข้าปะทะกับชั้นบรรยากาศของมันโดยตรง   ผลการศึกษาในอดีตพบว่าโมเลกุลหรืออะตอมของออกซิเจน (อันเป็นส่วนประกอบตั้งต้นของโมเลกุลน้ำ)   เมื่อถูกชนโดยอนุภาคพลังงานสูงเหล่านั้นจะกลายเป็นไอออนและถูกพาออกสู่อวกาศ อย่างไรก็ตามกระแสไออนที่หนีออกไปก็ยังไม่เพียงพอที่จะอธิบายการหายไปของน้ำทั้งหมด

ถ้าดาวอังคารยังมีน้ำอยู่ ก็จะเป็นดังภาพนี้ Credit: NASA/Greg Shirah

 

เมื่อเดือนธันวาคมปีที่แล้ว ผลกระทบจากการปะทุของอนุภาคพลังงานสูงบนดวงอาทิตย์ที่เรียกว่าการลุกจ้าบนดวงอาทิตย์(solar flares) หลายครั้ง ในด้านตรงข้ามกับโลกถูกบันทึกโดยยานอวกาศทั้งสี่ลำที่กระจายอยู่ ได้แก่ Mars Express, Venus Express กับ GEOS ของนาซา และ SOHO ขององค์การอวกาศยุโรป อุปกรณ์ตรวจวัดของดาวเทียมทั้งสี่สามารถวัดอนุภาคมีประจุที่เรียกว่าพลาสมาซึ่งออกมาจากดวงอาทิตย์อย่างสม่ำเสมอ

ข้อมูลที่เก็บได้จากดาวเคราะห์แดงในช่วงปีที่แล้วโดยยาน Mars Express แสดงให้เห็นว่ามีออกซิเจนไอออนปริมาณมากกว่าค่าเฉลี่ยหนีออกไปในอวกาศ  หากเหตุการณ์แบบนี้เกิดขึ้นเป็นประจำมาตลอดหลายพันล้านปี มันก็มากพอที่จะทำให้ดาวอังคารขาดน้ำได้

แม้ว่าตำแหน่งที่เกิดการลุกจ้า(flare) จะไม่ได้เกิดในแนวตรงตามรัศมีของดวงอาทิตย์มายังดาวเคราะห์

แต่เพราะสนามแม่เหล็กแบบเกลียว อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ก็สามารถเดินทางมาปะทะกับ

ดาวเคราะห์หรือเครื่องวัดที่อยู่ในแนวเส้นแรงแม่เหล็กเดียวกัน credit: sprg.ssl.berkeley.edu

 

ข้อมูลยังบ่งบอกอีกว่าการลุกจ้าบนดวงอาทิตย์(solar flare) ที่ด้านตรงข้ามโลก สามารถส่งผลกระทบต่อสภาพอวกาศ(space weather) ของดาวเคราะห์ซึ่งไม่ได้อยู่ในแนวรัศมีจากบริเวณที่เกิดการลุกจ้าสู่ดาวเคราะห์เสมอไป   ดังที่นักวิทยาศาสตร์ทราบกันดี  ขณะที่การลุกจ้าบนดวงอาทิตย์และอนุภาคพลังงานสูงจาก        ดวงอาทิตย์(SEP) ถูกรายงานการพบหลายต่อหลายครั้งโดยดาวเทียมที่โคจรรอบๆ โลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ แต่นี่นับเป็นครั้งแรกที่อันตรกิริยาของพลาสมาจากดวงอาทิตย์สามารถถูกบันทึกพร้อมๆ กันจากหลายจุดในระบบสุริยะ

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

วงแหวนไฟฟ้าดาวเสาร์

Mysterious Twist Found in Saturn's Electric Ring

 

September 6th, 2007

Adapted from : www.space.com

โครงสร้างคล้ายโดนัทซึ่งเกิดจากอนุภาคอุณหภูมิสูงที่ถูกดักไว้รอบๆ ดาวเสาร์ ถูกเบนจนผิดรูปร่าง
กระแสวงแหวน(ring current) ที่พบรอบๆ โลก ถูกพบในระบบดาวเสาร์เช่นกัน แต่ที่ดาวเสาร์กลับมีรูปร่างไม่สมมาตร Don Mitchell นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยจอห์นส ฮอปกินส์(Johns Hopskins University) ผู้มีส่วนในการวิเคราะห์ภาพที่ส่งมาจากยานอวกาศคาสสินี กล่าวว่า “มันน่าแปลกมากที่กระแสวงแหวนไม่สมมาตร” “เราคิดว่าลมสุริยะกำลังเป่ากระแสวงแหวนเหล่านั้นให้มีรูปร่างเหมือนกับถุงลมแสดงทิศทางลม(windsock)”

