บีเทลจูสทำตัวประหลาดอีกแล้ว

 

credit image: Bob King/skyandtelescope.com 

      แม้ว่าคุณจะไม่รู้จักชื่อของมัน แต่ดาวซุปเปอร์ยักษ์แดง บีเทลจูส ก็เป็นหนึ่งในภาพที่เห็นจนเจนตาที่สุดบนท้องฟ้า เป็นจุดแสงสีแดงที่หัวไหล่ของกลุ่มดาวนายพราน(Orion) แม้ว่าจะมองข้ามได้ยาก แต่บีเทลจูสก็ยิ่งเป็นที่จับตามองมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีหลังนี้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงลักษณะปรากฏครั้งใหญ่ของมัน เป็นความสว่างที่ปั่นป่วนโดยไม่คาดคิด

     แต่ในช่วงไม่กี่สัปดาห์ล่าสุด บีเทลจูสสว่างขึ้นมากกว่าปกติ 50% และยังกลายเป็นดาวที่สว่างที่สุดในกลุ่มดาวนายพราน ดึงดูดความสนใจระลอกใหม่จากนักดูดาวสมัครเล่นและนักดาราศาสตร์อาชีพไปพร้อมๆ กัน ซึ่งแต่ละส่วนก็รอคอยเหตุการณ์ประวัติศาสตร์ครั้งสำคัญ วันหนึ่งข้างหน้า บีเทลจูสจะระเบิดจบชีวิตของมันเป็นซุปเปอร์โนวา และจากเก้าอี้แถวหน้าๆ บนโลกที่อยู่ห่างออกมาเพียง 650 ปีแสง เราชาวโลกจะได้เห็นหายนะภัยในอวกาศที่น่าตื่นตานี้อย่างแน่นอน

     แล้วการสว่างขึ้นครั้งนี้บอกว่าบีเทลจูสจะระเบิดแล้วหรือ และซุปเปอร์โนวาที่เกิดใกล้ๆ นี้น่าจะมีสภาพอย่างไร คงต้องหยุดฝันเมื่อทุกผู้คนที่มีชีวิตในปัจจุบันไม่น่าจะได้เห็นการระเบิดครั้งใหญ่ของบีเทลจูส อ้างอิงจากความสว่าง, สี, ขนาดและอายุของดาว นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า บีเทลจูสยังคงอยู่ในช่วงต้นของกระบวนการหลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอน ซึ่งหลังจากนั้น มันจะต้องหลอมต่อไปจนได้ออกซิเจนออกมา ตามด้วยซิลิกอน และสุดท้ายที่เหล็ก ในจุดนี้เอง ที่แกนกลางบีเทลจูสจะไม่สามารถรีดพลังงานจากปฏิกิริยาการหลอมนิวเคลียสได้อีกต่อไป ทำให้ดาวยุบตัวลงภายในมวลและระเบิดกระจุยกระจายเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย

ภาพโดย ALMA แสดงบีเทลจูส ถ้านำมันมาวางไว้ใจกลางระบบสุริยะของเรา ภาพแสดงขนาดทางกายภาพของบีเทลจูสโดยประมาณ

      เราทราบว่าบีเทลจูสจะระเบิดในไม่ช้านี้ แต่คำว่า “ในไม่ช้า” ก็เป็นอีกหนึ่งหมื่นถึงหนึ่งแสนปีข้างหน้า Jared Goldberg นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่สถาบันฟลาติรอนในนิวยอร์ค ซิตี้ กล่าว ผมคงไม่กล้าพนันด้วยอาชีพของผมบีเทลจูสจะระเบิดในไม่ช้านี้ ในตอนนี้

      อย่างไรก็ตาม เมื่อวันนั้นมาถึง ดาวก็จะหายวับไป ลางเตือนแรกๆ ของซุปเปอร์โนวาน่าจะเป็นกระแสของอนุภาคขนาดจิ๋วที่เรียกว่า นิวตริโน(neutrinos) ซึ่งจะเปล่งออกมาในระหว่างที่ดาวยุบตัว ก็น่าจะพุ่งทะลักผ่านโลกไปโดยไม่สร้างอันตรายใดๆ เพียงแค่ทำให้เครื่องตรวจจับรอบโลกร้องสว่างวาบขึ้น หลังจากนั้นไม่นาน เมื่อโฟตอนพลังงานสูงหนีออกจากเมฆเศษซากหนาทึบที่กำลังขยายตัวออกมาได้ ดอกไม้ไฟของจริงก็จะเริ่มต้นขึ้น

