ภาพฉลอง 31 ปีที่กล้องฮับเบิลออกสู่อวกาศ : AG Carinae

 

     ในการฉลองครบ 31 ปีที่นำส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลออกสู่อวกาศ นักดาราศาสตร์ได้หันกล้องไปที่หนึ่งในดาวที่สว่างที่สุดในทางช้างเผือกของเรา เพื่อเก็บภาพความงดงามของมัน

     ดาวฤกษ์ยักษ์ในภาพฉลองจากกล้องฮับเบิลล่าสุดนี้ กำลังอยู่ในสงครามแรงดึงระหว่างแรงโน้มถ่วงกับการแผ่รังสี เพื่อไม่ให้เกิดการทำลายล้างตัวเอง ดาวฤกษ์ AG Carinae มีเนบิวลาซึ่งเป็นเปลือกก๊าซและฝุ่นที่กำลังขยายตัวล้อมรอบ เนบิวลานี้เกิดขึ้นจากลมที่เป็นกระแสอนุภาคมีประจุทรงพลังของดาว เนบิวลามีขนาดกว้าง 5 ปีแสง ซึ่งพอๆ กับระยะทางจากโลกไปถึงระบบดาวที่อยู่ใกล้เรามากที่สุด อัลฟา เซนทอไร(Alpha Centauri)

     โครงสร้างขนาดมหึมานี้ถูกสร้างขึ้นจากการปะทุครั้งใหญ่เหตุการณ์หนึ่งหรือมากกว่านั้น เมื่อประมาณ 1 หมื่นปีก่อน ชั้นส่วนนอกของดาวถูกเป่าออกสู่อวกาศ วัสดุสารที่ถูกผลักออกมามีมวลเทียบเท่ากับ 10 เท่ามวลดวงอาทิตย์ การปะทุเหล่านี้เป็นเรื่องปกติในชีวิตของดาวสายพันธุ์ที่พบได้ยากที่เรียกว่า ดาวแปรแสงสีฟ้าเจิดจ้า(Luminous Blue Variables; LBV) เป็นสถานะสั้นๆ ที่ไม่เสถียรในช่วงชีวิตที่สั้นของดาวมวลสูงมากที่สว่างมากๆ ซึ่งใช้ชีวิตอย่างรวดเร็วและตายตั้งแต่อายุยังน้อย ดาวเหล่านี้เป็นดาวกลุ่มที่มีมวลสูงที่สุดและสว่างที่สุดเท่าที่เคยพบมา พวกมันมีชีวิตอยู่แค่ไม่กี่ล้านปี เปรียบเทียบกับดวงอาทิตย์ของเราซึ่งน่าจะมีชีวิตอยู่ได้ 1 หมื่นล้านปี AG Carinae เพิ่งมีอายุไม่กี่ล้านปี และอยู่ห่างออกไป 2 หมื่นปีแสงในทางช้างเผือก คาดว่าดาวจะมีชีวิตระหว่าง 5 ถึง 6 ล้านปีเท่านั้น

     ดาว LBV นั้นพบได้ยากคือพบไม่ถึง 50 ดวงในกาแลคซีที่อยู่ในกระจุกท้องถิ่น(Local group) ดาวเหล่านี้ใช้เวลาหลายหมื่นปีในสถานะนี้ ซึ่งเป็นเวลาเพียงพริบตาของเอกภพเท่านั้น คาดว่าบางดวงจะจบชีวิตในการระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาซึ่งจะเติมธาตุที่หนักกว่าเหล็กให้กับเอกภพ

     LBVs มีบุคลิกสองหน้า พวกมันดูเหมือนจะใช้ชีวิตหลายปีในสภาพหลับๆ ตื่นๆ และจากนั้นก็กราดเกรี้ยวเกิดการปะทุครั้งรุนแรง ในช่วงเวลาดังกล่าว กำลังสว่าง(luminosity) ของพวกมันจะเพิ่มขึ้น บางครั้งอาจจะเพิ่มขึ้นหลายสิบเท่า ดาวอวบอ้วนเหล่านี้เป็นดาวที่สุดขั้ว แตกต่างอย่างมากจากดาวปกติอย่างดวงอาทิตย์ของเรา ในความเป็นจริงประเมินกันว่า AG Carinae น่าจะมีมวลสูงถึง 70 เท่าดวงอาทิตย์ และสว่างไสวเจิดจ้าถึง 1 ล้านเท่าดวงอาทิตย์

     การปะทุครั้งใหญ่อย่างเช่นครั้งที่สร้างเนบิวลาที่ปรากฏในภาพนี้ เกิดขึ้นเมื่อไม่กี่ครั้งในช่วงชีวิตของ LBV ดวงหนึ่งๆ ดาว LBV จะทิ้งมวลสารออกมาก็ตอนเมื่อชีวิตอยู่ในช่วงอันตรายของการทำลายล้างตัวเองกลายเป็นซุปเปอร์โนวา เนื่องจากมวลที่สูงและอุณหภูมิที่ร้อนยิ่งยวด LBVs อย่าง AG Carinae จึงตกอยู่ในการต่อสู้เพื่อรักษาเสถียรภาพไว้ตลอดเวลา