ดาวเคราะห์กับสนามแม่เหล็กของมันสามารถดักจับอนุภาคพลังงานสูงไว้ทำให้เกิดเมฆไฟฟ้าขนาดยักษ์ที่เรียกว่า กระแสวงแหวน   ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า กระแสวงแหวนของโลกประกอบขึ้นจากไอออนของไฮโดรเจนและพบได้ขณะเกิดการลุกจ้าบนดวงอาทิตย์ (solar flare)    ส่วนของดาวเสาร์กลับประกอบด้วยออกซิเจนและปรากฎอยู่ตลอดเวลา

Ring Current ของโลก source : http://cse.ssl.berkeley.edu/impact/about_luhmannArticle.html

ดวงจันทร์  Enceladus  ของดาวเสาร์มีส่วนเกี่ยวข้องกับชนิดของไอออน  เนื่องจาก electric halo   ของดาวเสาร์ประกอบไปด้วยไอน้ำที่ถูกพ่นออกมาจากผิวดวงจันทร์ ซึ่งเป็นการเติมไอออนออกซิเจนและไฮโดรเจนเข้าไปให้กระแสวงแหวน(ring current) และเนื่องจากออกซิเจนมีน้ำหนักมากกว่าไฮโดรเจน วงแหวนกระแสของดาวเสาร์จึงสามารถบิดสนามแม่เหล็กและทำให้รูปร่างผิดปกติ เหมือนกับออกซิเจนเป็นหินหนักๆ ซี่งกำลังถ่วงโซ่(เส้นสนามแม่เหล็ก) อยู่นั่นเอง
 

ภาพจากยานอวกาศคาสสินีแสดงการปลดปล่อยพลังงานจาก ring current ของดาวเสาร์ บางส่วนของวงแหวนที่ไม่สมมาตรโคจรรอบดาวเสาร์ด้วยคาบประมาณ  10 ชั่วโมง 47 นาที Credit: NASA

นอกจากนี้สิ่งผิดปกติคือ “กลุ่ม” อนุภาคที่ถูกทำให้มีประจุภายในวงแหวนสามารถโคจรรอบดาวเสาร์ด้วยอัตราเดียวกันครบรอบภายในเวลา 10 ชั่วโมง 47 นาที ภาพจากยานอวกาศคาสสินี(Cassini) แสดงกลุ่มอนุภาคที่เรืองแสงโคจรรอบดาวเสาร์ภายในระยะ 485,000 และ 1,000,000 กิโลเมตร จากผิวดาว แต่นักดาราศาสตร์ไม่ได้อธิบายว่าทำไมจึงเกิดขึ้นหรือเคลื่อนที่ได้เร็วนัก

 

 

Ring current ของโลกจากบริเวณเหนือขั้วเหนือ เส้นสีขาวแสดงการวางตัวและตำแหน่งของโลก วงแหวนไม่ได้หมุนไปรอบๆ ดลก
แต่อยู่กับที่เมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ Credit: NASA

“ดาวเสาร์เป็นดาวที่โคจรรอบตัวเองได้เร็วมาก กลุ่มอนุภาคดังกล่าวดูจะถูกแขวนอย่างหลวมๆ ไปกับดาวเสาร์แล้วยังโคจรตามไปด้วย” “มันอาจจะเชื่อมต่อกับกระแสวงแหวน แต่เรายังไม่รู้แน่ชัด”

Stamatios Krimigis นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ ผู้ร่วมวิเคราะห์ภาพกำลังเป็นตัวแทนกลุ่มนักวิจัยเพื่อเสนอผลงานนี้ภายในการประชุม European Planetary Science สหพันธรัฐเยอรมัน

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

ดาวเคราะห์น้อยประหลาดทำนักวิทยาศาสตร์งงงัน

Strange Asteroids Baffle Scientists

 

