ดาวหางบีบี "เปิดไฟ" มาแต่ไกล

 

ภาพจากศิลปินแสดงดาวหางบีบี(Bernardinelli-Bernstein) อย่างที่น่าจะเป็นเมื่อมันอยู่ในระบบสุริยะส่วนนอก

  การศึกษาใหม่โดยนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยมารีแลนด์ได้แสดงว่าดาวหางดวงหนึ่งซึ่งมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบมา มีกิจกรรมมานานกว่าที่เคยคิดกันไว้ ซึ่งหมายความว่าน้ำแข็งภายในน้ำแข็งกำลังระเหยและสร้างเปลือกฝุ่นและไอที่เรียกว่า โคมา ออกมา มีการสำรวจพบดาวหางที่มีกิจกรรมเช่นนี้อีกเพียงดวงเดียวที่เกิดไกลจากดวงอาทิตย์ออกไป และมันมีขนาดเล็กกว่าอย่างมาก

     การค้นพบจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ตรวจสอบว่าดาวหางบีบี(Bernardinelli-Bernstein; BB) มีองค์ประกอบอย่างไร และให้แง่มุมสู่สภาวะในช่วงการก่อตัวของระบบสุริยะของเรา การค้นพบนี้เผยแพร่ใน The Planetary Science Journal วันที่ 29 พฤศจิกายน 2021 การสำรวจเหล่านี้กำลังผลักระยะทางสำหรับดาวหางที่เกิดกิจกรรม ออกไปไกลกว่าที่เราเคยคิดไว้อย่างมาก Tony Farnham นักวิทยาศาสตร์วิจัยที่แผนกดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยมารีแลนด์ ผู้เขียนนำการศึกษานี้

     การทราบว่าดาวหางเริ่มมีกิจกรรมเมื่อใดนั้นเป็นกุญแจสู่ความเข้าใจว่ามันมีองค์ประกอบอย่างไร ดาวหางซึ่งบางครั้งก็ถูกเรียกว่า ก้อนหิมะสกปรก หรือก้อนเถ้าน้ำแข็ง เป็นการรวมชองฝุ่นและน้ำแข็งที่เหลืออยู่จากการก่อตัวของระบบสุริยะ เมื่อดาวหางที่กำลังโคจรเข้ามาสู่จุดที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด มันจะอุ่นขึ้นและน้ำแข็งจะเริ่มระเหย จะต้องอุ่นแค่ไหนเพื่อที่จะ(ดาวหาง) จะเริ่มระเหยก็ขึ้นอยู่กับน้ำแข็งที่เป็นองค์ประกอบ(เช่น น้ำ, คาร์บอนไดออกไซด์, คาร์บอนมอนอกไซด์ หรือสารประกอบเยือกแข็งชนิดอื่นๆ)

     นักวิทยาศาสตร์ได้พบดาวหางบีบีเป็นครั้งแรกในเดือนมิถุนายน 2021 โดยใช้ข้อมูลจากการสำรวจพลังงานมืด(Dark Energy Survey) ซึ่งเป็นความพยายามร่วมในระดับนานาชาติเพื่อสำรวจท้องฟ้าซีกโลกใต้ การสำรวจได้พบนิวเคลียสดาวหางที่สว่าง แต่ไม่ได้มีความละเอียดสูงมากพอที่จะเผยให้เห็นเปลือกก๊าซและฝุ่นที่ก่อตัวขึ้นเมื่อดาวหางเริ่มมีกิจกรรม ด้วยความกว้าง 100 กิโลเมตร บีบีเป็นดาวหางที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบมา และอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากกว่ายูเรนัส ดาวหางเกือบทั้งหมดมีขนาดราว 1 กิโลเมตร และถูกพบเมื่อพวกมันอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่า เมื่อ Farnham ได้ยินข่าวการค้นพบนี้ เขาก็สงสัยในทันทีว่าจะมีภาพดาวหางบีบีที่ปฏิบัติการ TESS ซึ่งสำรวจท้องฟ้าส่วนหนึ่งเป็นเวลา 28 วันหรือไม่ เขาคิดว่าเวลาเปิดหน้ากวางของ TESS ที่นานกว่า น่าจะให้ข้อมูลมากกว่า

