จากฤดูร้อนสู่ฤดูใบไม้ร่วงบนซีกโลกเหนือดาวเสาร์

 

     กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลกำลังให้มุมมองการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศขนาดมหึมาอันปั่นป่วนของดาวเสาร์ เมื่อฤดูร้อนบนซีกโลกเหนือของดาวเคราะห์กำลังจะผ่านเลยไป ตามที่เห็นในภาพชุดที่ถ่ายในปี 2018, 2019 และ 2020

     Amy Simon นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ดของนาซา กล่าวว่า การเปลี่ยนแปลงในแถบสีเล็กๆ น้อยๆ จากปีสู่ปีนั้นเป็นสิ่งที่น่ามหัศจรรย์ เมื่อดาวเสาร์คืบคลานเข้าสู่ฤดูใบไม้ร่วงในซีกโลกเหนือ เราได้เห็นพื้นที่ขั้วดาวเสาร์และศูนย์สูตรกำลังเปลี่ยนแปลงไป แต่เราก็ยังได้เห็นว่าชั้นบรรยากาศมีความแปรผันในคาบเวลาที่สั้นกว่ามากด้วย Simon เป็นผู้เขียนนำรายงานการสำรวจเหล่านี้เผยแพร่ใน Planetary Science Journal วันที่ 11 มีนาคม

    สิ่งที่เราพบก็คือการเปลี่ยนแปลงสีที่เกิดขึ้นทีละน้อยจากปีสู่ปีบางทีอาจจะเป็นความสูงของเมฆ และลม ซึ่งก็ไม่ได้น่าประหลาดใจที่การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นอย่างไม่ได้หักโหม อย่างที่เราแค่ได้เห็นในช่วงเวลาสั้นๆ ที่สำรวจดาวเสาร์ Simon กล่าว เราคาดถึงการเปลี่ยนแปลงขนานใหญ่ในแต่ละฤดูกาล ดังนั้นนี่จึงกำลังแสดงความคืบหน้าที่ค่อยๆ เข้าใกล้ฤดูกาลใหม่

     ช่วงครีษมายัน(summer solstice) ซีกโลกเหนือของดาวเสาร์เกิดขึ้นในเดือนพฤษภาคม ซึ่งหมายความว่าการสำรวจฮับเบิลตั้งแต่ 2018 ถึง 2020 จะเป็นช่วงกลางฤดูร้อนซีกโลกเหนือดาวเสาร์ ข้อมูลจากฮับเบิลแสดงว่าตั้งแต่ปี 2018 ถึง 2020 ศูนย์สูตรมีความสว่างเพิ่มขึ้น 5 ถึง 10% และลมก็เปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อย ในปี 2018 ลมที่ใกล้ศูนย์สูตรมีความเร็วราว 1600 กิโลเมตรต่อชั่วโมง สูงกว่าที่ยานคาสสินีของนาซาได้ตรวจสอบระหว่างปี 2004 ถึง 2009 เมื่อพบว่ามีความเร็วราว 1300 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ในปี 2019 และ 2020 ลมก็มีความเร็วลดลงจนกลับไปอยู่ในช่วงตามที่คาสสินีพบ ลมของดาวเสาร์ยังเปลี่ยนแปลงตามระดับความสูงด้วย ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงความเร็วที่ตรวจพบน่าจะหมายความว่าเมฆในปี 2018 นั้นมีความลึกมากกว่าที่คาสสินีได้ตรวจสอบราว 60 กิโลเมตร ยังคงต้องการการสำรวจต่อไปเพื่อบอกว่ากำลังเกิดอะไรขึ้น

     ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ดวงที่หกจากดวงอาทิตย์ และโคจรที่ระยะทางประมาณ 1.4 พันล้านกิโลเมตรจากดวงอาทิตย์ มันใช้เวลา 29 ปีโลกเพื่อโคจรครบรอบดวงอาทิตย์ ทำให้แต่ละฤดูกาลบนดาวเสาร์ยาวมากกว่า 7 ปีโลก โลกยังเอียงเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ที่ 23.5 องศา ซึ่งส่งผลต่อปริมาณแสงอาทิตย์ที่แต่ละซีกโลกได้รับเมื่อดาวเคราะห์ของมันเคลื่อนที่ไปตามวงโคจร ระดับพลังงานสุริยะที่แปรผันนี้เองที่เป็นตัวขับดันการเปลี่ยนแปลงฤดูกาลของเรา ดาวเสาร์เองก็เอียงเช่นกัน(27 องศา) ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงฤดูกาลบนพิภพวงแหวนที่ห่างไกล ก็เป็นการเปลี่ยนแปลงปริมาณแสงอาทิตย์ซึ่งอาจเป็นสาเหตุให้มีการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศที่สำรวจพบได้

GIF. 

     เช่นเดียวกับดาวพฤหัสฯ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ ดาวเสาร์เองก็เป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์(gas giant) ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเกือบทั้งหมด แม้ว่าจะมีแกนกลางหินขนาดเล็กอยู่ภายในก็ตาม มีพายุลูกมหึมาซึ่งบางลูกก็ใหญ่พอๆ กับโลก ซึ่งมักจะอุบัติขึ้นจากเบื้องลึกภายในชั้นบรรยากาศ เนื่องจากดาวเคราะห์ที่พบรอบดาวฤกษ์อื่นหลายดวงก็เป็นก๊าซยักษ์ด้วยเช่นกัน นักดาราศาสตร์จึงกระหายที่จะได้เรียนรู้ให้มากขึ้นว่าชั้นบรรยากาศของพิภพก๊าซยักษ์ทำงานอย่างไร