September 5th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

หินอวกาศสองก้อนภายในขอบนอกของแถบดาวเคราะห์น้อย (asteroid belt)   ที่วางตัวอยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี   อาจประกอบด้วยแร่ที่ทำให้พวกมันกลายดาวเคราะห์น้อยชนิดใหม่หรือไม่ก็เศษซากที่มาจากพิภพขนาดเล็ก

แผนที่แสดงความสูงต่ำของภูมิประเทศบนผิวดาวเคราะห์น้อย Vesta ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นหนึ่งในแหล่งกำเนิดหินบะซอลท์ภายในแถบดาวเคราะห์น้อย งานวิจัยล่าสุดกลับแย้งว่าดาวเคราะห์น้อยที่มีหินบะซอลท์หรือแร่ธาตุไม่จะเป็นต้องมาจาก Vesta เสมอไป
Credit: P. Thomas (Cornell University), B. Zellner (Georgia Southern University) and NASA

Rene Duffard และคณะนักวิจัย จากสถาบันแห่งฟิสิกส์ดาราศาสตร์อันดาลูเซีย (Institute of Astrophysics of Andalusia) แกรนาดา ประเทศสเปน วิเคราะห์ข้อมูลแสง(photometric data) จากโครงการสำรวจท้องฟ้า Sloan Digital Sky Survey (SDSS) แล้วพบว่าดาวเคราะห์น้อย (7472) Kumakiri กับ (10537) 1991 RY16 มีหินบะซอลท์บนพื้นผิว อันเป็นแร่หายากสีเทา-ดำที่พบได้มากในเปลือกแข็ง(crust) ของโลกและดาวเคราะห์วงในดวงอื่นๆ

หินบะซอลท์ดังกล่าวยังสามารถพบได้ในดาวเคราะห์น้อย Vesta เทหวัตถุที่ใหญ่เป็นอันดับ 3 ภายในแถบดาวเคราะห์น้อย การมีอยู่ของหินบะซอลท์เป็นหลักฐานที่ชี้ว่าเทหวัตถุนั้นมีขนาดใหญ่พอที่จะทำให้เกิดความร้อนภายในจนหลอมเหลวหินหรือโลหะภายใน เมื่อหินหรือโลหะเหลวถูกผลักออกมาบนเปลือกนอกก็จะเย็นตัวลงและกลายเป็นหินบะซอลท์

แสดงการก่อกำเนิดดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ที่มีกระบวนการสร้างความร้อนภายใน (internal heating) ซึ่งจะทำให้เกิดชั้นหินแตกต่างกันออกไป โดยแกนกลางเป็นเหล็กและนิกเกิล ขณะที่เปลือก(crust) กับแมนเทิล(mantle) จะประกอบขึ้นจากบะซอลท์และโอลิวีน ตามลำดับ

Credit: Ruth Zlethe

จวบจนบัดนี้ดาวเคราะห์น้อยที่มีหินบะซอลท์ทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นเศษชิ้นส่วนที่หลุดออกมาจากดาวเคราะห์น้อย Vesta เมื่อปี 2544 นักวิทยาศาสตร์พบ (1459)Magnya วัตถุที่อยู่บริเวณของแถบดาวเคราะห์น้อยซึ่งมีหินบะซอลท์เป็นส่วนประกอบเพียงแต่มีองค์ประกอบทางเคมีแตกต่างกับหินบะซอลท์ใน Vesta เพียงเล็กน้อย ซึ่งชี้ว่ามันไม่ได้แยกออกมาจากดาวเคราะห์น้อย Vesta แต่อย่างใด

การขาดแคลนหินบะซอลท์และแร่ olivine ภายในวัตถุในแถบดาวเคราะห์น้อยถือเป็นปริศนาอันยาวนานของนักวิทยาศาสตร์ แร่ธาตุสองชนิดจะก่อตัวได้แต่ภายในเปลือก(crust) และแมนเทิล(mantle) ของเทหวัตถุขนาดใหญ่อย่าง Vesta หรือที่ใหญ่กว่าเท่านั้น ตามทฤษฎีทำนายว่ามีดาวเคราะห์น้อยมากกว่าครึ่งของดาวเคราะห์น้อยในบริเวณดังกล่าวควรประกอบด้วยสารเหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งชนิด