ภาพดาวหางบีบี จากโครงการสำรวจ DES 

     Farnham และเพื่อนร่วมงานได้รวบรวมภาพดาวหางบีบีหลายพันภาพที่รวบรวมโดย TESS ตั้งแต่ปี 2018 จนถึง 2020 ด้วยเทคนิคการซ้อนภาพ(stacking) ก็สามารถเพิ่มความเปรียบต่าง(contrast) และได้ภาพดาวหางที่ชัดมากขึ้น แต่เนื่องจากดาวหางเคลื่อนที่ เขาจึงต้องเลเยอร์ภาพ เพื่อที่ดาวหางบีบีจะได้เรียงพอดีในแต่ละภาพ เทคนิคนี้กำจัดร่องรอยที่ปรากฏในแต่ละภาพในขณะที่ก็เน้นภาพดาวหางขึ้น ซึ่งช่วยให้นักวิจัยได้เห็นการเรืองฟุ้งๆ จากฝุ่นที่ล้อมรอบบีบี ซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ว่าดาวหางบีบีมีโคมา(coma)  และมีกิจกรรมแล้ว

     เพื่อให้แน่ใจว่าโคมาไม่ใช่ภาพเบลอที่เกิดจากการซ้อนภาพ ทีมจึงนำเทคนิคนี้ซ้ำโดยใช้ภาพวัตถุที่ไร้กิจกรรมจากแถบไคเปอร์(Kuiper Belt) ซึ่งเป็นพื้นที่แห่งหนึ่งที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากกว่าดาวหางบีบี ซึ่งพบเศษซากน้ำแข็งจากระบบสุริยะช่วงต้นได้มากมาย เมื่อซ้อนภาพจนวัตถุเหล่านั้นคมชัดขึ้นก็ไม่พบการเบลอ นักวิจัยจึงเชื่อมั่นว่าการเรืองสลัวรอบๆ ดาวหางบีบี นั้นเป็นโคมาจริงๆ

     ขนาดและระยะทางจากดวงอาทิตย์ของดาวหางบีบี ยังบอกว่าน้ำแข็งที่กำลังระเหยออกมาก่อตัวเป็นโคมานั้น อุดมไปด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ เนื่องจากคาร์บอนมอนอกไซด์จะเริ่มระเหยเมื่อมันอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าระยะทางที่พบดาวหางบีบี ถึง 5 เท่า ก็น่าจะเป็นไปได้ที่บีบีจะมีกิจกรรมมาตั้งแต่ก่อนที่มันจะถูกสำรวจพบ เราได้สร้างข้อสันนิษฐานว่าดาวหางบีบีนั้นอาจจะมีกิจกรรมไกลกว่านั้นอีก แต่เราก็แค่ไม่เห็นมันก่อนหน้านั้น Farnham กล่าว สิ่งที่เรายังไม่รู้เลยก็คือจะมีจุดเริ่มที่เราจะเริ่มเห็นสิ่งเหล่านั้นในช่องแข็งก่อนที่พวกมันจะเริ่มมีกิจกรรมหรือไม่

     Farnham บอกว่าความสามารถในการสำรวจกระบวนการอย่างการก่อตัวของโคมาดาวหางได้ไกลกว่าที่เคยเป็นมา ช่วยเปิดประตูบานใหม่ที่น่าตื่นเต้นให้กับนักดาราศาสตร์ นี่เป็นเพียงการเริ่มต้นเท่านั้น เขากล่าว TESS กำลังสำรวจสิ่งเหล่านี้ซึ่งไม่เคยถูกพบมาก่อน และนี่ก็เหมือนเป็นกรณีทดสอบสิ่งที่เราจะได้พบต่อไป เรามีศักยภาพที่จะแบบนี้ได้อีกมาก เมื่อเห็นดาวหางแล้ว ก็ย้อนเวลากลับไปจากในภาพและค้นหาพวกมันในขณะที่พวกมันยังอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ออกไปอีก

แหล่งข่าว phys.org : new study shows the largest comet ever observed was active at near-record distance
                sciencealert.com : the largest comet we’ve ever seen just delivered a curious surprise