     ดาวเสาร์ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดเป็นอันดับสองในระบบสุริยะ โดยกว้างกว่าโลก 9 เท่า และมีดวงจันทร์ 82 ดวงแล้ว กับระบบวงแหวนที่ตระการตาซึ่งประกอบด้วยน้ำแข็งเป็นหลัก ดวงจันทร์เหล่านี้มี 2 ดวงคือ ไททัน(Titan) และเอนเซลาดัส(Enceladus) ที่ดูเหมือนจะมีมหาสมุทรอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็ง ซึ่งอาจจะค้ำจุนชีวิตได้ ไททันซึ่งเป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ ยังเป็นดวงจันทร์เพียงดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีชั้นบรรยากาศหนาทึบ ซึ่งประกอบด้วยเมฆที่สร้างฝนมีเธนเหลวและไฮโดรคาร์บอนเหลวอื่นๆ ลงบนพื้นผิว สร้างเครือข่ายแม่น้ำ, ทะเลสาบ และทะเล คิดกันว่าส่วนผสมสารเคมีของไททันนั้นคล้ายกับที่พบบนโลกเมื่อหลายพันล้านปีก่อนเมื่อชีวิตเริ่มอุบัติขึ้นมา ปฏิบัติการแมลงปอ(Dragonfly) ของนาซาจะบินข้ามพื้นผิวไททัน ร่อนลงจอดที่ตำแหน่งต่างๆ เพื่อสำรวจหาวัตถุดิบสำหรับชีวิต

     การสำรวจดาวเสาร์เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ OPAL(Outer Planets Atmosphere Legacy) ของกล้องฮับเบิล Simon ซึ่งเป็นผู้นำโครงการ OPAL ด้วยกล่าวว่า OPAL ช่วยให้เราได้สำรวจดาวเคราะห์วงนอกแต่ละดวงด้วยกล้องฮับเบิลทุกๆ ปี ช่วยให้มีการค้นพบใหม่ๆ และเฝ้าดูว่าดาวเคราะห์แต่ละดวงมีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร

 

แหล่งข่าว phys.org : Hubble sees changing seasons on Saturn
                iflscience.com : watch the seasons change on Saturn in this amazing GIF  

กระแสก๊าซไหลออกอาจไม่ใช่ตัวกำกับการเจริญของดาวฤกษ์ทารก

 

ภาพจากศิลปินแสดงดาวฤกษ์ทารก ซึ่งกำลังรวบรวมมวลสารเพื่อเจริญเติบโต แต่ขณะเดียวกัน ก็มีกลไกไอพ่นจากดาวฤกษ์ทารกซึ่งจะผลักก๊าซที่ตกลงมาให้กระจายออก จนกระทั่งหายไปจากสภาพแวดล้อมรอบดาวฤกษ์ทารก ทำให้ดาวฤกษ์หยุดการเจริญเติบโต

     สิ่งที่เราคิดว่าอาจจะหยุดการก่อตัวดาวฤกษ์อาจจะไม่ได้ทำงานได้ดีอย่างที่คิด เมื่อการสำรวจใหม่จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้แสดงว่า ไอพ่นและลมดวงดาว(stellar wind) ที่ไหลออกจากดาวฤกษ์ทารก ไม่ได้หยุดการเจริญเติบโตของดาวได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างที่คาดไว้ นี่สร้างคำถามข้อใหญ่ให้กับแบบจำลองการก่อตัวดาวที่มีอยู่

     การกำเนิดของดาวเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างยาวเมื่อเทียบกับช่วงชีวิตมนุษย์ สิ่งที่เราทำได้ก็คือพยายามหาดาวจำนวนมากที่อยู่แต่ละขั้นตอนของกระบวนการก่อตัวและปะติดปะต่อเข้าด้วยกันราวกับเป็นจิกซอว์ แบบจำลองที่เป็นที่ยอมรับมากที่สุดมีอยู่ว่า เริ่มต้นด้วยคุณต้องมีก้อนวัสดุสารที่หนาทึบภายในเมฆก๊าซเย็น เมื่อมีความหนาแน่นสูงพอ กลุ่มก๊าซหนาทึบนี้จะยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วงเพื่อก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ทารก(protostar) ซึ่งจะเริ่มหมุนรอบตัว การหมุนรอบตัวนี้เป็นสาเหตุให้วัสดุสารรอบๆ มันก่อตัวเป็นดิสก์ ซึ่งจะไหลลงสู่ดาวที่กำลังเจริญราวกับเป็นน้ำที่ไหลลงท่อน้ำทิ้ง เพียงแต่โดนดึงเข้ามาโดยแรงโน้มถ่วงที่ค่อยๆ เพิ่มขึ้น

     แต่มีมวลเดิมในก้อนเมฆเพียง 30% เท่านั้นที่จะถูกผนวกอยู่ในดาว จนกระทั่งบัดนี้ เราก็พอจะมีคำอธิบายที่ดีว่าเพราะเหตุใด กล่าวคือ เมื่อดาวเจริญขึ้น มันจะเริ่มสร้างลมดวงดาว(stellar wind) ที่รุนแรง นอกจากนี้ วัสดุสารที่ตกลงสู่ดาวฤกษ์ทารกจะเริ่มมีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กของดาว ไหลไปตามเส้นแรงสนามแม่เหล็กสู่ขั้ว ที่ซึ่งมันจะถูกยิงออกสู่อวกาศในรูปของไอพ่นพลาสมาคู่หนึ่ง

     กระแสก๊าซที่ไหลออก(outflow) จากกระบวนการทั้งสองรวมกันกลายเป็น กลไกย้อนกลับ ที่สร้างช่องว่างในเมฆก๊าซรอบๆ ดาว ให้มีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ จนสุดท้ายได้กวาดก๊าซวัตถุดิบทั้งหมดทิ้งไป และดาวจะหยุดเติบโต

ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล แสดง กลุ่มดาวนายพราน(Orion) และตำแหน่งของดาวฤกษ์ทารกที่ใช้ในการสำรวจภายในพื้นที่ก่อตัวดาวเชิงซ้อนของกลุ่มดาวนี้ 