ลาวาที่ออกมาจากปากปล่องภูเขาจะค่อยๆ เย็นตัวแล้วกลายเป็นหินบะซอลท์ source:

 http://volcanoes.usgs.gov/Products/Pglossary/basalt.html

แร่ทั้งสองล้วนเป็นของหายาก ดังนั้นการค้นพบแร่ทั้งสองชนิดบนเทหวัตถุเดียวกันจึงเป็นเรื่องยากยิ่งกว่า ประมาณร้อยละ 99 ของแร่ธาตุที่เราคาดว่าจะพบภายในแถบดาวเคราะห์น้อยหายไป คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งคือ เทหวัตถุต้นกำเนิด Kumakiri กับ 1991 RY 16 ถูกฉีกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยแล้วชนกันเอง      ครั้งแล้วครั้งเล่าจนเล็กลงเล็กลงแล้วจึงถูกกวาดออกไปนอกระบบสุริยะ

Duffard กล่าวว่า “เราจำเป็นต้องสังเกตวัตถุทั้งสองภายในย่านรังสีอินฟราเรดความยาวคลื่นต่ำ(near-infrared) เพื่อยืนยันว่าพวกมันมีผิวที่เป็นหินบะซอลท์     “ถ้าใช่เราจะต้องคิดดูว่าพวกมันมาจากไหนและชะตากรรมของแหล่งกำเนิดนั้นเป็นอย่างไร แต่ถ้าไม่ เราก็จะได้ดาวเคราะห์น้อยชนิดใหม่” งานวิจัยนี้จะถูกนำเสนอในการประชุมวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์วิทยาแห่งยุโรป (European Planetary Science Congress) ใน Potsdam สหพันธรัฐเยอรมัน

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

ดาวนิวตรอนที่ใกล้โลกที่สุด

Astronomers Find Closest Neutron Star

 

September 5th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

นักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์สวิฟต์(Swift) ตรวจพบดาวนิวตรอนที่ห่างจากโลกประมาณ 250 ถึง 1000 ปีแสง จากโลก ทำให้ดาวนิวตรอนดวงนี้นับเป็นดาวนิวตรอนที่ใกล้โลกที่สุดเท่าที่เคยรู้จัก

ภาพจำลองของ ดาวนิวตรอนโดดเดี่ยว(isolated neutron star) ดาวนิวตรอนที่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับซากซูเปอร์โนวา เทหวัตถุคู่หู หรือแม้แต่พัลซาร์คลื่นวิทยุ Credit: Casey Reed/Penn State University

ดาวนิวตรอน นี้มีชื่อชั่วคราวว่า Calvera ที่ได้ชื่อตามวายร้ายจากภาพยนตร์เรื่อง เจ็ดเสือแดนสิงห์(The Magnificent Seven) อยู่ภายในกลุ่มดาวหมีเล็ก(Ursa Minor) เป็นดาวนิวตรอนโดดเดี่ยว(isolate neutron star)ดวงที่แปด ที่ถูกค้นพบ โดยทั้งเจ็ดดวงก่อนหน้านี้ถูกจัดให้อยู่ในกลุ่ม The Magnificent Seven

ดาวนิวตรอนคือสิ่งที่หลงเหลือจากซูเปอร์โนวา ซึ่งมีมวลน้อยเกินกว่าจะวิวัฒนาการไปเป็นหลุมดำ แต่ก็มากพอที่ก๊าซและฝุ่นจะยุบตัวลงกลายเป็นวัตถุความหนาแน่นสูง เรืองแสง ขนาดเพียงไม่กี่กิโลเมตรแต่ถ้าสามารถตักเนื้อสารของดาวนิวตรอนออกมาได้หนึ่งช้อนชาจะมีน้ำหนักนับล้านตัน ส่วนดาวนิวตรอนโดดเดี่ยวเป็นดาวนิวตรอนที่ไม่มีซากวัสดุที่ถูกซูเปอร์โนวาเป่ากระจายไปในอวกาศ เทหวัตถุคู่ หรือพัลซาร์คลื่นวิทยุ

โครงสร้างภายในที่เป็นไปได้ตามทฤษฎีของดาวนิวตรอน

Credit: F. Weber J.Phys. G27 (2001) 465

 

