December 2006

ทฤษฎีใหม่เบื้องหลังน้ำพุยักษ์บนผิวบริวารดาวเสาร์

New Theory Behind ‘Cold Faithful’ on Saturnian Moon

December 22^nd, 2006

Adapted from: www.space.com

พุมวลสารที่ประทุออกมาเหมือนขนนกขนาดยักษ์จากดวงจันทร์ Enceladus บริวารดาวเสาร์ ซึ่งถูกค้นพบโดยยานอวกาศคาสสินี(Cassini) เดิมนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็น “สสาร” ที่หนีออกมาจากช่องกลวงของน้ำในสถานะของเหลว ที่ซ่อนตัวอยู่ใต้ผิวเย็นยะเยือกของดวงจันทร์ดวงนี้ แต่แบบจำลองทางทฤษฎีใหม่ๆ อธิบายว่ามวลสารที่พวยพุ่งออกมานั้นมาจาก รูปแบบโครงสร้างผลึกน้ำแข็ง ที่เรียกว่า clathrate ice
Clathrate ice เกิดจากน้ำแข็งและโมเลกุลไม่มีขั้ว(ไฟฟ้า) ภายใต้ความดันสูง(ระดับหนึ่งล้านปาสกาล) และอุณหภูมิเข้าใกล้ 0 องศาเซลเซียส โครงสร้างนี้ต้องการโมเลกุลขนาดเล็กจำนวนเล็กน้อยเพื่อจับตัวให้พอดีและเสถียรภายในช่องว่างโดยไม่ใช้พันธะโควาเลนต์หรือพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำ ดังนั้นมันจึงยอมให้สารเคมีที่มีสภาพไร้ขั้วละลายหรือแทรกซึมลงไปได้

Cold Faithful หรือโครงสร้างคล้ายน้ำพุขนาดยักษ์ซึ่งเกิดจากวัสดุที่ถูกพ่นออกมาจากขั้วใต้ของดวงจันทร์ Enceladus

Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

แต่เดิมนักวิจัยตั้งสมมติฐานว่ามีน้ำในสถานะของเหลวถูกกักไว้ใต้ผิวดวงจันทร์ ทำให้เกิด Cold Faithful ตามชื่อของน้ำพุร้อน Old Faithful ภายในอุทยานแห่งชาติ Yellowstone ประเทศสหรัฐอเมริกา

Susan Kieffer นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Illinois จาก Urbana-Champaign ผู้นำงานวิจัยและผู้เขียนนำ อธิบายว่า “ปัญหาของแบบจำลองนี้ก็คือ มวลสารที่พวยพุ่งออกมาร้อยละ 10 ประกอบด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และมีเทน” “คุณอาจจะผสมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงไปในน้ำพุเหลวที่นั่น แต่คุณไม่สามารถผสมไนโตรเจนและมีเทนลงไปในน้ำที่สภาพแวดล้อมความดันต่ำภายในดวงจันทร์ Enceladus”

ตัวอย่างโครงสร้างผลึกแบบ Clathrate Credit: http://www.lsbu.ac.uk/water/clathrat2.html

ก๊าซไนโตรเจนและมีเทนล้วนเป็นสารที่ไม่ละลายในน้ำหรือไม่มีขั้วนั่นเอง แต่ละลายได้ดีใน Clathrate เมื่อถูกพ่นออกสู่สภาพแวดล้อมเกือบสุญญากาศหรือความกดอากาศต่ำมากบริเวณขั้วใต้ โมเลกุลก๊าซจะประทุออกอย่างรุนแรงพร้อมทั้งฉีกทำลายแผ่นน้ำแข็งพาเอาเศษชิ้นส่วนต่างๆ ออกไป ตัวอย่างเช่นเกล็ดน้ำแข็ง และ Clathrate ซึ่งเป็นตัวการสำคัญในการปลดปล่อยไนโตรเจน มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นต้น

การเคลื่อนไหวของโครงสร้างทางธรณีวิทยาที่ขั้วใต้ของดวงจันทร์ทำให้แผ่นน้ำแข็งแตกตัวอย่างต่อเนื่อง รอยแยกแต่ละรอยเป็นช่องทางให้เกิดการพวยพุ่งของมวลสารจากใต้ผิวดิน แม้จะคล้ายคลึงกับ Old Faithful บนโลก แต่ขนาดของ Cold Faithful นั้นใหญ่กว่าหลายเท่านัก อันเนื่องมาจากการประทุ ณ สภาพแวดล้อมแรงโน้มถ่วงต่ำและใกล้สภาพสุญญากาศ

