ดาวแม่เหล็กดวงใหม่

 

     การค้นพบใหม่ได้เพิ่มจำนวนรวมของดาวแม่เหล็ก (magnetars) ที่ยืนยันแล้วเป็น 25 ดวง เมื่อวันที่ 3 มิถุนายน การปะทุรังสีเอกซ์ช่วงสั้นๆ ใกล้กับระนาบกาแลคซีเหตุการณ์หนึ่ง ได้ดึงดูดความสนใจของกล้องโทรทรรศน์เตือนการปะทุ(Burst Alert Telescope) ของดาวเทียมสวิฟท์ การสำรวจติดตามผลและการวิเคราะห์ดูเหมือนจะยืนยันว่ามันเปล่งออกมาจากมักนีตาร์ดวงหนึ่งที่ไม่เคยรู้จักมาก่อน ซึ่งขณะนี้มีชื่อว่า Swift J1555.2-5402

     จากที่พบมักนีตาร์ภายในทางช้างเผือกเพียงไม่กี่ดวง ดวงใหม่นี้จึงมีศักยภาพที่จะเพิ่มความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวัตถุปริศนานี้ได้อย่างมหาศาล

     มักนีตาร์เป็นเหมือนดาวเด่นเซเลป พวกมันเป็นดาวนิวตรอนชนิดที่พบได้ยากมากๆ ซึ่งเกิดขึ้นจากแกนกลางที่ยุบตัวลงของดาวฤกษ์ที่มีมวลระหว่าง 8 ถึง 30 เท่าดวงอาทิตย์ เมื่อดาวเหล่านี้ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา และเปล่งวัสดุสารส่วนนอกออกมา แกนกลางของพวกมันจะยุบตัวลงกลายเป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นสูงที่สุดชนิดหนึ่งในเอกภพ โดยบีบอัดมวลประมาณ 2 เท่ามวลดวงอาทิตย์ไว้ในทรงกลมที่มีความกว้างเพียง 20 กิโลเมตรเท่านั้น

     มักนีตาร์ทั้งหมดจะเป็นดาวนิวตรอนชนิดที่มีความเป็นแม่เหล็กสูงมาก ราวๆ หนึ่งพันเท่าของดาวนิวตรอนปกติ และราวๆ 1 พันล้านล้านเท่าของสนามแม่เหล็กบนโลก ดาวเหล่านี้ตรวจจับได้ยากซึ่งทำให้พวกมันมีความท้าทายในการเข้าใจ ในทางช้างเผือกพบมักนีตาร์ที่ยืนยันแล้วเพียง 24 ดวงเท่านั้น โดยมีว่าที่อีก 6 ดวงรออยู่ นี่หมายความว่า ยังมีเรื่องราวอีกมากมายที่เรายังไม่รู้เกี่ยวกับพวกมัน เช่น พวกมันสร้างสนามแม่เหล็กที่รุนแรงได้อย่างไร

      การค้นพบล่าสุดจึงผลักดันให้มักนีตาร์ดวงใหม่มาอยู่ท่ามกลางแสงไฟ หนึ่งในดาวกลุ่มปริศนานี้ถูกพบว่ามีการระเบิดสัญญาณวิทยุที่ทรงพลังชนิดหนึ่งที่เรียกว่า การปะทุคลื่นวิทยุเร็ว(fast radio burst) ออกมา ซึ่งก่อนหน้านี้พบการปะทุลักษณะนี้จากแหล่งที่อยู่นอกทางช้างเผือกเท่านั้น ก็สมเหตุสมผลเมื่อมักนีตาร์เป็นปีศาจอารมณ์ปรวนแปร เมื่อแรงโน้มถ่วงพยายามจะรักษาให้ดาวอยู่เป็นดวง(ยุบตัว) สนามแม่เหล็กที่รุนแรงมากจะส่งแรงผลักออกมา รบกวนรูปร่างของดาว นี่ทำให้เกิดความเครียดระหว่างแรงทั้งสอง ซึ่งบางครั้งก็สร้างดาวไหว(starquakes) ครั้งใหญ่ยักษ์ และการลุกจ้าอย่างรุนแรง

     Swift J1555.2-5402 ก็เปิดเผยตัวตนของมันออกมาผ่านการปะทุรังสีเอกซ์ การสำรวจติดตามผลซึ่งทำโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ NICER(Neutron star Interior Composition Explorer) บนสถานีอวกาศนานาชาติ และกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์สวิฟท์ ซึ่งอยู่ในวงโคจรรอบโลกทั้งคู่ สวิฟท์จำแนกแหล่งรังสีเอกซ์แห่งหนึ่งที่พิกัดการปะทุ และ NICER ก็ตรวจจับการหดพอง(pulsation) อันเป็นคุณลักษณะของมักนีตาร์ ซึ่งยืนยันว่าการปะทุรังสีเอกซ์สั้นๆ ที่พบนั้นแท้จริงแล้วเปล่งออกจากมักนีตาร์ดวงใหม่นี้เอง

     ยังคงต้องรอการวิเคราะห์ฉบับเต็ม และเราก็ยังรอคอยที่จะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวัตถุที่เพิ่งค้นพบใหม่ดวงนี้ และเผื่อมันจะบอกอะไรใหม่ๆ เกี่ยวกับมักนีตาร์โดยรวมได้

 

แหล่งข่าว sciencealert.com : astronomers may have just detected a new magnetar!