Robert Rutledge จากมหาวิทยาลัยแมคกิล (McGill University)  ในมอนทรีออล  รัฐควิเบค  แคนาดา  สนใจแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ เขาเปรียบเทียบบัญชีของแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ 18,000 ดวง  จากดาวเทียม  German-American ROSAT  ซึ่งเก็บข้อมูลในช่วงปี พ.ศ. 2533 ถึง 2542    กับบัญชีเทหวัตถุที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า รังสีอินฟราเรด และคลื่นวิทยุ เขาพบว่าข้อมูลจาก ROSAT เทหวัตถุ  1RXS J141256.0+792204   ไม่ได้ปรากฎอยู่ในบัญชีเทหวัตถุในย่านความถี่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นเลย

กลุ่มนักวิจัยจึงเล็งกล้อง Swift ไปที่วัตถุดังกล่าวเมื่อเดือนกันยานยน 2549 พบว่ามันยังอยู่ที่นั่นและเปล่งรังสีเอกซ์ออกมาเหมือนเมื่อทศวรรษที่แล้ว ผลการสังเกตการณ์นี้ช่วยให้สามารถระบุพิกัดของเทหวัตถุนี้ได้แม่นยำขึ้น เพื่อแสดงให้เห็นว่ามันไม่ได้เกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิดพลังงานแหล่งอื่นเลย พวกเขาใช้กล้องโทรทรรศน์ Gemini North ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8.1 เมตร บนเกาะฮาวาย กับกล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์จันทรา(Chandra X-ray Observatory) นอกจากนี้ยังช่วยยืนยันว่าเทหวัตถุดังกล่าวดูเหมือนจะเป็นดาวนิวตรอน

ดาวนิวตรอนโดดเดี่ยว RX J185635-3754

Credit : F. Walter(State University of New York at Stony Brook) and NASA

Rutledge กล่าวว่าไม่มีทฤษฎีอื่นใดที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางวำหรับเทหวัตถุที่สว่างภายในย่านรังสีเอกซ์และริบหรี่ในช่วงแสงที่ตามนุษย์มองเห็น(visible light) อย่าง Calvera อีกทั้งไม่รู้ชนิดของดาวนิวตรอนดวงนี้ด้วย Calvera เป็นตัวอย่างอันแปลกประหลาดของวัตถุในกลุ่ม “ดาวนิวตรอน” หรือมันอาจจะเป็นดาวนิวตรอนชนิดใหม่ เป็นตัวแรกในกลุ่มที่ถูกค้นพบ

นอกจากนี้ตำแหน่งของ Calvera ยังอยู่เหนือระนาบกาแลกซีทางช้างเผือกขึ้นไปซึ่งนับเป็นปริศนาข้อหนึ่งด้วย แต่นักวิจัยคิดว่าดาวนิวตรอนคือซากดาวฤกษ์ที่ก่อนจะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา มันอาจจะพึ่งเดินทางร่อนเรออกมาจากระนาบแล้วมาถึงพิกัดปัจจุบัน
เนื่องจาก Calvera มีความสว่างสูงและอาจจะอยู่ใกล้โลกมาก มันจึงอาจเป็นเป้าสำรวจสำหรับการสังเกตการณ์หลากหลายรูปแบบ ราวกับว่า Calvera เป็นยอดภูเขาน้ำแข็งแห่ง ดาวนิวตรอนโดดเดี่ยว(isolated neutron star)

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

เอกภพส่วนที่เหลืออยู่ที่ไหน

Greatest Mysteries: Where is the Rest of the Universe?

September 4th, 2007

Adapted from : www.space.com

นักวิทยาศาสตร์ที่กำลังพยายามสร้างบัญชีโดยละเอียดของสสารและพลังงานภายในเอกภพ พบกับปัญหาใหญ่เมื่อส่วนใหญ่ของพวกมันหายไป เพียงร้อยละ 4 ของสสารและพลังงานในเอกภพเท่านั้นที่ถูกค้นพบ ที่เหลืออีกร้อยละ 96 ยังคงสาบสูญ แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงค้นหาภายในอวกาศไกลโพ้นและส่วนลึกสุดหยั่งของโลกเพื่อไขปริศนาดำมืดสองข้อ