     เป็นการงัดข้อกันระหว่างแรงดันการแผ่รังสีจากภายในดาวที่ผลักออกข้างนอก กับแรงโน้มถ่วงที่พยายามบีบเข้าข้างใน การงัดข้อนี้เป็นผลให้ดาวขยายตัวและหดตัว แรงดันที่ผลักออกมักจะชนะการต่อสู้นี้ ทำให้ดาวขยายตัวจนมีขนาดที่ใหญ่มโหฬาร ซึ่งจะเป่าเปลือกก๊าซชั้นนอกๆ ออกมาเหมือนกับภูเขาไฟที่เกิดการปะทุ แต่การปะทุของดาวจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อดาวใกล้จะฉีกออกเป็นชิ้นๆ เท่านั้น หลังจากที่ดาวทิ้งมวลสารออกมา มันก็จะหดตัวลงจนมีขนาด(ใหญ่) เท่าปกติ สงบลงและอยู่ในสภาพเสถียรอีกครั้ง

     เช่นเดียวกับ LBVs อื่น AG Carinae ก็ไม่เสถียรนัก มันพบกับการปะทุครั้งเล็กกว่าซึ่งไม่ได้ทรงพลังมากพอๆ กับครั้งที่สร้างเนบิวลาที่เห็นในปัจจุบัน แม้ว่า AG Carinae จะอยู่ในสภาพครึ่งหลับครึ่งตื่นในตอนนี้ แต่การแผ่รังสีที่ร้อนแรงและลมดวงดาว(stellar wind) ซึ่งเป็นกระแสของอนุภาคมีประจุ ก็สลักเสลาเนบิวลาโบราณนี้ กัดเซาะโครงสร้างในรายละเอียด เมื่อก๊าซที่ไหลออกได้ชนกับเนบิวลาที่เคลื่อนที่ช้ากว่า ลมซึ่งมีความเร็วถึง 1 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง เร็วเป็นสิบเท่าของเนบิวลาที่กำลังขยายตัว เมื่อเวลาผ่านไป ลมร้อนจะวิ่งไล่วัสดุสารในเนบิวลาที่เย็นกว่าจนทัน วิ่งแซงและเจาะทะลุ และผลักเนบิวลาให้ออกไปไกลจากดาวมากขึ้น ปรากฏการณ์ “การกวาดหิมะ”(snowplough) นี้ได้สร้างช่องว่างขึ้นรอบๆ ดาวฤกษ์

ภาพมุมกว้างบนท้องฟ้า รอบๆ AG Carinae

     วัสดุสารสีแดงเป็นก๊าซไฮโดรเจนที่เรืองสว่างถักร้อยกับก๊าซไนโตรเจน วัสดุสารสีแดงจางๆ ที่ด้านบนซ้ายเป็นส่วนที่ลมได้ทะลุเข้ามาพื้นที่ที่มีวัสดุสารเบาบาง และกวาดมันออกสู่อวกาศ แต่รายละเอียดที่โดดเด่นที่สุดซึ่งเน้นเป็นสีฟ้า เป็นโครงสร้างเส้นใยที่มีรูปร่างคล้ายลูกอ๊อดและฟองที่เอียงข้าง โครงสร้างเหล่านี้เป็นกลุ่มฝุ่นที่อาบแสงจากดาว รายละเอียดคล้ายลูกอ๊อดซึ่งปรากฏชัดที่ทางซ้ายและล่าง นั้นเป็นกลุ่มฝุ่นที่หนาทึบกว่าซึ่งถูกลมดวงดาวกัดเซาะ สายตาที่คมกริบของฮับเบิลยังเผยให้เห็นโครงสร้างที่ละเอียดอ่อนเหล่านี้ในรายละเอียดสูงสุด

     ภาพนี้ถ่ายในช่วงแสงที่ตาเห็นและอุลตราไวโอเลต กล้องฮับเบิลเป็นอุปกรณ์ที่ดีที่สุดในการสำรวจแสงช่วงยูวีเนื่องจากแสงในช่วงความยาวคลื่นนี้จะเห็นได้เฉพาะในอวกาศ

     ดาวมวลสูงอย่าง AG Carinae มีความสำคัญต่อนักดาราศาสตร์เนื่องจากผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมที่กว้างไกลของดาว โครงการสำรวจขนาดใหญ่ที่สุดในประวัติของกล้องฮับเบิล ULLYSES(Ultraviolet Legacy Library of Young Stars as Essential Standards) กำลังศึกษาแสงยูวีจากดาวอายุน้อยและผลที่ดาวอายุน้อยพวกนี้ส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อม

     กล้องฮับเบิลถูกส่งออกสู่อวกาศในวันที่ 24 เมษายน 1990 ได้ทำการสำรวจมากกว่า 1.5 ล้านครั้งกับวัตถุฟากฟ้าประมาณ 48000 แห่ง ในการทำงาน 31 ปีของมัน ฮับเบิลโคจรรอบโลกมากกว่า 181,000 รอบ ระยะทางมากกว่า 7.2 พันล้านกิโลเมตร การสำรวจของฮับเบิลได้สร้างข้อมูลรวมแล้วมากกว่า 169 เทร่าไบต์ ให้กับนักวิจัยปัจจุบันและในอนาคต นักดาราศาสตร์ใช้ข้อมูลจากกล้องฮับเบิล ได้เผยแพร่เป็นรายงานทางวิทยาศาสตร์มากกว่า 18000 ฉบับ โดยในปี 2020 มีรายงานมากกว่า 900 ฉบับแล้ว กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเป็นโครงการร่วมระดับนานาชาติระหว่างนาซาและอีซา(European Space Agency)

 

แหล่งข่าว spacetelescope.org : Hubble celebrates 31^st birthday with giant star on the edge of destruction
               hubblesite.org : Hubble captures giant star on the edge of destruction