คลี่คลายปริศนาการมืดลงครั้งใหญ่ของบีเทลจูส

 

credit: nature.com

     เมื่อบีเทลจุส(Betelgeuse) ดาวฤกษ์สีส้มสว่างในกลุ่มดาวนายพราน(Orion) เริ่มมืดลงอย่างเห็นได้ชัดในช่วงปลายปี 2019 และต้นปี 2020 มันก็มืดลงถึง 35% ประชาคมวิทยาศาสตร์ก็ต้องงงงัน ขณะนี้ ทีมนักดาราศาสตร์ได้เผยแพร่ภาพพื้นผิวดาวภาพใหม่ออกมา ซึ่งถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) ซึ่งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าความสว่างของมันเปลี่ยนแปลงได้อย่างไร งานวิจัยใหม่เผยให้เห็นว่า ดาวถูกเมฆฝุ่นบังไว้บางส่วน ซึ่งเป็นการค้นพบที่ไขปริศนา การมืดลงครั้งใหญ่ของบีเทลจุส(Great Dimming of Betelgeuse)

      บีเทลจุสมีความสว่างลดลงเป็นการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตเห็นได้ง่ายด้วยตาเปล่า ทำให้ Miguel Montarges และทีมได้หัน VLT ไปที่ดาวในช่วงปลายปี 2019 ภาพจากเดือนธันวาคม 2019 เมื่อเปรียบเทียบกับภาพก่อนหน้านี้ที่ถ่ายในเดือนมกราคมปีเดียวกัน ได้แสดงว่าพื้นผิวดาวมืดลงพอสมควรโดยไม่สม่ำเสมอ แต่กลับมืดอย่างยิ่งในพื้นที่ส่วนใต้ซึ่งสูญเสียความสว่างไป 90% แต่นักดาราศาสตร์ก็ยังไม่แน่ใจว่าเพราะเหตุใด

     ทีมได้สำรวจดาวต่อเนื่องในช่วงมืดลงครั้งใหญ่นี้ จับภาพอีก 2 ภาพที่เดือนมกราคม 2020 และมีนาคม 2020 แต่ในเดือนเมษายน 2020 ดาวก็กลับสู่ความสว่างปกติของมัน Montarges จากหอสังเกตการณ์แห่งปารีส ฝรั่งเศส และ KU Leuven เบลเจียม กล่าวว่า ครั้งหนึ่งในชีวิตที่เราเคยได้เห็นลักษณะปรากฏของดาวดวงหนึ่งเปลี่ยนแปลงไปในเวลาจริงเพียงไม่กี่สัปดาห์เท่านั้น ภาพที่เผยแพร่ตอนนี้เป็นเพียงภาพที่เราแสดงว่าพื้นผิวบีเทลจุสกำลังเปลี่ยนแปลงความสว่างตามเวลา ในการศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ใน Nature ทีมเผยให้เห็นว่าการมืดลงครั้งปริศนานี้เกิดขึ้นจากม่านฝุ่นที่ปกคลุมดาวไว้บางส่วน ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิพื้นผิวดาวบนบีเทลจุสที่ลดลง

ภาพบีเทลจุสเหล่านี้ถ่ายโดยเครื่องมือ SPHERE บนกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) แสดงพื้นผิวของดาวซุปเปอร์ยักษ์แดงในระหว่างที่มันเกิดการมืดลงครั้งใหญ่ ซึ่งเริ่มขึ้นในช่วงปลายปี 2019 จนถึง 2020 ภาพด้านซ้ายสุดถ่ายในเดือนมกราคม 2019 แสดงดาวด้วยระดับความสว่างปกติ ในขณะที่ภาพที่เหลือ จากเดือนธันวาคม 2019, มกราคม 2020 และมีนาคม 2020 ทั้งหมดถ่ายในช่วงที่ดาวมีความสว่างลดลงจนสังเกตเห็นได้ โดยเฉพาะที่พื้นที่ซีกใต้ของดาวฤกษ์ บีเทลจุสมีความสว่างเป็นปกติในเดือนเมษายน 2020

     เมื่อนักดาราศาสตร์กำลังสำรวจการมืดลงครั้งใหญ่ของบีเทลจุส ก็มีสมมุติฐานสาเหตุ 2 อย่าง คือ พื้นผิวดาวที่เย็นตัวลง หรือเมฆฝุ่นที่ถูกดาวผลักออกมาเมื่อมันเกิดการสูญเสียมวล ซุปเปอร์ยักษ์แดงอย่างบีเทลจุสนั้นไม่เสถียร ชีวิตในช่วงต้นที่โชติช่วงด้วยมวลที่สูง ดาวมวลสูงจะเผาไหม้อย่างร้อนแรงมากและจึงมีช่วงชิวิตที่สั้น คิดกันว่า บีเทลจุสเองก็อายุเพียง 8 ถึง 8.5 ล้านปีเท่านั้น และวันเวลาวิถีหลัก(main sequence; ช่วงเวลาที่ดาวหลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม) ก็ผ่านพ้นไปเมื่อ 1 ล้านปีก่อน เมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ซึ่งมีอายุ 4.6 พันล้านปีแล้วและกำลังอยู่ในครึ่งทางของวิถีหลัก