แสดงการดึงรั้งและผลักออกของระหว่างสสารมืดกับพลังงานมืด

Credit: NASA/ESA/A. Feild/STScI

ข้อที่ 1 สสารที่หายไป

สมการอันเป็นที่รู้จักของไอน์สไตน์ "E=mc^2" อธิบายว่าพลังงานกับสสารเป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน ภายในแผนที่เอกภพ พลังงาน-สสาร ถูกรวมไว้ด้วยในค่าความหนาแน่นพลังงาน(energy density) บ่งชี้ว่านอกจากมวลที่ตรวจวัดได้แล้วมากกว่านั้นยังมีสสารมืด(dark matter) ซึ่งไม่สะท้อนหรือหักเหแสงเลย
หลักฐานเบื้องต้นสำหรับสสารลึกลับถูกค้นพบเมื่อ 75 ปีก่อน เมื่อนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์พบความวุ่นวายสับสนของกาแลกซีหลายแห่ง กระจุกกาแลกซีมีแรงโน้มถ่วงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงมากเกินกว่ามวลที่มองเห็นหรือตรวจวัดได้จริง แล้วมวลส่วนเกินที่พบล่ะมาจากไหน ทั้งๆ ที่มวลส่วนเกินเหล่านั้นไม่สามารถตรวจวัดได้ด้วยวิธีการทางแสง นักวิทยาศาสตร์จึงเรียกมวลนั้นว่า “สสารมืด”(dark matter)

หลักฐานอื่นที่แสดงการมีอยู่ของสสารมืดคือปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) คล้ายกับเหตุการณ์ที่แสงผ่านเข้าไปในแก้วแล้วหักเห วัตถุมวลมากอย่างดวงอาทิตย์สามารถเบี่ยงเบนทางเดินของแสง แต่กลุ่มสสารมืดขนาดยักษ์สามารถสร้าง “ฟอง”   ภายในอวกาศซึ่งสามารถบิดหรือทำสำเนาแสงจากกาแลกซีที่อยู่ด้านหลังเลนส์ความโน้มถ่วง เลนส์ความโน้มถ่วงเป็นหลักฐานอีกชิ้นหนึ่งที่เปิดเผยร่องรอยของมวลที่มองไม่เห็นภายในกระจุกกาแลกซี Bullet เช่นเดียวกับวงแหวนรอบๆ กระจุกกาแลกซีที่กำลังปะทะกันที่ชื่อ ZwC10024+1652

วงแหวนลึกลับของสสารมืดเหนือกระจุกกาแลกซี ZwCI0024+1652 หนึ่งในหลักฐานชิ้นสำคัญที่แสดงการมีอยู่ของสสารมืด

 นักดาราศาสตร์คิดว่าวงแหวนสสารมืดเกิดจากการชนระหว่างกระจุกกาแลกซีขนาดยักษ์สองดวง

Credit: ESA/Hubble

ทั้งๆ ที่หลักฐานอันน่ากลัว ชิ้นส่วนของสสารมืดยังถูกระบุลงไปโดยนักวิจัย นักฟิสิกส์อนุภาคตรวจพบนิวตริโน  (neutrino)   อันเป็นอนุภาคมวลน้อยมากที่ออกมาจากดวงอาทิตย์และแทบไม่ทำปฏิกิริยากับสสารสามัญ  (ordinary matter) นักวิจัยเชื่อว่ามันเป็นองค์ประกอบย่อยที่ประกอบกันเป็นสสารมืดภายในเอกภพ    ทว่านิวตริโนนี้ยังเป็นเพียงบางส่วนของสสารมืดเท่านั้น นักฟิสิกส์คิดว่า WIMP (Weakly Interactive Massive Particle) อาจจะเป็นสสารมืดเกือบทั้งหมด โชคไม่ดี WIMP ยังคงเป็นเพียงแค่ทฤษฎีเท่านั้น

กระจุกกาแลกซี Bullet เกิดจากการชนของกระจุกกาแลกซีสองแห่งแบบที่กระจุกหนึ่งพุ่งเข้าชนอีกกระจุกหนึ่งเหมือนลูกปืนชนผลแอปเปิล ทิศทางการชนอยู่ในแนวสายตาเราจึงมองไม่เห็นกระจุกกาแลกซีทั้งสองแยกกันอย่างชัดเจน Credits: NASA/CXC/CfA, M.Markevitch/STScI, Magellan/U.Arizona, D.Clowe/ESO/WFI