     แต่ในการศึกษาดาวฤกษ์ทารก 304 ดวงในพื้นที่ก่อตัวดาวเชิงซ้อนนายพราน(Orion Complex) นักดาราศาสตร์ไม่พบหลักฐานว่ากระแสก๊าซที่ไหลออกได้ถางช่องว่างให้ขยายใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เมื่อดาวเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว Nolan Habel นักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยโทเลโด โอไฮโอ กล่าวว่า ในแบบจำลองการก่อตัวดาวอันหนึ่ง ถ้าคุณเริ่มต้นด้วยช่องว่างขนาดเล็ก เมื่อดาวทารกค่อยๆ เจริญพัฒนาตัวขึ้นมา กระแสก๊าซไหลออกก็จะสร้างช่องว่างที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งก๊าซรอบข้างถูกกวาดทิ้งไปจนหมด เหลือไว้แต่ดาวฤกษ์อยู่อย่างโดดเดี่ยว

     แต่การสำรวจของเราบ่งชี้ว่าช่องว่างไม่ได้ขยายขนาดขึ้น ดังนั้นช่องว่างจึงไม่ได้ใหญ่ขึ้นจนมันผลักมวลทั้งหมดในเมฆทิ้งไป ดังนั้นจะต้องมีกระบวนการอื่นๆ ที่เกิดขึ้นเพื่อกำจัดก๊าซที่ไม่ได้ถูกผนวกไว้ในดาวฤกษ์ทิ้งไป

     การสำรวจใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ ทั้งหอสังเกตการณ์อวกาศเฮอร์เชลและกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ได้ทำโครงการสำรวจพื้นที่เชิงซ้อนนายพราน เพื่อทำบัญชีรายชื่อดาวฤกษ์ทารกหลายร้อยดวง จากนั้น พวกเขาก็ใช้การสำรวจพื้นที่เมฆรอบข้างในช่วงอินฟราเรดใกล้จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล แม้ว่าแสงช่วงตาเห็นจะไม่สามารถเจาะทะลุผ่านก้อนเมฆสร้างดาวได้ แต่ช่วงแสงอินฟราเรดผ่านได้และจึงเป็นเครื่องมือชั้นยอดที่ใช้ตรวจสอบพื้นที่ที่มีก๊าซอยู่อย่างหนาแน่น

      เพื่อพิจารณาการเจริญของช่องว่าง นักวิจัยสำรวจช่องว่างด้วย NICMOS(Near-infrared Camera and Multi-object Spectrometer) และกล้องมุมกว้าง 3(WFC3) ของฮับเบิล การสำรวจทำในระหว่างปี 2008 ถึง 2017 แม้ว่าดาวจะถูกปกคลุมด้วยฝุ่น แต่พวกมันก็เปล่งคลื่นที่ทรงพลังที่กระทบกับผนังของช่องว่าง และกระเจิงออกจากเม็ดฝุ่น อาบช่องว่างในก้อนก๊าซให้สว่างในช่วงอินฟราเรด

     ภาพจากฮับเบิลเผยให้เห็นรายละเอียดของช่องว่างที่เกิดจากดาวฤกษ์ทารกในสถานะวิวัฒนาการที่แตกต่างกัน ทีม Habel ใช้ภาพเพื่อตรวจสอบรูปร่างของโครงสร้างและประเมินปริมาตรก๊าซที่ถูกกวาดออกเพื่อสร้างช่องว่างเหล่านี้ จากการวิเคราะห์ ก็สามารถประเมินปริมาณมวลที่ถูกกวาดทิ้งโดยกระแสไหลออกจากดาวทารกได้

สภาพแวดล้อมรอบดาวฤกษ์ทารกบางส่วนที่สำรวจในการศึกษานี้ ช่องว่างที่ดาวฤกษ์ทารกสร้างขึ้นมาไม่ได้ขยายใหญ่อย่างมีนัยสำคัญจนผลักก๊าซทั้งหมดที่อยู่รอบๆ จนหายไป

     เราพบว่าที่ช่วงสิ้นสุดสถานะดาวฤกษ์ทารก ซึ่งก๊าซเกือบทั้งหมดจากเมฆรอบๆ ได้ตกลงสู่ดาว มีดาวฤกษ์อายุน้อยจำนวนหนึ่งที่ยังคงมีช่องว่างที่ค่อนข้างเล็ก Tom Megeath สมาชิกทีมจากมหาวิทยาลัยโทเลโด กล่าว ดังนั้นความคิดที่ยึดถือกันว่า สิ่งที่กำหนดมวลสุดท้ายของดาว และสิ่งที่ยับยั้งก๊าซไม่ให้ตกลงสู่ดาว ก็คือ ช่องว่างที่ขยายใหญ่ขึ้นจนกวาดก๊าซทิ้งไปจนหมดนั้น ไม่สอดคล้องกับข้อมูลที่นี่

     แม้ว่ายังเป็นไปได้ที่ลมดวงดาวและไอพ่นพลาสมาจะแสดงบทบาทบางอย่างในการก่อตัวดาว แต่บทบาทนั้นก็ดูจะไม่ได้สำคัญอย่างที่เราเคยคิดไว้ เป็นไปได้ที่กระแสก๊าซไหลออกความหนาแน่นสูงกว่าและไหลช้ากว่า อาจเป็นต้นเหตุ เป็นกลไกที่คล้ายกันแต่ใช้เวลานานกว่าที่จะกวาดช่องว่างขึ้น แต่ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะบอกเช่นนั้นถ้าปราศจากการสำรวจในรายละเอียดที่มากขึ้น งานวิจัยของทีมเผยแพร่ใน Astrophysical Journal และเผยแพร่ออนไลน์ใน arXiv

     กล้องโทรทรรศน์ในอนาคตอย่างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ ซึ่งมีกำหนดส่งในเดือนตุลาคมปีนี้ จะตรวจสอบกระบวนการก่อตัวดาวฤกษ์ทารกได้ลึกขึ้น การสำรวจสเปคตรัมจากกล้องเวบบ์จะสำรวจพื้นที่ส่วนในของดิสก์ที่ล้อมรอบดาวทารกในช่วงอินฟราเรด มองหาไอพ่นที่มาจากแหล่งที่อายุน้อยที่สุด กล้องเวบบ์ยังช่วยนักดาราศาสตร์ให้ตรวจสอบอัตราการสะสมก๊าซจากดิสก์เข้าสู่ดาว และศึกษาว่าดิสก์ส่วนในมีปฏิสัมพันธ์กับกระแสก๊าซที่ไหลออกอย่างไร