     บีเทลจุสพองตัวกลายเป็นซุปเปอร์ยักษ์แดงเมื่อราว 4 หมื่นปีก่อน ขณะนี้ ในแกนกลางของดาวไฮโดรเจนหมดลงแล้ว และมันกำลังหลอมฮีเลียมให้กลายเป็นคาร์บอนและออกซิเจน แกนกลางของดาวยังยุบตัวลงซึ่งดึงไฮโดรเจนเข้ามาสู่รอบ แกนกลาง ก่อตัวเป็นเปลือกไฮโดรเจน(hydrogen shell) เปลือกนี้จะหลอมฮีเลียมขึ้นมาด้วย ซึ่งก็จะขนถ่ายเข้าสู่แกนกลางเป็นเชื้อเพลิงการหลอมฮีเลียมต่อไป สุดท้าย เมื่อดาวไปถึงจุดที่แกนกลางมีความร้อนและความดันสูงไม่พอที่จะหลอมธาตุอื่นต่อไป ก็จะเกิดซุปเปอร์โนวา

    พื้นผิวของบีเทลจุสเปลี่ยนแปลงเป็นปกติราวกับมีฟองก๊าซยักษ์เคลื่อนที่ หดและพองตัวอยู่ภายในดาว ทีมสรุปว่าช่วงก่อนที่จะมีการมืดลงครั้งใหญ่ ดาวได้ผลักฟองก๊าซขนาดใหญ่ก้อนหนึ่งลอยหลุดออกมา พื้นผิวส่วนหนึ่งเย็นตัวลงไม่นานหลังจากนั้น อุณหภูมิที่ลดลงนั้นทำให้ก๊าซควบแน่นกลายเป็นฝุ่น ความสว่างที่ลดลงจึงเกิดจากทั้งดาวเย็นตัวลงและฝุ่น เราได้เห็นการก่อตัวของสิ่งที่เรียกว่า ธุลีดาว(stardust) กับตา Montarges กล่าว ซึ่งให้หลักฐานว่าการก่อตัวฝุ่นเกิดขึ้นได้รวดเร็วมากและใกล้กับพื้นผิวของดาว Emily Cannon จาก เคยู เลอเวิง กล่าว ฝุ่นถูกผลักออกจากดาวเย็นที่พัฒนาตัวแล้ว อย่างการผลักที่เราเพิ่งได้เห็นนี้ ซึ่งฝุ่นนี้ก็จะกลายเป็นวัตถุดิบสำหรับดาวเคราะห์หินและชีวิตต่อไป

ภาพจากศิลปินแสดงฟองก๊าซที่บีเทลจุสผลักออกจากพื้นผิว พร้อมทั้งที่ดาวเย็นตัวลง ทำให้ก๊าซซึ่งมีซิลิกอนเป็นองค์ประกอบด้วย ควบแน่นกลายเป็นฝุ่น ปิดบังแสงดาวที่สลัวลงบางส่วน ให้สลัวมากขึ้นไปอีก

     ความสว่างที่ลดลงจึงเกิดจากทั้งดาวเย็นตัวลงและฝุ่นก่อตัวขึ้น ทั้งสองอย่างเชื่อมโยงกัน Andrea Dupree จากศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ กล่าวว่า กล้องฮับเบิลสำรวจพบฟองก๊าซถูกดาวผลักออกมาก่อนที่นักดาราศษสตร์จะเริ่มสังเกตว่าดาวมืดลง เราได้เห็นสสารเมื่อมันหนีออกจากพื้นผิวดาวและเคลื่อนที่ออกห่างผ่านชั้นบรรยากาศก่อนที่ฝุ่นจะก่อตัวขึ้น ต่อมา เมื่อปื้นของพื้นผิวดาวเย็นตัวลงเฉพาะบริเวณซึ่งก็บังเอิญเป็นส่วนนี้ที่หันเข้าหาโลก อุณหภูมิที่ลดลงทำให้ก๊าซในฟอง ซึ่งมีซิลิกอนอยู่ด้วย ควบแน่นและเกาะเป็นฝุ่น ซึ่งก็เป็นเมฆฝุ่นก้อนนี้เองที่บังแสงดาวบางส่วนไว้ ทีมหวังว่าข้อมูลนี้จะช่วยพวกเขาให้หาสัญญาณการสูญเสียมวลคล้ายๆ กันในยักษ์แดงดวงอื่นๆ ผมอยากจะเห็นการสูญเสียมวลของซุปเปอร์ยักษ์แดงมานานแล้ว Montarges กล่าว ตอนนี้เราได้เห็นมันกับตา(และทำให้ดาวมืดลง) และมันก็เกิดกับซุปเปอร์ยักษ์แดงที่มีชื่อเสียงมากที่สุดคือ บีเทลจุส ด้วย ผมแทบไม่เชื่อเลย แต่ส่วนที่น่าตื่นเต้นที่สุดก็คือ การยืนอยู่นอกบ้านในช่วงฤดูหนาวปี 2019-2020 และได้เห็นดาวนี้มืดลงมากเมื่อเทียบกับไรเจล(Rigel) คุณจะได้เห็นดาวเปลี่ยนแปลงลักษณะปรากฏมากมายอย่างนี้บ่อยแค่ไหนกัน นี่พิเศษสุดๆ ที่ได้เห็น