ความคิดที่ว่า  WIMP  เป็นอนุภาคที่มีมวลมาก ไม่เหมือนนิวตริโนที่แทบไม่ชนกับสสารธรรมดาเพื่อทำให้เกิดสัญญาณใดๆ   แต่แนวคิดของ   WIMP  นั้นถือว่า  สามารถชนกับสสารธรรมดาได้ ซึ่งนับเป็นโอกาสที่ดีสำหรับอุปกรณ์ตรวจวัดที่ถูกฝังไว้ในพื้นดินอย่างในเหมือง Soudan ในมินเนโซตา ที่ถูกออกแบบมาเพื่อตรวจหา WIMP โดยเฉพาะ

ปริศนาข้อที่ 2 พลังงานมืด(dark energy)

พลังงานมืดอาจเป็นปริศนาที่ไขยากที่สุด แรงที่มองไม่เห็นหรือตรวจวัดได้ยากนี้เป็นแรงประเภทต่อต้านแรงโน้มถ่วง(anti-gravity) ในระดับกว้าง ซึ่งสามารถแยกกระจุกกาแลกซีให้ห่างออกจากกัน อีกทั้งยังเป็นตัวการที่ทำให้เอกภพขยายตัวอย่างมีความเร่ง ซึ่งยังอธิบายไม่ได้ นักฟิสิกส์คาดว่าพลังงานมืดนี้คิดเป็นร้อยละ 74 ของความหนาแน่นพลังงานในเอกภพ แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะทราบว่ามันทำอะไรได้บ้าง แต่ก็ยังไม่ทราบอยู่ดีว่า มันเป็นอะไรกันแน่

ขณะที่นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์มองลึกเข้าไปในอวกาศเพื่อเก็บเกี่ยวรายละเอียดเกี่ยวกับผลกระทบจากพลังงานมืดให้มากขึ้น นักฟิสิกส์ทฤษฎีกลับมุ่งความสนใจไปที่การอธิบายว่าแรงดังกล่าวทำงานอย่างไร อย่างไรก็ตามปริศนาทั้งสองข้อยังอยู่ในขั้นเริ่มต้นของการไขปริศนายังมีแนวคิดอีกมากให้ได้ถกเถียงกัน

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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

 

ชะตากรรมของรถสำรวจดาวอังคารหลังพายุฝุ่นสงบ

Storm Subsides: Mars Rovers Now Battle Fallout

 

September 4th, 2007

Adapted from : www.space.com

 

พายุฝุ่นที่ปกคลุมดาวอังคารได้จางหายไปหลายสัปดาห์แล้ว แต่หุ่นยนต์รถสำรวจดาวอังคารทั้งสองคัน ยังต้องเผชิญหน้ากับผลที่ตามมาจากฝุ่นภายในชั้นบรรยากาศอันเบาบาง สภาพอันเลวร้ายภายในต้นเดือนสิงหาคมก่อนที่ยานอวกาศ Phoenix จะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเพื่อสำรวจเดินทางไปดาวอังคาร

ภาพถ่ายพายุฝุ่นดาวอังคารโดนนักดาราศาสตร์สมัครเล่น Paul Maxso แห่งเมืองฟินิกส์ มลรัฐอริโซนา สหรัฐอเมริกา พายุบนดาวอังคารคือจุดสว่างสีแดงในภาพ RGB ทางตะวันออกเฉียงเหนือของศูนย์กลางดาว เมื่อวันที่ 23 มิถุนายน แล้วขยายตัวเป็นสี่เท่าในวันที่ 26 มิถุนายน Credit: Paul Maxson

ข้อมูลจากรถสำรวจ Opportunity ที่กำลังอยู่ในสถานะ “ประหยัดพลังงาน” เกือบทั้งหมด ซึ่งนับเป็นสัญญาณอันตราย แม้ว่ารถสำรวจจะสามารถฟันฝ่าสภาพอากาศที่อุดมไปด้วยฝุ่นมาได้ แต่ชั้นฝุ่นสีแดงบางๆ ที่ทับถมอยู่บนแผงเซลล์แสงอาทิตย์กำเนิดพลังงานไฟฟ้าของรถสำรวจทั้งสองขณะที่เกิดพายุฝุ่น เป็นตัวการสำคัญที่บดบังแสงอาทิตย์ได้เทียบเท่ากับในช่วงที่รุนแรงที่สุดของพายุฝุ่นเลยทีเดียว