 

แหล่งข่าว phys.org : Hubble shows torrential outflows from infant stars may not stop them from growing
               sciencealert.com : an unexpected Hubble discovery just changed our understanding of star formation

ฝุ่นจากระบบดาวอังคารอาจทำให้เกิดแสงจักรราศี

 

ความงามของแสงจักรราศีที่เป็นปริศนามายาวนาน หลักฐานใหม่บอกว่ามันอาจจะมาจากดาวอังคาร credit: Mindaugus Gaspa/Shutterstock.com

     จากการศึกษาใหม่บอกว่า ฝุ่นที่อยู่ระหว่างดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา ซึ่งบนโลกเห็นเป็นแสงจักรราศี(zodiacal light) นั้น ส่วนใหญ่อาจจะมาจากดาวอังคาร

     ทีมนักวิจัยจากอเมริกาและเดนมาร์กบอกว่าการตรวจสอบการกระจายของฝุ่นในระบบสุริยะส่วนใน ได้บอกว่าอนุภาคมีกำเนิดจากดาวเคราะห์แดง แต่นักวิจัยคนอื่นๆ ก็ยังแคลงใจ บางส่วนก็เพราะยังคงไม่ชัดเจนว่าวัสดุสารมากมายเช่นนี้จะสามารถหนีจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์แดงได้อย่างไร อนุภาคซึ่งมีขนาด 1 ถึง 100 ไมครอน มีขนาดพอๆ กับความหนาของเส้นผมมนุษย์ ภายใต้สภาวะสำรวจที่ดีเยี่ยม ฝุ่นที่สะท้อนแสงอาทิตย์ได้ดีนี้จะเห็นได้จากโลกเป็นแสงจักรราศี ซึ่งเป็นการเรืองสลัวทรงสามเหลี่ยมตามแนวสุริยวิถี
(ecliptic) ซึ่งจะสว่างที่สุดทันทีที่อาทิตย์ลับฟ้าด้านตะวันตก หรือก่อนอาทิตย์ขึ้นในทางตะวันออก

     มักจะคิดว่าแหล่งหลักๆ ของฝุ่นในแสงจักรราศีนั้นมาจากการชนของดาวเคราะห์น้อยและการแตกเป็นชิ้นของดาวหาง แต่การค้นพบแบบเงียบๆ โดยยานจูโนของนาซา ดูเหมือนจะเปลี่ยนแนวคิดนี้แบบหกคะเมน ระหว่างทางที่ไปยังเป้าหมายดาวพฤหัสฯ จูโนต้องเดินทางเข้าสู่แถบดาวเคราะห์น้อย(asteroid belt) เสียก่อน จากนั้นก็ย้อนกลับมาที่โลกเพื่อเร่งความเร็ว และสุดท้ายก็เดินทางออกห่างไปอีกครั้ง ในขณะที่เดินทางในพื้นที่ระหว่างวงโคจรโลกกับแถบดาวเคราะห์น้อย กล้องติดตามดาว(star tracker camera) ของจูโน ซึ่งถ่ายภาพทุกๆ หนึ่งในสี่ของวินาที ออกแบบโดย John Leif Jorgensen จากมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์ก ก็พบเส้นแสงปริศนามากมาย

ภาพจากศิลปินแสดงยานจูโน แผงสุริยะของยานมีขนาดใหญ่(พื้นที่รวม 60 ตารางเมตร) เพื่อสร้างพลังงานให้กับยานจากตำแหน่งที่ไกลจากดวงอาทิตย์ออกไปมาก แต่ก็ยังเหมือนกับว่าจะสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นได้

     Jorgensen กล่าวในแถลงการณ์ว่า เราคิดว่านี่มันผิดปกติแล้ว ภาพดูคล้ายมีใครสะบัดผ้าที่อมฝุ่นเขรอะออกมา ทีมจูโนยังกังวลกระทั่งว่าถังเชื้อเพลิงอาจจะกำลังรั่วออกมา แต่การวิเคราะห์ในรายละเอียดเผยให้เห็นว่าพวกมันเป็นเศษซากที่มีขนาดเล็กกว่ามิลลิเมตร กระเด็นออกจากยานเมื่อเม็ดฝุ่นขนาดจิ๋วชนเข้ากับด้านหลังของแผงสุริยะขนาดยักษ์ของยานจูโน ด้วยความเร็ว 16,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง  

     ด้วยการนับจำนวนการชนจิ๋วเหล่านี้จากกล้อง ก็เป็นครั้งแรกที่ Jorgensen และเพื่อนร่วมงานสามารถบอกได้ว่าฝุ่นจักรราศีที่ระยะทางต่างๆ จากดวงอาทิตย์มีอยู่มากน้อยแค่ไหน พวกเขาเผยแพร่ผลสรุปใน Journal of Geophysical Research: Planets มันเป็นรายงานที่มหัศจรรย์ Peter Jenniskens นักวิจัยอุกกาบาตจากสถาบันเซติ ให้ความเห็น

     Stanley Dermott จากมหาวิทยาลัยฟลอริดาบอกว่าเขาก็ตื่นเต้นที่ได้รับรู้ว่าแผงสุริยะขนาดใหญ่เหล่านี้ก็อาจเป็นตัวตรวจสอบฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์ที่ดีที่สุดเท่าที่จะมีได้ พวกมันอาจจะเปิดหน้าต่างบานใหม่ในการสำรวจระบบสุริยะ ในความเป็นจริงแล้ว เครื่องตรวจจับฝุ่นที่ละเอียดอ่อนที่สุดเท่าที่เคยบินออกสู่อวกาศมาก็ยังค่อนข้างเล็กและดักได้แค่เพียงอนุภาคที่เล็กกว่าไมครอนจำนวนมากเท่านั้น แผงสุริยะขนาดมหึมาของจูโน(โดยรวมมีพื้นที่ 60 ตารางเมตร) นั้นใหญ่พอที่จะดักเม็ดฝุ่นจักรราศีที่มีขนาดใหญ่กว่า

