เส้นด้ายแม่เหล็กในใจกลางกาแลคซี

 

ใจกลางทางช้างเผือกโดยกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์จันทรา

     ในใจกลางทางช้างเผือกนั้นกำลังถักทอด้วยกลุ่มด้ายก๊าซร้อนยิ่งยวดและสนามแม่เหล็ก ภาพใหม่ที่ได้นี้เป็นข้อมูลโมเสอิคขนาดใหญ่จากหอสังเกตการณ์รังสีเอกซ์จันทราของนาซาและกล้องโทรทรรศน์วิทยุเมียร์แคท(MeerKAT) ในอาฟริกาใต้

     ภาพพาโนรามาใจกลางกาแลคซีทำขึ้นจากการสำรวจก่อนหน้านี้โดยจันทราและกล้องอื่นๆ ภาพล่าสุดขยายมุมมองพลังงานสูงจากจันทราออกไปเหนือและใต้ระนาบกาแลคซีมากกว่าโครงการถ่ายภาพอื่นๆ ก่อนหน้านี้เคยทำมา ในภาพ ข้อมูลรังสีเอกซ์จากจันทราเป็นสีส้ม, เขียว, ฟ้าและม่วง แสดงถึงระดับพลังงานในช่วงรังสีเอกซ์ที่แตกต่างกัน และข้อมูลช่วงวิทยุจากเมียร์แคทแสดงเป็นสีม่วงไลแลคและเทา

     มีเส้นด้ายเส้นหนึ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากมันมีการเปล่งรังสีเอกซ์และคลื่นวิทยุที่ไขว้กัน  G0.17-41 ชี้ตั้งฉากกับระนาบของกาแลคซี และมีความยาวประมาณ 20 ปีแสง แต่มีความกว้างเพียงหนึ่งในร้อยส่วนของความยาว การศึกษาคุณสมบัติรังสีเอกซ์และคลื่นวิทยุจากเส้นด้ายนี้ครั้งใหม่โดย Q. Daniel Wang จากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเสตต์ ที่อัมเฮิร์ตท์ บอกว่า รายละเอียดเหล่านี้ผูกโยงเข้าหากันด้วยแถบสนามแม่เหล็กบางๆ นี่คล้ายกับสิ่งที่สำรวจพบในเส้นด้ายที่ศึกษาก่อนหน้านี้(เส้นด้ายทั้งสองระบุไว้ในภาพ แต่เส้นด้ายที่ศึกษาใหม่อยู่ทางล่างซ้ายและห่างจากระนาบกาแลคซีออกมา) แถบลักษณะดังกล่าวอาจจะก่อตัวขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กเรียงตัวในทิศทางที่แตกต่างกัน, ชนกันและก็บิดตัวไปรอบๆ กันและกันในกระบวนการที่เรียกว่า การเชื่อมต่อใหม่ทางแม่เหล็ก(magnetic reconnection) สนามแม่เหล็กที่มีการเรียงตัวใหม่ จะปล่อยพลังงานแม่เหล็กออกมาซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์และความร้อน นี่คล้ายกับปรากฏการณ์ประหลาดที่ขับเคลื่อนอนุภาคทรงพลังออกจากดวงอาทิตย์ และเป็นตัวการที่ทำให้เกิดสภาวะอวกาศ(space weather) ซึ่งบางครั้งก็สร้างผลกระทบต่อโลก    

     การศึกษาเส้นด้ายแม่เหล็กเหล่านี้ในรายละเอียดช่วยสอนเราให้ทราบเกี่ยวกับสภาวะอวกาศของกาแลคซีที่นักดาราศาสตร์ได้เห็นทั่วพื้นที่นี้ได้มากขึ้น สภาวะอวกาศนี้ถูกขับดันโดยปรากฏการณ์ที่ละเอียดอ่อนเช่น การระเบิดซุปเปอร์โนวา, ดาวที่อยู่กันอย่างแออัดเป่าก๊าซร้อนออกมา และการปะทุสสารจากพื้นที่ใกล้กับคนยิงธนู เอ สตาร์(Sagittarius A*) หลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black holes) ของกาแลคซีทางช้างเผือก