นักวิทยาศาสตร์ใช้ค่าความทึบแสง(opacity) ที่ค่า 0 หมายถึงสภาพอากาศสดใส แต่ค่าความทึบแสงที่มากขึ้นหมายถึงปริมาณแสงที่ลดลง โดยเฉพาะช่วงที่พายุฝุ่นรุนแรงที่สุดมีค่าความทึบแสงมากกว่า 5

ภาพจากรถสำรวจ Opportunity เมื่อวันที่ 14 มิถุนายน ถึง 19 กรกฎาคม แสดงทัศนวิสัยที่แย่ลงอันเนื่องมาจากค่าความทึบแสงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จากพายุฝุ่น Credit: NASA/JPL-Caltech/Cornell

 

รถสำรวจ Opportunity ถูกออกแบบมาเพื่อให้ทนต่อการโจมตีโดยฝุ่นอยู่แล้ว และตอนนี้ค่าความทึบแสงยังอยู่ที่ประมาณ 3.3 อุณหภูมิที่อุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์จะทำงานได้เป็นปกติคือมากกว่า -40 องศาเซลเซียส หากต่ำกว่านี้แผงวงจรจะหดตัว แตกหักและกระทบต่อชีวิตของรถสำรวจ ทว่าบนผิวดาวอังคารตอนนี้อุณหภูมิเย็นเสียดแทงถึงกระดูกติดลบ 63 องศาเซลเซียส เพื่อต่อสู้กับความหนาวเย็นรถสำรวจจะมีเครื่องทำความร้อนด้วยกัมมันตรังสีขนาดเล็กติดตั้งไว้ภายใน เพื่อรักษาอุณหภูมิและโดยปกติจะเข้าสู่สถานะ “หลับ” เพื่อประหยัดพลังงาน จากข้อมูลรถสำรวจทั้งสองขณะนี้ใช้กำลังไฟมากกว่า 240 วัตต์-ชั่วโมง ต่อวัน เพื่อให้กระแสไฟฟ้าเลี้ยงวงจรอิเลคทรอนิกส์เอาไว้

แผงเซลล์สุริยะของ Spirit ยังคงสะอาดอยู่เมื่อเปรียบเทียบกับเมื่อเกิดพายุ ส่วนของ Opportunity ฝุ่นกลับจับหนายิ่งขึ้น สิ่งที่กลุ่มควบคุมรถสำรวจกำลังคิดอยู่คือ ทำอย่างไรจึงจะลดปริมาณฝุ่นที่จับแผงเซลล์สุริยะให้บางลงได้ อย่างเช่นการเอียงแผงเซลล์สุริยะ เป็นต้น หรือไม่ก็ภาวนาให้เกิดลมที่แรงพอจะเป่าฝุ่นให้หลุดออกไปได้บ้าง

 

ยานอวกาศ Viking 1 ซึ่งลงจอดบนดาวอังคารเมื่อปี ค.ศ. 1976 ที่ Chryse Planitia source : http://physics.uoregon.edu/~jimbrau/astr121/Notes/Chapter10.html

อย่างไรก็ตามการที่รถสำรวจทั้งสองคันยังคงทำงานได้จนถึงบัดนี้ถือเป็นสิ่งอัศจรรย์ เพราะในช่วงแรกกลุ่มผู้ปฏิบัติงานคาดว่ารถสำรวจจะทำงานอยู่ได้เพียงสามเดือนเท่านั้น แต่ตอนนี้ผ่านมาแล้ว 3 ปี 7 เดือน พวกมันก็ยังปฏิบัติหน้าที่ได้เป็นอย่างดี ในวันที่ 1,282 sol (sol คือ หนึ่งวันดาวอังคาร)ของภารกิจหรือ 13 สิงหาคม 2550 ที่ผ่านมา รถสำรวจ Spirit ได้ทำลายสถิติที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ของยาน Viking 2 ได้ทำไว้ และตอนนี้เป็นหุ่นยนตร์สำรวจดาวอังคารที่เก่าแก่มากที่สุดเป็นอันดับ 2 เพียงแต่ Spirit กับ Opportunity ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ แม้ว่าจะมีเครื่องทำความร้อนกัมมันตรังสีก็ตาม นอกจากนี้ Spirit ยังต้องการอีก 959 sols หรือภายในเดือนเมษายน 2553 เพื่อทำลายสถิติยาน Viking

 

เรีบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

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