จุดสีดำระบุจำนวนของการตรวจจับฝุ่นอวกาศในระหว่างการเดินทางของปฏิบัติการจูโน ซึ่งแสดงว่าฝุ่นกระจายอยู่กันอย่างรก่อนที่จะผ่านไปไกลจากดาวอังคาร ยกเว้นแต่ในช่วงที่เข้าใกล้ดาวหาง

     และจากข้อมูลของจูโน ผู้เขียนสรุปว่าอนุภาคฝุ่นจักรราศีโคจรรอบดวงอาทิตย์ตามเส้นทางวงกลม เราพบว่าไม่มีฝุ่นอยู่เลยนอกเขตกำทอนการโคจร 4:1 กับดาวพฤหัสฯ แต่ข้างในนั้นมีอยู่มากมาย Jorgensen กล่าว กำทอนนี้อยู่ที่ระยะทาง 2.065 เท่าหน่วยดาราศาสตร์(astronomical units) จากดวงอาทิตย์ เลยจากวงโคจรโลกออกไปจนถึงเลยวงโคจรดาวอังคารออกไปเล็กน้อย ซึ่งวัตถุหนึ่งๆ จะโคจรครบรอบดวงอาทิตย์ 4 รอบในเวลาเดียวกับที่ดาวพฤหัสฯ ใช้โคจรครบ 1 รอบ คำอธิบายที่น่าเชื่อถือเพียงอย่างเดียวก็คือ ฝุ่นถูกดักไว้ในกำทอน 4:1 ดังนั้นวงโคจรจึงต้องเกือบกลมสมบูรณ์ Jorgensen อธิบาย ซึ่งด้านในของก้อนฝุ่นถูกโลกกวาดไว้ในขณะที่ดาวพฤหัสฯ ก็กำกับขอบนอกของกลุ่มเมฆฝุ่นไว้ จึงกลายเป็นแถบฝุ่นที่สร้างแสงจักรราศีขึ้น

     ถ้าเป็นเพราะการชนของดาวเคราะห์น้อยหรือดาวหางแตกออกเป็นชิ้น นักวิทยาศาสตร์ก็น่าจะพบฝุ่นจักรราศีที่มีวงโคจรที่รี และจูโนก็น่าจะได้ตรวจสอบฝุ่นที่อยู่นอกเหนือกำทอนด้วย ยิ่งกว่านั้น การคำนวณของทีมซึ่งสันนิษฐานว่าฝุ่นมีกำเนิดจากดาวอังคาร เมื่อดาวอังคารดูเหมือนจะไม่ได้เก็บกวาดเส้นทางในแถบ เมื่อในตำแหน่งเหล่านั้นมีเพียงดาวเคราะห์แดงกับดวงจันทร์ของมันเป็นแหล่งที่เห็นได้เพียงแหล่งเดียว ซึ่งน่าจะให้รายละเอียดฝุ่นที่อยู่เป็นแถบขึ้นมาทั้งเหนือและใต้ระนาบสุริยวิถีออกมา ซึ่งสำรวจพบเป็นครั้งแรกในทศวรรษ 1980 โดยดาวเทียมดาราศาสตร์อินฟราเรด

     Dermott ซึ่งก่อนหน้านี้ทำงานเกี่ยวกับแถบฝุ่นที่เชื่อมโยงกับดาวเคราะห์น้อยตระกูลต่างๆ ก็ไม่ได้เชื่อถือข้อสรุปนี้นัก ฝุ่นจักรราศีจะมาจากดาวอังคารจริงหรือ ก็เป็นไปได้นะ แต่ผู้เขียนก็ไม่ได้อธิบายว่าฝุ่นหนีออกจากดาวอังคารได้อย่างไร เขากล่าว เราไม่ได้กำลังพูดถึงเหตุการณ์เดี่ยว แต่พูดถึงแหล่งที่(สร้างฝุ่น) มาหลายล้านปี ในรายงานของพวกเขา Jorgensen และเพื่อนร่วมงานบอกสั้นๆ ว่าฝุ่นถูกผลักออกจากดวงจันทร์โฟบอส(Phobos) แทน แต่กระนั้นพวกเขาก็ยอมรับว่ามันยากที่จะดูว่าฝุ่นสามารถหนีออกจากระบบดาวอังคารได้อย่างไร

     Jenniskens ก็มีข้อสงสัย อย่างไรก็ตาม เขาบอกว่าการทำแผนที่การกระจายของฝุ่นจักรราศีในเชิงรัศมี อย่างที่ทำเป็นครั้งแรกโดยจูโนนี้ แน่นอนว่าจะช่วยให้ในที่สุดสามารถจำแนกแหล่งฝุ่นได้

แหล่งข่าว skyandtelescope.com : zodiacal dust seen from Earth might come from Mars
                iflscience.com : dust from Mars may be the source of the zodiacal light  

NGC3372 : Carina Nebula

ดาวดวงสีแดงกลางภาพคือ Eta Carinae, หากฟ้าดีพอจะเห็นเนบิวล่ากว้างใหญ่กว่านี้มาก

หากถามว่าเนบิวลาที่สว่างที่สุดบนท้องฟ้าคือตัวไหน คงต้องเป็น NGC3372 เนบิวลาในกลุ่มดาวคารินาหรือท้องเรือ

แต่ไม่ค่อยมีคนรู้จักเพราะมองเห็นได้ยากจากซีกโลกเหนือรวมถึงประเทศไทยด้วย ไม่เหมือนเอ็ม42 ในกลุ่มดาวนายพรานที่อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรฟ้าทำให้มองเห็นได้เกือบทุกพื้นที่บนโลก