จุดสว่างบริเวณแถบวงแหวนชั้น E ของดาวเสาร์คือสสารเยือกแข็งที่ถูกพ่นออกมาจากดวงจันทร์ Enceladus

Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

แนวคิดของ Kieffer อธิบายสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิ 80 – 100 องศาเซลเซียส ถ้าหากสภาพแวดล้อมจริงเป็นไปตามแบบจำลองดังกล่าว Enceladus จะพ่นฝุ่นน้ำแข็งออกไปสู่วงแหวนดาวเสาร์ ชั้น E เพื่อเติมน้ำแข็งให้กับวงแหวนน้ำแข็งวงนี้ได้

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ใหม่!! แผนที่ความร้อนบนพื้นผิวดาวศุกร์

New: Hot Map of Venus

December 22^nd, 2006

Adapted from: www.space.com

ยานอวกาศสำรวจดาวศุกร์ Venus Express ใช้อุปกรณ์ Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer(VIRTIS) ซึ่งติดตั้งบนตัวยานถ่ายภาพในย่านแสงที่ตามนุษย์มองเห็นและรังสีอินฟราเรดเพื่อทำแผนที่อุณหภูมิผิวดาวบริเวณซีกใต้ของดาวศุกร์ด้านกลางวัน โดยแยกแยะจุดร้อนบนผิวดาวที่ไม่อาจอยู่อาศัยดวงนี้และจากข้อมูลดังกล่าวมีความเป็นไปได้ที่จะพบภูเขาไฟบนดาวศุกร์

VIRTIS สามารถมองทะลุม่านเมฆก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อันหนาแน่นของดาวศุกร์และตรวจวัดความร้อนที่แผ่ออกมาจากหินและพื้นดินอันร้อนระอุ เนื่องจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในย่านอินฟราเรดนี้เท่านั้นที่มีความยาวคลื่นมากพอที่จะทะลุผ่านชั้นเมฆอันหนาทึบของดาวดวงนี้ออกสู่อวกาศได้

อุณหภูมิพื้นผิวดาวศุกร์จากการตรวจวัดโดยอุปกรณ์ VIRTIS ของยาน Venus Express (ซ้าย)

เปรียบเทียบกับข้อมูลอุณหภูมิพื้นผิวที่ได้จากยานอวกาศ Magellan เมื่อทศวรรษที่แล้ว (ขวา)

Credits: ESA/VIRTIS-VenusX Team

อุณหภูมิพื้นผิวของดาวศุกร์นั้นไม่มีความแตกต่างกันระหว่างกลางวันหรือกลางคืนเหมือนดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ อย่างเช่นโลกที่กลางวันร้อนและกลางคืนเย็น เนื่องจากความร้อนถูกกักเอาไว้โดยชั้นบรรยากาศที่เต็มไปด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีความกดดันอากาศมากกว่าความกดดันอากาศบนโลกถึง 90 เท่า ดาวศุกร์จึงเผชิญกับภาวะเรือนกระจก (greenhouse effect) ขนาดยักษ์ที่แม้แต่ด้านกลางคืนก็ยังร้อนพอๆ กับด้านกลางวัน

อย่างไรก็ดีความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ ของอุณหภูมิบนดาวศุกร์กลับมีรูปแบบของภูมิประเทศเป็นตัวแปรหลัก เช่นเดียวกับโลก บนยอดเขาย่อมเย็นกว่าบริเวณที่ต่ำลงไป ส่วนบนดาวศุกร์บริเวณที่เย็นมีอุณหภูมิเฉลี่ย 447 องศาเซลเซียส จุดที่ร้อนที่สุดมีอุณหภูมิเฉลี่ย 477 องศาเซลเซียส

ภาพถ่ายพื้นผิวดาวศุกร์จากคลื่นเรดาร์ โดยข้อมูลของยานอวกาศ Magellan

Credits: NASA/Magellan

Jörn Helbert จากสถาบันแห่งการวิจัยดาวเคราะห์วิทยา (Institute of Planetary Research) ในกรุงเบอร์ลิน สังกัดศูนย์การบินอวกาศเยอรมัน (German Aerospace Center's : DLR) ระบุว่าข้อมูลจาก VIRTIS ถือเป็นความก้าวหน้าในการศึกษาลักษณะพื้นผิวดาวศุกร์

ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิ ณ ระดับความสูงจากผิวดาวศุกร์