     แทนที่จะเป็นเพียงผลจากการปะทุฝุ่น แต่ก็มีข้อสงสัยว่าความสว่างที่ลดลงของบีเทลจุสอาจเป็นสัญญาณถึงการแตกดับของมันในการระเบิดซุปเปอร์โนวา ไม่ได้พบซุปเปอร์โนวาในทางช้างเผือกของเรามาตั้งแต่ศตวรรษที่ 17 แล้ว ดังนั้น นักดาราศาสตร์ปัจจุบันจึงไม่แน่ใจนักว่าก่อนจะระเบิด ดาวจะทำอะไร อย่างไรก็ตาม งานวิจัยใหม่ได้ยืนยันว่าการมืดลงครั้งใหญ่ของบีเทลจุสไม่ได้เป็นสัญญาณเบื้องต้นว่าดาวกำลังมุ่งหน้าสู่ชะตากรรมสุดท้ายของมัน อาจจะต้องอีก 1 แสนปีข้างหน้า แม้ว่านักดาราศาสตร์จะเตือนว่าก็ยังมีความเป็นไปได้ที่มันอาจจะระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาแบบไม่มีปี่มีขลุ่ย

      การเฝ้าดูการมืดลงของดาวที่มีชื่อเสียงดวงนี้ สร้างความตื่นเต้นให้กับนักดาราศาสตร์ทั้งสมัครเล่นและอาชีพเช่นเดียวกัน ตามที่ Cannon ได้สรุปไว้ว่า เมื่อมองไปที่ดาวทั้งหลายบนฟ้า จุดแสงขนาดจิ๋วที่กระพริบวิบวับอยู่เป็นนิจ การมืดลงของบีเทลจุสจึงทำลายภาพแห่งความเป็นนิรันดร์นี้

ตำแหน่งของบีเทลจุสในกลุ่มดาวนายพราน(Orion) โดยอยู่ที่ตำแหน่งไหล่ขวาของนายพราน

      ทีมใช้เครื่องมือ SPHERE(Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) บน VLT เพื่อถ่ายภาพพื้นผิวบีเทลจุสโดยตรง พร้อมทั้งข้อมูลจากเครื่องมือ GRAVITY บนมาตรแทรกสอด VLT(VLTI) เพื่อจับตาดูดาวตลอดการมืดลง กล้องซึ่งอยู่ที่หอสังเกตการณ์พารานัล ในทะเลทรายอะตาคามาของชิลี เป็นเครื่องมือในการวินิจฉัยที่จำเป็นในการค้นพบสาเหตุของการมืดลงเหตุการณ์นี้ Cannon กล่าว เราสามารถสำรวจดาวได้ไม่เพียงแค่เป็นจุด แต่ยังเผยให้เห็นรายละเอียดบนพื้นผิวและจับตาดูมันตลอดทั้งเหตุการณ์ได้ Montarges กล่าวเสริม

     ทั้งคู่กำลังเฝ้ารอสิ่งที่จะเป็นอนาคตสำหรับดาราศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กล้องโทรทรรศน์ใหญ่สุดขั้ว(Extremely Large Telescope; ELT) ที่จะใช้เพื่อศึกษาบีเทลจุส ด้วยความสามารถในการเข้าถึงความละเอียดที่ไม่อาจเทียบเคียงได้ ELT จะช่วยให้เราได้ถ่ายภาพบีเทลจุสได้โดยตรงด้วยความละเอียดที่น่าประทับใจ Cannon กล่าว มันยังขยายตัวอย่างดาวซุปเปอร์ยักษ์แดงที่เราจะสามารถตรวจสอบพื้นผิวได้ผ่านการถ่ายภาพโดยตรง ยิ่งช่วยเราให้เผยความลับเบื้องหลังลมของดาวมวลสูงเหล่านี้ได้ งานวิจัยเป็นรายงานหัวข้อ “A dusty veil shading Betelgeuse during its Great Dimming” ปรากฏใน Nature

แหล่งข่าว eso.org : mystery of Betelgeuse’s dip in brightness solved  
                sciencealert.com : the mystery of Betelgeuse’s Great Dimming has officially been solved!
                iflscience.com : mysterious “Great Dimming” of Betelgeuse was caused by a dust cloud and cold patch
                space.com : mystery solved? Dust cloud caused Betelgeuse star’s weird dimming, study finds

Lunar Domes : Kies Pi

 เมื่อสุดสัปดาห์ที่ผ่านมาฟ้าเปิด พระจันทร์อายุ 9 วันหลังเดือนมืด ผมใช้กล้องดูดาวสำรวจไล่ตามแนวรอยต่อของเงามืดและแสงสว่างบนดวงจันทร์

เจอหลุมเล็กๆหลุมนึงดูน่าสนใจ ด้านในหลุมมีเงาของแสงแดดส่องสลับกับเงามืด แสดงว่าขอบของหลุมจะต้องมีช่องว่างแสงถึงลอดมาได้ ในแผนที่ดวงจันทร์บอกชื่อหลุมคือ Kies

 

ภาพซ้ายหลังจากเดือนมืด 9 วัน ภาพขวาหลังจากเดือนมืด 10 วัน
คียส์พายเป็นเนินเขาเล็กๆตรงลูกศรชี้ ภาพโดยผู้เขียน