ที่ละติจูดอย่างกทม อีต้าคาริเน่เนบิวลา มีตำแหน่งสูงที่สุดทางทิศใต้ราวสิบห้าองศา เป็นไปได้ที่จะมองเห็นหากทิศใต้โล่ง ฟ้าใสและไม่มีฝุ่นมาบังที่ขอบฟ้ามากนัก

ผมเชื่อว่าอย่างน้อยน่าจะพอมองเห็นด้วยกล้องสองตาในที่ๆมีมลภาวะทางแสงและหมอกควันปานกลาง เพราะภาพสเก็ทช์ข้างบนคือภาพที่เห็นผ่านกล้องดูดาวขนาด 4” ที่หมูสี

คืนนั้นอีต้าคาริเน่เนบิวลาสูงสาว 10 องศาเศษ ขอบฟ้าใต้สว่างขาวโพลน ไม่เห็นดาวใดๆด้วยตาเปล่า แต่ยังมองเห็นเนบิวลาทะลุแสงรบกวนและหมอกควันออกมาได้ในกล้องดูดาว

ผมมีโอกาสอีกครั้งที่นครศรีธรรมราช มองเห็นด้วยตาเปล่าสูงราว20องศาจากขอบฟ้า สว่างและใหญ่กว่าเอ็ม42มาก เสียดายว่าคืนนั้นไม่มีโอกาสที่จะดูให้ละเอียดและสเก็ทช์ลงสมุด

คงต้องหาโอกาสกลับไปที่นครศรีธรรมราชแล้วสำรวจแบบเจาะลึกอีกครั้ง

ลองหาโอกาสดูนะครับ คนที่อยู่ทางใต้จะได้เปรียบ เชียงใหม่ เชียงรายจะยากกว่า เพราะจะใกล้ขอบฟ้ามาก 

เดือนสองเดือนนี้ NGC3772 อยู่ตำแหน่งสูงสุดทางทิศใต้ราวสี่ห้าทุ่ม รอพระจันทร์สักหน่อย ขอให้เป็นวันที่ฟ้าดีๆ น่าจะได้ชมครับไม่ว่าจะตาเปล่า กล้องสองตา กล้องดูดาว หรือซีซีดี

แผนที่จาก Stellarium [คลิกภาพเพื่อขยาย]

โอมูอามูอาอาจเป็นชิ้นส่วนไนโตรเจนแข็ง

      จากการศึกษาใหม่บอกว่าวัตถุจากต่างระบบดาวเคราะห์ดวงแรกที่พบว่าผ่านเข้ามาในระบบสุริยะของเรา น่าจะเป็นชิ้นส่วนของดาวเคราะห์ที่คล้ายกับพลูโตจากระบบสุริยะแห่งอื่น

'Oumuamua โดยกล้องโทรทรรศน์วิลเลียมเฮอร์เชล เมื่อวันที่ 27 ตุลาคม 2017

     โอมูอามูอา(‘Oumuamua) ถูกพบในวันที่ 19 ตุลาคม 2017 โดยหอสังเกตการณ์ Pan-STARRS ในฮาวาย 1I/2017 U1 ‘Oumuamua เป็นภาษาฮาวายซึ่งแปลว่า ผู้นำสาร หรือ ผู้สืบข่าว วิ่งเข้ามาในระบบด้วยความเร็ว 87.3 กิโลเมตรต่อวินาที(ประมาณ 315,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) วัตถุที่แบนอย่างน่าประหลาดนี้เคยถูกจำแนกเป็นดาวหาง แต่มีรายละเอียดบางอย่างที่ประหลาดพอที่จะทำให้เราต้องจำแนกชนิดของมันใหม่

     ขณะนี้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอริโซนาสเตท 2 คนคือ Steven Desch และ Alan Jackson จาก School of Earth and Space Exploration ได้ตั้งต้นอธิบายรายละเอียดประหลาดของโอมูอามูอา และบอกว่า มันน่าจะเป็นชิ้นส่วนจากดาวเคราะห์ที่คล้ายพลูโตจากระบบสุริยะแห่งอื่น การศึกษาใหม่เผยแพร่เป็นรายงาน 2 ฉบับใน Journal of Geophysical Research Planets วารสารของ American Geophysical Union(AGU) นี้เพื่องานวิจัยการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์, ดวงจันทร์และวัตถุในระบบของเราและระบบอื่นๆ

     จากการสำรวจวัตถุนี้ Desch และ Jackson ได้ตรวจสอบคุณลักษณะหลายประการของวัตถุที่แตกต่างจากสิ่งที่คาดไว้สำหรับการเป็นดาวหาง ในแง่ของความเร็ว วัตถุเข้าสู่ระบบสุริยะด้วยความเร็วที่ช้ากว่าที่ควรจะเป็นพอสมควร ซึ่งบ่งชี้ว่ามันไม่น่าจะเดินทางในห้วงอวกาศระหว่างดวงดาวมานานกว่า 1 พันล้านปี ในแง่ของขนาด รูปร่างคล้ายแพนเค้กก็ยังแบนกว่าวัตถุในระบบสุริยะดวงอื่นๆ ที่เคยพบมา

การตรวจสอบความเร็วของวัตถุหลังจากผ่านเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด พบว่ามีความเร็วมากกว่าที่คิดไว้แม้ว่าจะไม่มีการปะทุก๊าซให้เห็น งานวิจัยใหม่บอกว่าการปะทุนี้อาจมาจากไนโตรเจนแข็งที่ระเหิดเป็นก๊าซ สร้างแรงผลักที่รุนแรงกว่า ที่พบในดาวหางทั่วไป 