Credit : http://physics.uoregon.edu/~jimbrau/BrauImNew/Chap09/FG09_17.jpg

ในระบบสุริยะนอกเหนือจากโลก ภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นบนดาวเคราะห์หรือดวงจันทร์บริวารดวงอื่นๆ มีเพียงบน ดวงจันทร์ไอโอ (Io) ของดาวพฤหัสบดี ดวงจันทร์ไทรทัน (Triton) ของดาวเนปจูน และดวงจันทร์ Enceladus ของดาวเสาร์ นอกจากนี้แม้ว่าบนดาวอังคารจะมีภูเขาไฟโอลิมปัส (Olympus) ซึ่งถือว่าเป็นภูเขาไฟขนาดใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ แต่ทว่าโอลิมปัสกลับเป็นภูเขาไฟที่สงบมานานจนดูราวกับว่ามันตายแล้วหรือไม่อาจประทุหินหลอมเหลวจากใต้ผิวดาวออกมานั่นเอง คณะนักวิจัยคาดหวังว่าจะสามารถระบุตำแหน่งภูเขาไฟที่สามารถประทุได้บนผิวดาวศุกร์ได้ เพียงแต่หลบซ่อนอยู่หลังม่านเมฆเท่านั้นเอง
 

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

นักวิทย์พบ “คลื่นทสึนามิ” บนดวงอาทิตย์

Scientists Spot ‘Tsunami’ on the Sun

December 22^nd, 2006

Adapted from: www.space.com

การลุกจ้า(flare) บนดวงอาทิตย์เมื่อสัปดาห์ที่แล้วทำให้เกิดสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า “ทสึนามิดวงอาทิตย์” (solar tsunami) คลื่นกระแทกคล้ายทสึนามินี้เดิมเรียกว่าคลื่น Moreton กำลังม้วนตัวข้ามผิวของดวงอาทิตย์พร้อมทั้งรบกวน filament หรือกลุ่มก๊าซความหนาแน่นสูง แต่อุณหภูมิต่ำกว่าบริเวณข้างเคียงภายใน magnetic loop เหนือผิวดวงอาทิตย์ซึ่งเห็นเป็นโครงสร้างคล้ายเส้นมืด filament ดังกล่าวอยู่ด้านตรงข้ามของจุดที่เกิดการลุกจ้า ซึ่งเห็นได้จากกล้องโทรทรรศน์ต้นแบบสำหรับสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ใน มลรัฐนิวเมกซิโก ประเทศสหรัฐอเมริกา

Filament ปรากฏเป็นเส้นสีดำเนื่องจากเป็นกลุ่มก๊าซที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าก๊าซบริเวณใกล้เคียง

Credit : http://hea-www.harvard.edu/hrc.ARCHIVE/2006/2006006.000000-2006006.240000/SpaceWeather/images2006/06jan06/eit304.gif

K. S. Balasubramaniam จากหอสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์แห่งชาติ (National Solar Observatory:NSO) อธิบายว่า “นี่เป็นคลื่นจากการระเบิดครั้งใหญ่ที่เกิดได้ไม่บ่อยนักแต่ทรงพลังยิ่งยวด” “คลื่นดังกล่าวเคลื่อนที่ในมวลสารของดวงอาทิตย์ภายในเวลาไม่กี่นาทีก็เดินทางไปทั่วดวงอาทิตย์ กวาดเอาสสารภายใน filament ออกไป”

Filament ภายในซีกเหนือและใต้ของดวงอาทิตย์ก่อนและหลังถูกคลื่นกระแทกกวาดหายไป

Credit: NSO/AURA/NSF and USAF Research Laboratory

ไม่ใช่เรื่องปกติเลยที่สามารถตรวจพบเหตุการณ์นี้จากหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดิน อีกทั้งการลุกจ้าในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีจุดดับน้อยที่สุด ในรอบ 11 ปี ก็ไม่ใช่เรื่องปกติเช่นกัน

อย่างไรก็ตามการประทุหรือการลุกจ้าบนผิวดวงอาทิตย์สามารถเกิดขึ้นในเวลาใดก็ได้ เพียงแต่จะเกิดบ่อยหรือรุนแรงมากน้อยเพียงไรเท่านั้นเอง การลุกจ้าเกิดขึ้นจากจุดดับ(sunspots) อันเป็นบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กหนาแน่นกำลังกดมวลสารด้านล่างเอาไว้ แต่เมื่อสนามแม่เหล็กคลายตัวออกมวลสารความร้อนสูงจะถูกปลดปล่อยออกมาพร้อมๆ กับการแผ่รังสีพลังงานสูง โดยการลุกจ้าเมื่อวันอังคารที่ 5 ธันวาคมที่ผ่านมา เกิด ณ จุดดับหมายเลข 929 ด้วยระดับความรุนแรง X-9 ซึ่งตรวจพบโดยหอสังเกตการณ์ซึ่งประจำอยู่ในอวกาศ