หลุมนี้ตั้งตามชื่อ Johann Kies เป็นนักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมันมีชีวิตอยู่ในคริสตศตวรรษที่ 18 เป็นคนแรกๆที่เผยแพร่ผลงานของนิวตัน

ค้นไปค้นมาเครเตอร์ที่รูปร่างเหมือนแว่นขยายอันนี้ ไฮไลท์กลับเป็น เนินเขาเล็กๆที่กว่างราว 10 กิโลเมตร สูงแค่ 100 เมตร ทางทิศตะวันตกของหลุมคียส์ที่เรียกกันว่า Kies Pi

Kies Pi เป็นเหมือนกับภูเขาไฟแบบโล่บนโลก ภูเขาไฟแบบโล่คือภูเขาไฟที่ไม่มีการประทุระเบิด แต่มีลาวาไหลออกมาทำให้เกิดเป็นเนินเขาเล็กๆเตี้ยๆ ในบ้านเราก็มีหลายที่อย่างเช่น ภูเขาไฟกระโดงที่บุรีรัมย์

แต่คืนนี้ Kies Pi ยังอยู่ในเงามืด ผมต้องรออีกหนึ่งคืน การดูดวงจันทร์ทำให้รู้จักการรอคอย

ในคืนต่อมาผมใช้กล้องดูดาว 8” ทางยาวโฟกัส 2400มม ที่กำลังขยายปานกลางก็มองเห็นภูเขาไฟหรือที่เรียกว่า  Lunar Domes แม้ว่าจะดูยากสักนิด เพราะเป็นเนินเตี้ยๆ ที่ไม่ค่อยเงามาสร้างมิติ ที่ไม่อยากเชื่อก็คือเห็นจุดดำๆที่เป็นปากปล่องภูเขาไฟตรงกลางรางๆ

นอกจาก Kies Pi แล้วยังมี Lunar Dome แบบนี้ให้เก็บไอเท็มอีกหลายตัวเหมือนกันลองดูตามบทความ
A little guide to Lunar Domes โดย Bob King จากเวบไซท์ skyandtelescope.org

Domes แต่ละตัวก็มีเรื่องราวที่น่าสนใจต่างกันและต้องดูกันหลายคืน

หากคุณมีกล้องดูดาวและกำลังเบื่อว่าไม่รู้จะดูอะไรดี ผมแนะนำว่าลองล่าไอเท็ม Lunar Dome แบบผมก็ได้ จะทำให้การดูดาวมีเป้าหมาย ได้พบอะไรใหม่ๆ แล้วก็สนุกขึ้นด้วย

ลองดูครับ

ดาวศุกร์ ปลายทางของปฏิบัติการสามงาน

 

     หลังจากห่างหายไปหลายทศวรรษ ในที่สุด นาซาและอีซาก็กำลังย้อนกลับไปดาวศุกร์อีกครั้ง เมื่อนาซาได้ประกาศว่าองค์กรเลือกปฏิบัติการสองงาน อันเป็นส่วนหนึ่งของโครงการระดับดิสคัฟเวอรี่ คือ DAVINCI+ และ VERITAS ยานทั้งสองจะมุ่งหน้าไปดาวศุกร์ในช่วงปลายทศวรรษนี้ในความพยายามเพื่อทำแผนที่และแจกแจงคุณลักษณะดาวเคราะห์ดวงที่สองจากดวงอาทิตย์นี้ ในขณะที่อีซาเองก็เลือก EnVision ไปดาวศุกร์ด้วยเช่นกัน

     คำถามข้อใหญ่ในทางวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ก็คือ เพราะเหตุใด แม้ว่าดาวศุกร์จะมีขนาดและองค์ประกอบที่ใกล้เคียงกับโลก แต่เพื่อนบ้านของเรากลับพบกับการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศอันรุนแรง โดยแทนที่จะเป็นพิภพที่เอื้ออาศัยได้เหมือนกับโลก มันกลับมีชั้นบรรรยากาศที่เป็นพิษและปกคลุมไปด้วยเมฆกรดกำมะถันความเข้มข้นสูง ดาวศุกร์ต้องผ่านอะไรมาจึงมีชะตากรรมเช่นนี้เมื่อเกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกแบบกู่ไม่กลับ และสิ่งเดียวกันนี้จะเป็นชะตากรรมของโลกหรือไม่, ดาวศุกร์ยังมีกิจกรรมทางธรณีวิทยาหรือไม่ แล้วครั้งหนึ่งมันจะเคยมีมหาสมุทรหรือแม้แต่ค้ำจุนชีวิตได้หรือไม่ บทความอะไรที่เราจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาวเคราะห์หินโดยรวม เมื่อเราได้พบดาวเคราะห์นอกระบบที่คล้ายโลกเพิ่มเติมขึ้น

     

DAVINCI+

     ปฏิบัติการแรกที่ได้รับเลือกก็คือ DAVINCI+(Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry and Imaging) ปฏิบัติการจะศึกษาองค์ประกอบและวิวัฒนาการของชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ DAVINCI+ จะปล่อยทรงกลมลงผ่านชั้นบรรยากาศซึ่งจะเก็บตัวอย่างก๊าซและสภาวะอากาศ ในระหว่าง 63 นาทีที่ผ่านชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ ในทางทฤษฎีแล้ว สเปคโตรมิเตอร์เลเซอร์ที่ปรับจูนได้ของยานน่าจะตรวจจับฟอสฟีน(phosphine) ตามเส้นทางที่ลงไป แม้ว่ามันจะไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ทำเช่นนั้น นักดาราศาสตร์ได้ตรวจจับสารสัญญาณชีวภาพ(biosignature) นี้ในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์โดยใช้กล้องโทรทรรศน์บนโลก แต่การตรวจจับยังคงไม่ยุติ