     พวกเขายังสำรวจพบว่าในขณะที่วัตถุได้รับแรงผลักน้อยๆ จากดวงอาทิตย์(ปรากฏการณ์จรวด; rocket effect ซึ่งเกิดขึ้นทั่วไปกับดาวหางเมื่อแสงอาทิตย์ทำให้น้ำแข็งที่เป็นองค์ประกอบระเหยออกมา) แต่แรงผลักที่เกิดก็ยังรุนแรงกว่าที่เป็นแค่จากปรากฏการณ์นี้ และสุดท้าย วัตถุขาดแคลนรายละเอียดก๊าซที่หนีออกมาให้สำรวจได้ ซึ่งมักจะเห็นเป็นหางของดาวหาง โดยรวมแล้ว แม้วัตถุนี้จะคล้ายกับดาวหางอย่างมาก แต่ก็ไม่เหมือนกับดาวหางใดๆ ที่เคยสำรวจมาในระบบสุริยะ

     จากนั้น Desch และ Jackson จึงตั้งสมมุติฐานว่าวัตถุนี้เป็นน้ำแข็งในชนิดที่แตกต่างออกไป และพวกเขาคำนวณว่าน้ำแข็งเหล่านั้นจะระเหิด(sublimate; เปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นก๊าซโดยตรง) ได้เร็วแค่ไหนเมื่อโอมูอามูอาวิ่งผ่านดวงอาทิตย์ จากสมมุติฐานก็คำนวณปรากฏการณ์จรวด, มวลและรูปร่างของวัตถุ และความสามารถในการสะท้อนแสง(reflectivity) ของน้ำแข็งต่างๆ

     เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นสำหรับเรา Desch กล่าว เราตระหนักว่าชิ้นน้ำแข็งน่าจะสะท้อนแสงได้ดีกว่าที่ผู้คนสันนิษฐานไว้ ซึ่งหมายความว่ามันน่าจะมีขนาดเล็กกว่าที่เคยคิด(45*45*8 เมตร) และจากขนาดที่เล็กลงก็หมายถึงว่าแรงผลักใดๆ จากน้ำแข็งที่ระเหิดก็น่าจะมีประสิทธิภาพมากกว่าที่เห็นจากปรากฏการณ์จรวดในดาวหางอย่างมาก ช่วยอธิบายความเร็วที่คาดไม่ถึงเมื่อมันวิ่งออกห่างจากดวงอาทิตย์  

งานวิจัยใหม่บอกว่า องค์ประกอบของโอมูอามูอาน่าจะเป็นไนโตรเจนแข็ง ซึ่งสะท้อนแสงได้ดีกว่าน้ำแข็ง ทำให้ค่าขนาดที่ได้เล็กลง และวัตถุน่าจะมีรูปร่างแบนเหมือนแพนเค้ก credit: William Hartmann

     Desch และ Jackson พบน้ำแข็งชนิดหนึ่งก็คือ ไนโตรเจนแข็ง ซึ่งให้ผลสอดคล้องพอดีกับรายละเอียดทั้งหมดที่พบจากโอมูอามูอา และเนื่องจากไนโตรเจนน้ำแข็งนั้นพบได้บนพื้นผิวพลูโต จึงเป็นไปได้ที่วัตถุที่คล้ายดาวหางสักดวงก็น่าจะมีองค์ประกอบเหมือนกันนี้ด้วย เราทราบว่าเรามาถูกทางเมื่อเราทำการคำนวณเสร็จสิ้นว่า ค่าการสะท้อนแสง(albedo) จะมีส่วนทำให้การเคลื่อนที่ของโอมูอามูอาสอดคล้องกับการสำรวจ Jackson กล่าว ค่านี้เป็นค่าใกล้เคียงกับที่เราสำรวจพบบนพื้นผิวพลูโต หรือไทรตอน(Triton) เป็นวัตถุที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งไนโตรเจน

     จากนั้น พวกเขาก็คำนวณอัตราที่ชิ้นน้ำแข็งไนโตรเจนน่าจะถูกผลักออกจากพื้นผิวพลูโตและวัตถุคล้ายๆ กันในช่วงต้นของความเป็นมาของระบบสุริยะของเราเอง และพวกเขาคำนวณความเป็นไปได้ที่ชิ้นส่วนน้ำแข็งไนโตรเจนจากระบบแห่งอื่นๆ น่าจะมาถึงเรา มันน่าจะเป็นการชนที่การกระแทกพื้นผิวออกมาเมื่อประมาณ 500 ล้านปีก่อน และเหวี่ยงมันออกจากระบบดาวเคราะห์แม่ซึ่งน่าจะมาจากแขนเปอร์ซีอุส(Perseus arm) ในทางช้างเผือก Jackson กล่าว การมีองค์ประกอบเป็นไนโตรเจนแข็งยังอธิบายรูปร่างที่ไม่ปกติของโอมูอามูอาด้วย เมื่อไนโตรเจนน้ำแข็งชั้นนอกๆ ชั้นแล้วชั้นเล่าระเหยไป รูปร่างของวัตถุก็น่าจะแบนบางมากขึ้นเรื่อยๆ เหมือนกับแท่งสบู่ ที่เรียวบางเมื่อเราใช้ไป วัตถุน่าจะเข้าสู่ระบบสุริยะในปี 1995 จากนั้นก็สูญเสียมวล 95% ไปและกลายเป็นรูปแพนเค้ก

     สิ่งเดียวกันนี้ก็น่าจะเกิดขึ้นกับดาวหางน้ำแข็ง(water ice) แต่ในระดับที่เล็กกว่าอย่างมาก Jackson กล่าว น้ำในสภาพน้ำแข็งระเหิดได้ช้ากว่าไนโตรเจนแข็ง นอกจากนี้ เขายังบอกว่าโอมูอามูอายังคงสภาพเป็นชิ้นเดียวได้เมื่อมันระเหิดก็เพราะมันเป็นวัสดุสารเดียว เทียบกับดาวหางในระบบสุริยะของเราซึ่งเป็นของผสมจากหิน, น้ำในสภาพน้ำแข็งและองค์ประกอบอื่นๆ ดังนั้นจึงระเหยออกไม่สม่ำเสมอ นี่จึงเป็นอีกเหตุผลที่ดาวหางมักจะแตกออกเมื่อพวกมันผ่านเข้าใกล้ดวงอาทิตย์อย่างมาก