      และที่ระบุไว้ในภาพหลักก็เป็นรังสีเอกซ์ที่สะท้อนออกจากฝุ่นรอบๆ แหล่งรังสีเอกซ์สว่าง(วงกลมสีเขียว), คนยิงธนู เอ สตาร์ และในวงรี-วงกลมสีม่วง เป็น Arches and Quintiplet clusters, DB00-58 และ DB00-6, 1E 1743.1-28.43, เมฆก๊าซเย็น(the Cold Gas Cloud) และ คนยิงธนู ซี(Sagittarius C)

     นอกเหนือจากเส้นด้าย ภาพพาโนรามายังเผยให้เห็นสิ่งที่น่ามหัศจรรย์อื่นๆ ในใจกลางกาแลคซีด้วย ยกตัวอย่างเช่น ทีมของ Wang ได้รายงานพวยก๊าซร้อนขนาดใหญ่ ซึ่งอาจแผ่ออกไปประมาณ 700 ปีแสงเหนือและใต้ระนาบกาแลคซี ซึ่งมีรายละเอียดสูงกว่าที่เคยทำมา(แต่พวกมันก็ยังมีขนาดเล็กกว่า ฟองเฟอร์มี ซึ่งแผ่ออกไปประมาณ 25000 ปีแสงเหนือและใต้ระนาบกาแลคซี) พวยก๊าซเหล่านี้อาจจะแสดงถึงวัสดุสารทีไหลออก(outflow) ในระดับกาแลคซี คล้ายกับอนุภาคที่ถูกดันขับออกจากดวงอาทิตย์ ก๊าซน่าจะร้อนขึ้นโดยการระเบิดซุปเปอร์โนวา และการเชื่อมต่อใหม่ทางแม่เหล็กเมื่อเร็วๆ นี้มากมายซึ่งเกิดขึ้นใกล้กับใจกลางกาแลคซี เหตุการณ์เชื่อมต่อใหม่เช่นนั้นเป็นเรื่องปกติแต่ก็ไม่ได้มีพลังงานสูงพอที่จะตรวจจับในช่วงรังสีเอกซ์ได้ ยกเว้นแต่เหตุการณ์ที่ทรงพลังที่สุดในใจกลางกาแลคซีที่ซึ่งสนามแม่เหล็กในห้วงอวกาศในพื้นที่นั้นมีความแรงสูงกว่าอย่างมาก เนื่องจากเหตุการณ์การเชื่อมต่อใหม่เกือบทั้งหมดน่าจะสลัวเกินไปจึงเป็นไปได้ว่า G0.17-0.41 จึงเป็นเพียงยอดของภูเขาน้ำแข็งการเชื่อมต่อใหม่ในใจกลางกาแลคซีเท่านั้น Wang เขียนไว้ในรายงาน

     การเชื่อมต่อติดใหม่ทางแม่เหล็กอาจจะมีบทบาทใหญ่ในการทำให้ก๊าซที่มีอยู่ระหว่างดาว(interstellar medium) ร้อนขึ้น กระบวนการนี้ยังอาจเป็นตัวการที่เร่งความเร็วให้กับอนุภาคจนสร้างรังสีคอสมิคขึ้นมาอย่างที่สำรวจพบบนโลก และผลักดันความปั่นป่วนในก๊าซระหว่างดวงดาวจนเหนี่ยวนำให้มีการก่อตัวดาวฤกษ์รุ่นใหม่ๆ ขึ้นมา ภาพนี้ยังแสดงว่าเส้นด้ายแม่เหล็กดูจะเกิดขึ้นได้ที่ขอบส่วนนอกของพวยก๊าซร้อนขนาดใหญ่ด้วย นี่บอกว่าก๊าซในพวยก๊าซกำลังขับเคลื่อนสนามแม่เหล็กที่ชนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเส้นด้ายแม่เหล็กขึ้นมา

     รายงานโดย Wang และทีมเผยแพร่ใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society เดือนมิถุนายน

 

แหล่งข่าว nasa.gov : magnetized threads weave spectacular galactic tapestry
                sciencealert.com : this startling image of our galaxy’s center hints at a new cosmic phenomenon