DAVINCI+ จะปล่อยทุ่นเก็บข้อมูลในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ 

     ยานโคจรจะถ่ายทอดข้อมูลเหล่านี้กลับสู่โลก ในขณะเดียวกันก็ถ่ายภาพดาวเคราะห์ในความละเอียดสูงด้วย เป้าหมายหลักก็คือทำแผนที่ tesserae ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เก่าแก่ที่สุดบนดาวศุกร์ DAVINCI+ ยังมีเทคโนโลจีก้าวหน้าอย่าง Compact Ultraviolet to Visible Imaging Spectrometer ติดไปด้วย เครื่องมือนี้จะทำการตรวจสอบอุลตราไวโอเลตด้วยความละเอียดสูงในความพยายามเพื่อให้เข้าใจ “ตัวดูดกลืนยูวี” ที่เป็นปริศนาซึ่งดูดยูวีจากดวงอาทิตย์ไว้ถึงครึ่งหนึ่งบนดาวศุกร์

 

VERITAS

     ปฏิบัติการที่สองที่ได้รับเลือกก็คือ VERITAS(Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography and Spectroscopy) ปฏิบัติการทางธรณีวิทยานี้จะทำแผนที่พื้นผิวดาวเคราะห์ในแบบสามมิติเพื่อที่จะตามรอยประวัติการแปรสัณฐานแผ่นเปลือก(plate tectonics) ของดาวเคราะห์ และตรวจสอบว่าดาวศุกร์ยังคงมีกิจกรรมภูเขาไฟหรือไม่(ถ้ามีอยู่จริง กิจกรรมภูเขาไฟก็น่าจะเป็นแหล่งอชีวภาพที่สร้างฟอสฟีน)

VERITAS

     เทคโนโลจีบุกเบิกที่ไปกับ VERITAS ก็คือ นาฬิกาอะตอมอวกาศห้วงลึก 2(Deep Space Atomic Clock-2) ของห้องทดลองไอพ่นขับดัน(JPL) จะสร้างสัญญาณที่แม่นยำสูงมาก ซึ่งจะช่วยในการสำรวจวิทยุและการเดินทางในอวกาศห้วงลึกในอนาคต

     DAVINCI+ และ VERITAS จะถูกส่งในช่วง 2028 ถึง 2030 แม้ว่าจะมีการบินผ่านดาวศุกร์มากมายในช่วงหลายปี แต่นี่จะเป็นปฏิบัติการแรกๆ ของนาซาที่มุ่งเป้าไปที่ดาวศุกร์เป็นการเฉพาะ นับตั้งแต่ปฏิบัติการมาเจลลัน(Magellan) ของนาซาซึ่งใช้กระสวยอวกาศส่งยานเข้าสู่วงโคจรในปี 1989 และ เวกา 2(Vega 2) ของอดีตสหภาพโซเวียตในปี 1985 ปฏิบัติการ Akatsuki ขององค์กรสำรวจอวกาศญี่ปุ่น(JAXA) ก็บินไปดาวศุกร์ในวงโคจรที่ถูกปรับแต่งนับตั้งแต่ปี 2015 หลังจากพลาดที่จะเข้าสู่วงโคจรในปี 2010

     ปฏิบัติการในระดับดิสคัฟเวอรี่มีงบประมาณจำกัดที่ 5 ร้อยล้านดอลลาร์ในการพัฒนา โดยไม่รวมการดำเนินงานและส่งยาน ไม่เหมือนกับปฏิบัติการระดับใหญ่กว่า ในระดับดิสคัฟเวอรี่มักจะถูกเลือกเพื่อตอบคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่เฉพาะ การเลือกรอบล่าสุดในปี 2017 ได้เลือก ปฏิบัติการสู่ดาวเคราะห์น้อยไซคี(Psyche) และปฏิบัติการลูซี(Lucy) ปฏิบัตการดาวศุกร์ทั้งสอง เอาชนะคู่แข่งอีก 2 โครงการที่จะเดินทางไปดวงจันทร์ไอโอ(Io) ของดาวพฤหัสฯ และดวงจันทร์ไทรตอน(Triton) ของเนปจูน  

เสี้ยวดาวศุกร์จากปฏิบัติการอะคัตสิกิ(Akatsuki)

EnVision

     ปฏิบัติการดาวศุกร์ที่มีเครื่องมือนวัตกรรมล้ำหน้ารวมถึง sounder ซึ่งจะเผยให้เห็นชั้นต่างๆ ใต้พื้นผิว และสเปคโตรมิเตอร์ที่ศึกษาชั้นบรรยากาศและพื้นผิว สเปคโตรมิเตอร์จะจับตาดูก๊าซจำนวนน้อยนิด(trace gases) ในชั้นบรรยากาศและวิเคราะห์องค์ประกอบพื้นผิว มองหาโอกาสใดๆ ที่อาจจะเชื่อมโยงกับสัญญาณกิจกรรมภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ เรดาร์ที่ได้รับจากนาซาจะถ่ายภาพและทำแผนที่พื้นผิว