     สิ่งที่เราน่าจะได้เห็นก็คือบีเทลจูสจะสว่างขึ้นมาก สว่างกว่าปกติ หนึ่งหมื่นถึงหนึ่งแสนเท่าในเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์เท่านั้น Goldberg กล่าว ก็ต้องขึ้นอยู่กับว่าการระเบิดนี้ทรงพลังแค่ไหน ซากซุปเปอร์โนวาก็อาจจะสว่างถึงหนึ่งในสี่หรืออาจถึงครึ่งหนึ่งของจันทร์เต็มดวง กระจุกในจุดแสงจุดเดียว เพียงพอที่จะมองเห็นได้แม้แต่ในเวลากลางวันและสาดแสงจนทิ้งเงาในเวลากลางคืนได้

     และภาพตระการตานี้ก็จะอ้อยอิ่งอยู่นานพอให้ทุกๆ ผู้คนได้เห็น Goldberg กล่าวว่า มันจะสว่างอยู่เป็นเวลานานทีเดียว ผมหมายถึงนานแบบเป็นฤดูกาล สำหรับนักดาราศาสตร์แล้ว การระเบิดและผลที่ตามมาก็น่าจะเป็นเหตุการณ์ที่สร้างความสั่นสะเทือนเมื่อจะให้โอกาสอันเป็นอัตลักษณ์ในการสำรวจอย่างใกล้ชิด ซึ่งน่าจะเผยให้เห็นการค้นพบใหม่ๆ อีกเป็นกระบุง

      แล้วการระเบิดซุปเปอร์โนวาของบีเทลจูสจะสร้างอันตรายใดๆ ให้กับเราหรือไม่ ซุปเปอร์โนวาจะสร้างอนุภาคพลังงานสูงที่เรียกว่า รังสีคอสมิค(cosmic rays) ซึ่งสามารถทะลุผ่านสนามแม่เหล็กที่เป็นเกราะป้องกันโลกได้ แต่ปริมาณรังสีน่าจะน้อยที่เทียบกับการแผ่รังสีใดๆ ที่มาจากซุปเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นใกล้ๆ ซุปปอร์โนวายังสร้างเหล็กกัมมันตรังสี(radioactive iron) ด้วย ซึ่งในความเป็นจริงแล้ว เราพบสสารนี้ในชั้นตะกอนก้นทะเลโลกและบนดวงจันทร์ ซึ่งเชื่อว่าก่อตัวขึ้นในซุปเปอร์โนวาที่ระเบิดเมื่อ 2 ถึง 3 ล้านปีก่อน ซึ่งน่าจะอยู่ใกล้ราวๆ 300 ปีแสง แต่ก็ยังไกลเกินกว่าจะสร้างปัญหาใหญ่ให้กับชีวิตบนโลก

      ซุปเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นใกล้มากๆ น้อยกว่า 30 ปีแสง ถึงน่าจะสร้างปัญหาใหญ่ให้ได้ รังสีคอสมิคน่าจะเป็นสาเหตุให้เกิดการทำลายโอโซนในชั้นบรรยากาศ และเพิ่มระดับรังสีอุลตราไวโอเลตที่ลงมาถึงโลก โอโซนอาจลดลงถึงครึ่งหนึ่งในเวลาเพียงไม่กี่ร้อยจนถึงไม่กี่พันปี ซึ่งระดับดังกล่าวทำให้เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่(mass extinction) ได้ แต่ก็พบซุปเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นใกล้มากอย่างนั้นได้ยาก และอาจจะเกิดเพียงหนึ่งครั้งในรอบพันล้านปี 

      ก็สบายใจได้ว่าบีเทลจูสยังอยู่ไกลมากพอที่มนุษย์จะไม่ได้รับผลเสียใดๆ จากการระเบิด แต่ก็แน่ชัดว่าเหตุการณ์ซุปเปอร์โนวาจะเป็นที่กล่าวขวัญในประวัติการสำรวจซุปเปอร์โนวาที่ยาวนานของมนุษยชาติ ท้องฟ้าน่าจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก และมันก็จะปรากฏให้ทุกคนได้เห็น และมันก็น่าจะสร้างปฏิกิริยาอย่างมหาศาลไปทั่วโลก Bryan Penprase นักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยโซคาแห่งอเมริกา กล่าว

บีเทลจูส(Betelgeuse) ดาวฤกษ์สว่างสีเหลืองส้มทางด้านบนของภาพ สลัวลงในช่วงต้นปี 2020(ภาพที่สอง) และหลังจากนั้นก็สว่างขึ้นราว 50% image credit: H. Raab/Flickr, CCBY-ND