ภาพอธิบายความเป็นมาที่สมเหตุสมผลของโอมูอามูอา โดยมีกำเนิดในระบบดาวเคราะห์เมื่อ 4 ร้อยล้านปีก่อน ถูกกัดกร่อนโดยรังสีคอสมิคระหว่างเดินทางมายังระบบสุริยะของเรา และผ่านเข้ามาในระบบสุริยะ ซึ่งรวมถึงช่วงที่มันเข้าใกล้ดวงอิทตย์มากที่สุดในวันที่ 9 กันยายน 2017 และการค้นพบมันในเดือนตุลาคม 2017 ในแต่ละจุดของเส้นทางความเป็นมา ภาพแสดงขนาดที่ทำนายไว้สำหรับวัตถุ และอัตราส่วนระหว่างมิติที่ยาวที่สุดและสั้นที่สุด

     แม้ว่าธรรมชาติที่คล้ายดาวหางของโอมูอามูอาจะเป็นเรื่องที่ทราบในไม่ช้า แต่ความไม่สามารถอธิบายมันในรายละเอียดได้อย่างทันทีก็นำไปสู่ข้อสงสัยว่ามันเป็นชิ้นส่วนจากเทคโนโลจีของต่างดาว ตามที่เพิ่งเผยแพร่ในหนังสือ “Extraterrestrial: the first signs of intelligent life beyond Earth” โดย Avi Loeb จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ซึ่งนี่สร้างการโต้เถียงในวงกว้างเกี่ยวกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์และความรับผิดชอบของนักวิทยาศาสตร์ที่จะไม่กระโดดเข้าใส่ข้อสรุปที่ไม่มีเหตุผลรองรับ

     ทุกคนสนใจในเอเลี่ยน และมันก็อดไม่ได้ที่วัตถุแรกที่มาจากนอกระบบสุริยะก็น่าจะทำให้ผู้คนคิดถึงเอเลี่ยน Desch กล่าว แต่ก็เป็นสิ่งสำคัญในทางวิทยาศาสตร์ที่จะไม่พรวดพราดสรุปอย่างนั้น มันก็ต้องใช้เวลาสองหรือสามปีเพื่อระบุคำอธิบายตามธรรมชาติ ในฐานะชิ้นน้ำแข็งไนโตรเจน ซึ่งสอดคล้องกับทุกๆ สิ่งที่เราทราบเกี่ยวกับโอมูอามูอา ซึ่งนั้นก็ไม่ใช่ระยะเวลาที่ยาวนานในทางวิทยาศาสตร์ และโดยรวมก็ยังเร็วเกินไปที่จะพูดว่าเราไม่มีคำอธิบายตามธรรมชาติเหลืออยู่เลย

     แม้ว่าจะไม่มีหลักฐานใดว่ามันเป็นเทคโนโลจีต่างดาว ในฐานะชิ้นส่วนจากดาวเคราะห์ที่คล้ายพลูโต โอมูอามูอาได้ให้โอกาสอันพิเศษแก่นักดาราศาสตร์ในการพิจารณาระบบต่างด้าวในแบบที่ไม่เคยทำได้มาก่อน เมื่อมีการพบและศึกษาวัตถุอย่างโอมูอามูอามากขึ้น นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถขยายความเข้าใจของเราว่าระบบดาวเคราะห์แห่งอื่นๆ มีสภาพอย่างไร และพวกมันมีความคล้าย หรือแตกต่างจากระบบของเราอย่างไร

     งานวิจัยนี้น่าตื่นเต้นที่เราอาจจะไขปริศนาว่าโอมูอามูอาเป็นอะไร และเราก็มีเหตุผลที่จะจำแนกว่า มันน่าจะเป็นชิ้นส่วนจาก พลูโตนอกระบบ(exo-Pluto) ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่คล้ายพลูโตในระบบสุริยะแห่งอื่น Desch กล่าว กระทั่งบัดนี้ เรายังไม่มีหนทางใดที่จะทราบว่าระบบสุริยะแห่งอื่นๆ มีดาวเคราะห์ที่คล้ายพลูโตหรือไม่ แต่ตอนนี้เราได้เห็นชิ้นส่วนหนึ่งของมันผ่านเข้าใกล้โลก

     Desch และ Jackson หวังว่ากล้องโทรทรรศน์ในอนาคตอย่างกล้องโทรทรรศน์รูบิน(Vera Rubin Observatory/
Large Synoptic Survey Telescope) ในชิลี ซึ่งจะสามารถสำรวจท้องฟ้าซีกใต้ได้ทั้งหมด จะสามารถเริ่มต้นค้นหาวัตถุข้ามระบบได้มากขึ้น และพวกเขาและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ จะสามารถใช้เพื่อทดสอบแนวความคิดต่างๆ ได้

     และในการศึกษาใหม่อีกฉบับได้ประเมินจำนวนของวัตถุข้ามระบบที่จะเข้ามาในระบบสุริยะส่วนในในแต่ละปี และตัวเลขที่ได้ก็มากพอสมควร Marshall Eubanks จาก Space Initiatives Inc.ได้คำนวณว่าจะมีวัตถุข้ามระบบที่คล้ายโอมูอามูอาเข้ามาภายในวงโคจรโลกเฉลี่ย 7 ดวงต่อปีและด้วยวงโคจรที่ทำนายได้ การประเมินของ Eubanks โพสบนเวบ arXiv บอกว่ากล้องรูบินน่าจะพบวัตถุข้ามระบบขนาดเล็กอย่างนี้ได้มาก

แหล่งข่าว phys.org : scientists determine the origin of extra-solar object ‘Oumuamua
                sciencealert.com : origins of mysterious interstellar visitor ‘Oumuamua may finally be explained
                space.com : interstellar object ‘Oumuamua is a pancake-shaped chunk of a Pluto-like planet
                skyandtelescope.com : can we expect seven interstellar visitors per year?