     นอกจากนี้ ชุดทดลองวิทยาศาสตร์คลื่นวิทยุจะตรวจสอบโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์และสนามแรงโน้มถ่วง เช่นเดียวกับตรวจสอบโครงสร้างและองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศ เครื่องมือจะทำงานสอดประสานกันเพื่อแจกแจงปฏิสัมพันธ์ระหว่างชั้นต่างๆ ในดาวเคราะห์ให้ดีที่สุด ตั้งแต่ภายในจนถึงพื้นผิวและชั้นบรรยากาศ ซึ่งจะให้ภาพรวมดาวเคราะห์และกระบวนการของมัน

    EnVision ตามหลังปฏิบัติการของอีซา วีนัส เอกเพรส(2005-2014) ที่ประสบความสำเร็จ ซึ่งมุ่งเป้าไปที่งานวิจัยชั้นบรรยากาศ แต่ก็ยังทำการค้นพบสำคัญๆ ซึ่งชี้ไปถึงสิ่งที่อาจเป็นจุดร้อนภูเขาไฟบนพื้นผิว EnVision จะปรับปรุงภาพพื้นผิวจากเรดาร์ของมาเจลลันได้อย่างมาก

     ขั้นตอนต่อไปสำหรับ EnVision ก็คือขยับเข้าสู่ Definition Phase ซึ่งการออกแบบยานและเครื่องมือจะต้องสรุปสุดท้ายแล้ว หลังจากขั้นตอนการออกแบบ ก็จะเลือกผู้รับเหมาอุตสาหกรรมในยุโรปเพื่อสร้างและทดสอบานก่อนที่จะนำส่งไปกับจรวดอาเรียน 6 โอกาสการส่งแรกสุดสำหรับปฏิบัติการก็คือปี 2031 โดยมีทางเลือกเพิ่มเติมในปี 2032 และ 2033 ยานน่าจะใช้เวลาราว 15 เดือนเพื่อเดินทางไปถึงดาวเคราะห์ และอีก 16 เดือนเพื่อเข้าถึงวงโคจรกลมได้ผ่านแอโรเบรค วงโคจร 92 นาทีของยานจะวิ่งผ่านขั้วดาวเคราะห์ในระดับความสูงตั้งแต่ 220 ถึง 540 กิโลเมตร  

 

แหล่งข่าว skyandtelescope.com : we’re heading to Venus! NASA selects Discovery-class missions
             phys.org : NASA picks Venus as hot spot for two new robotic missions  
             spaceref.com : ESA selects Venus mission “EnVision”
               space.com : Venus wins stunning 3^rd new mission, this time from Europe

การปะทุรังสีแกมมาในละแวกใกล้โลก

 

ภาพจากศิลปินแสดงดาวเทียมสวิฟท์ของนาซาตรวจจับรังสีเอกซ์ได้จากการปะทุรังสีแกมมาเหตุการณ์หนึ่ง 

     นักดาราศาสตร์ที่ใช้เครือข่ายพิเศษในนามิเบียได้บันทึกแสงเรืองไล่หลัง(afterglow) จากการปะทุรังสีแกมมาที่ทรงพลังที่สุดและยาวนานที่สุด จากการปะทุรังสีแกมมาที่สว่างที่สุดเหตุการณ์หนึ่ง

      ในวันที่ 29 สิงหาคม 2019 การปะทุรังสีแกมมาแบบยาว(long gamma-ray burst) เหตุการณ์หนึ่งซึ่งถูกสร้างจากไอพ่นวัสดุสารที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง ได้ปล่อยออกจากการยุบตัวของดาวฤกษ์มวลสูงดวงหนึ่ง เหตุการณ์นี้ซึ่งเรียกว่า GRB 190829 A ถูกพบโดยดาวเทียมเฟอร์มีและสวิฟท์ในทิศทางของกลุ่มดาวแม่น้ำ(Eridanus) ซึ่งติดตามผลในเวลาไม่นานโดย HESS(High Energy Stereoscopic System) ทันทีที่เริ่มเห็นแสงเรืองไล่หลัง

     การตอบสนองที่เร็วและความจริงที่ว่าเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นค่อนข้างใกล้(1 พันล้านปีแสง) ก็ให้แง่มุมที่ไม่น่าเชื่อเกี่ยวกับเหตุการณ์ลักษณะนี้ แสงเรืองไล่หลังเกิดขึ้นนาน 3 วันหลังจากการปะทุรังสีแกมมาเริ่มต้น ซึ่งเครือข่ายสำรวจแสงเรืองเป็นเวลารวม 13 ชั่วโมง และก็บันทึกรังสีแกมมาได้ในระดับถึง 1 ล้านล้านเท่าของแสงช่วงตาเห็น(ระดับพลังงาน 3.3 เทร่าอิเลคตรอนโวลท์) ตามที่รายงานใน Science วันที่ 3 มิถุนายน การสำรวจได้เผยให้เห็นว่าการเปล่งคลื่นในแสงเรืองไล่หลังตั้งแต่ รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา สลัวลงพ้องกัน บอกใบ้ว่ากระบวนการสร้างเป็นกระบวนการร่วม