     นักดาราศาสตร์ทราบมานานแล้วว่าบีเทลจูสสว่างขึ้นและมืดลงอย่างเป็นคาบเวลา ในความเป็นจริง มีบันทึกจากชนเผ่าอะบอริจิ้นและกรีกโบราณต่างก็ทราบถึงวัฏจักรการแปรแสงนี้มาตั้งแต่หลายพันปีก่อน ในยุคปัจจุบันนี้ วัฏจักรคงอยู่ราว 400 วัน แต่ขณะนี้ ความสว่างของบีเทลจูสกำลังปั่นป่วนเร็วขึ้น ในระดับ 130 วัน Andrea Dupree นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ซึ่งตามรอยบีเทลจูส กล่าว

     ขณะนี้ บีเทลจูสกลายเป็นดาวที่สว่างมากที่สุดเป็นอันดับ 7 บนท้องฟ้า จากอันดับปกติที่ 10 โดยในเดือนพฤษภาคม สว่างที่ 142% ของความสว่างปกติ ในขณะที่เคยสว่างที่สุดที่ 156% ในเดือนเมษายน พลวัตล่าสุดของบีเทลจูสดูจะเชื่อมโยงกับสิ่งที่เรียกว่า การมืดลงครั้งใหญ่(Great Dimming) ซึ่งบีเทลจูสมืดลงเกือบ 25% ที่เกิดในช่วงปลายปี 2019 จนถึงต้นปี 2020 ซึ่งนักวิทยาศาสตร์อธิบายว่า เป็นเพราะบีเทลจูสผลักก้อนก๊าซและฝุ่นขนาดใหญ่ออกมา แล้วบังแสงดาวไว้บางส่วน ทำให้ดูเหมือนมืดลง

     ลองจินตนาการว่าคุณบั่นวัสดุสารก้อนใหญ่ออกมา จากนั้นทุกๆ อย่างก็จะเริ่มทะลักและกระฉอกไปรอบๆ Dupree กล่าว ผลจึงสร้างพลาสมาและสนามแม่เหล็กที่ปั่นป่วน ซึ่งช่วยอธิบายว่าเพราะเหตุใด บีเทลจูสจึงสว่างมากกว่าที่วัฏจักรการแปรแสง 400 วันได้ทำนายไว้ เขาเปรียบเทียบการสว่างขึ้นแบบนอกรอบก็เหมือนกับเครื่องซักผ้าที่ไม่สมดุลจึงเหวี่ยงไปรอบๆ ฉันคิดว่าสิ่งที่เกิดขึ้นก็คือ ชั้นส่วนบนๆ กำลังประสบปัญหาในการกลับสู่สมดุล สุดท้ายเราก็หวังว่าจะกลับสู่วัฏจักร 400 วันได้ แต่ตอนนี้มันแค่พยายามหาทางอยู่ อาจจะภายในหนึ่งทศวรรษ

การสลัวลงครั้งใหญ่ของบีเทลจูส ซึ่งเกิดจากวัสดุสารที่ดาวผลักออกมาเย็นตัวลงกลายเป็นฝุ่นบังแสงดาวไว้บางส่วน

     บีเทลจูสเป็นดาวชนิดที่ไม่ปกติ แม้กระทั่งในกลุ่มดาวยักษ์แดงด้วยกัน ครั้งหนึ่งเมื่อนานมาแล้ว มันเคยเป็นดาวร้อนแรงสีฟ้าขาว(O-type star) ซึ่งเป็นดาวฤกษ์กลุ่มที่มีมวลสูงที่สุด ดาวมวลสูงมากกลุ่มนี้จะเผาไหม้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้รวดเร็วกว่าดาวมวลเบา บีเทลจูสซึ่งน่าจะมีอายุระหว่าง 8 ถึง 8.5 ล้านปี เมื่อเทียบกับดาวอย่างดวงอาทิตย์ซึ่งมีอายุ 4.6 พันล้านปีแล้วแต่เพิ่งหลอมไฮโดรเจนไปได้เพียงครึ่งทาง แต่บีเทลจูสได้เปลี่ยนแปลงชนิดสเปคตรัมเนื่องจากมันหลอมไฮโดรเจนไปเกือบหมดแล้ว ขณะนี้ซึ่งกำลังหลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนและออกซิเจน ได้พองตัวออกจนมีขนาดราว 700 เท่าขนาดของดวงอาทิตย์  

แหล่งข่าว scientificamerican.com : Betelgeuse’s brightening raises hopes for a supernova spectacle
                sciencealert.com : Betelgeuse is being weird again. What gives?
                iflscience.com : Betelgeuse is continuing to behave mysteriously – here’s what would happen if it exploded