ภาพจากศิลปินแสดงโฟตอนพลังงานสูงมากจากการปะทุรังสีแกมมาเหตุการณ์หนึ่งที่เข้ามาในชั้นบรรยากาศโลกและถูกตรวจพบโดย HESS ในนามิเบีย

     Andrew Taylor ผู้เขียนร่วม จาก DESY(Deutsches Elektronen-Synchrotron) กล่าวในแถลงการณ์ว่า เรากำลังนั่งอยู่แนวหน้าเมื่อการปะทุรังสีแกมมานี้เกิดขึ้น เรายังสำรวจพบแสงเรืองไล่หลังไปอีกหลายวัน และมีพลังงานถึงระดับรังสีแกมมา Sylvia Zhu จาก DESY เช่นกัน กล่าวเสริมว่า การสำรวจของเราเผยให้เห็นความคล้ายคลึงอย่างน่าฉงนระหว่างการเปล่งคลื่นในช่วงรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาพลังงานสูงมาก จากแสงเรืองไล่หลังของการปะทุ

     นี่เป็นการสำรวจที่น่าตื่นเต้นเป็นพิเศษเนื่องจากทฤษฎีนำได้บอกว่ารังสีเอกซ์และรังสีแกมมาถูกสร้างขึ้นโดยกลไกที่แตกต่างกัน 2 อัน แต่แนวคิดนี้ไม่สอดคล้องกับสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์ได้เห็นที่นี่ Dmitry Khangulyan ผู้เขียนร่วมจากมหาวิทยาลัยริคเคียวในกรุงโตเกียว บอกว่า มันออกจะคาดไม่ถึงที่ได้สำรวจพบคุณลักษณะทางสเปคตรัมและด้านเวลาในช่วงพลังงานรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาพลังงานสูง นั้นคล้ายคลึงกันอย่างมาก ถ้าการเปล่งคลื่นในช่วงพลังงานทั้งสองเหล่านี้มีกำเนิดที่แตกต่างกัน นี่สร้างความท้าทายให้กับกำเนิดรังสีแกมมาพลังงานสูงมาก จากซิงโครตรอนที่เกิดปรากฏการณ์คอมป์ตันด้วยตัวมันเอง(self-Compton)

     Edna Ruiz-Velasco นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่สถาบันมักซ์พลังค์เพื่อฟิสิกส์นิวเคลียร์ในไฮเดลแบร์ก ผู้เขียนร่วม กล่าวในแถลงการณ์ฉบับเดียวกันว่า สิ่งที่พิเศษเกี่ยวกับการปะทุรังสีแกมมานี้ก็คือ มันเกิดขึ้นในละแวกหลังบ้านของเรา ที่ซึ่งโฟตอนพลังงานสูงมากไม่ถูกดูดกลืนในการชน(ของโฟตอน) กับแสงที่พื้นหลัง ในระหว่างเดินทางมายังโลก ตามที่เกิดขึ้นได้เมื่อเดินทางระยะไกลกว่าข้ามห้วงอวกาศมา

ภาพจากศิลปินแสดงไอพ่นสัมพัทธภาพที่อุดมไปด้วยโฟตอนพลังงานสูงมากจากการปะทุรังสีแกมมาเหตุการณ์หนึ่ง กำลังพุ่งทะยานออกจากดาวฤกษ์ที่กำลังยุบตัวดวงหนึ่ง

     GRB 190829A เป็นการปะทุรังสีแกมมาเพียงเหตุการณ์ที่ 4 เท่านั้นที่ถูกพบโดยภาคพื้นดิน สามเหตุการณ์ก่อนหน้านั้นเกิดขึ้นไกลกว่าอย่างมาก จึงสำรวจแสงเรืองไล่หลังของพวกมันได้ในช่วงเวลาที่สั้นกว่า และพวกมันก็ดูเหมือนจะอ่อนแรงกว่าอย่างมาก(ไม่ถึงระดับเทร่าอิเลคตรอนโวลท์) ดังนั้นจึงไม่สามารถทำการวิเคราะห์รายละเอียดได้ แต่เห็นได้ชัดเจนว่า HESS และเครื่องมืออื่นสามารถศึกษาเหตุการณ์เหล่านี้ในรายละเอียดที่สูงได้

      Stefan Wagner โฆษกกลุ่ม HESS จาก หอสังเกตการณ์แห่งรัฐ ในไฮเดลแบร์ก กล่าวว่า เมื่อมองไปในอนาคต ความคาดหวังที่จะตรวจสอบการปะทุรังสีแกมมาโดยเครื่องมือรุ่นถัดไปอย่าง เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์เชเรนคอฟ ซึ่งกำลังก่อสร้างในเทือกเขาแอนดีส ชิลี และบนลา พัลมา เกาะคานารี ก็น่าจะประสบความสำเร็จ ปริมาณของการปะทุรังสีแกมมาโดยรวมจะนำเราให้คาดหวังว่าการตรวจจับในช่วงพลังงานสูงมาก จะเกิดขึ้นได้อย่างสม่ำเสมอค่อนข้างเป็นปกติ ซึ่งจะช่วยเราให้เข้าใจฟิสิกส์ของพวกมันอย่างเต็มที่

แหล่งข่าว iflscience.com : the most energetic and longest gamma-ray burst afterglow ever has been detected
               space.com : weird nearby gamma-ray burst defies expectations
               phys.org : front-row view reveals exceptional cosmic explosion