ในวันถัดมา เครือข่ายเฝ้าระวังดวงอาทิตย์ Optical Solar Patrol Network ของ NSO ก็ตรวจพบการลุกจ้าอีกครั้ง ซึ่งครั้งนี้เองที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบคลื่นดังกล่าว

แนวการเคลื่อนที่ของคลื่นกระแทกจากการลุกจ้าเมื่อวันที่ 6 ธันวาคม (ภาพเคลื่อนไหว ‘.gif’ file)

Credit: NSO/AURA/NSF and USAF Research Laboratory via Spaceweather.com

คลื่นกระแทกดังกล่าวเคลื่อนที่เหมือนกับคลื่นน้ำที่เกิดจากการขว้างหินลงไปในสระน้ำ ซึ่งเห็นเป็นแนวเส้นโค้งสว่างของก๊าซไฮโดรเจนร้อนที่ถูกบีบอัดเข้าหากัน นักดาราศาสตร์ปรับแต่งความคมชัดของภาพที่ถ่ายได้เพื่อดึงเอารายละเอียดออกมาให้เห็นกันอย่างชัดเจนแล้วสร้างภาพเคลื่อนไหวแสดงการเคลื่อนที่ของคลื่นดังกล่าว เมื่อคลื่นกวาดผ่าน filament สีดำสองแห่งซึ่งวางตัวอยู่ห่างกันบนผิวดวงอาทิตย์ ปรากฎว่าพวกมันหายไปเป็นเวลาหลายนาที นักวิทยาศาสตร์ไม่มั่นใจว่า filament ดังกล่าวถูกกวาดทิ้งไปถาวรหรือถูกบีบอัดเอาไว้และหายไปชั่วคราวกันแน่

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ธารน้ำบนดาวอังคาร

NASA Image Suggest Water Still Flows in Brief Spurts on Mars

December 13^th, 2006

Adapted from: www.nasa.gov

ภาพถ่ายจากยานอวกาศ Mars Global Surveyor ในช่วงปี 2547 ถึง 2548 แสดงหลักฐานของน้ำบนดาวอังคารซึ่งพัดพาเอาตะกอนลงไปทับถมกันเป็นแนวยาวหลายร้อยเมตร ณ เวลาใดเวลาหนึ่งในช่วง 7 ปีที่ผ่านมา

ร่องรอยตะกอนน้ำพัดพาที่ลาดขอบหลุมอุกกาบาตไร้ชื่อแห่งหนึ่งบริเวณ Centauri Montes

Image credit: NASA/JPL/Malin Space Science Systems

ร่องรอยดังกล่าวเหมือนกับตะกอนทับถมที่เกิดจากกระแสน้ำพัดพา รูปร่างของพวกมันเหมือนกับแนวลำน้ำที่ไหลไปตามไหล่เขาจนถึงตีนเขาแล้วแยกออกเป็นสาขาเมื่อกระแสน้ำปะทะกับสิ่งกีดขวางขนาดเล็ก

ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารนั้นบางมากจนน้ำในสถานะของเหลวระเหยขึ้นไปในชั้นบรรยากาศได้อย่างรวดเร็ว อีกทั้งอุณหภูมิก็เย็นจนน้ำอาจถูกแช่แข็งเอาไว้ใต้พื้นดิน แต่คณะนักวิจัยเสนอว่าน้ำสามารถคงสภาพของเหลวได้นานพอ หลังจากละลายออกมาจากแหล่งน้ำใต้ผิวดินแล้วพัดพาเอาหินดินทรายลงไปตามลาดขอบหลุมอุกกาบาตก่อนที่จะถูกความเย็นแช่แข็ง

แนวตะกอนพัดพาที่เชื่อว่าเกิดจากกระแสน้ำในหลุมอุกกาบาตนิรนามใน Terra Sirenum

Image credit: NASA/JPL/Malin Space Science Systems

รอยทางสีขาวดังกล่าวอาจเป็นแสงสะท้อนจากน้ำแข็งที่ปะปนอยู่ภายในตะกอน หรืออาจมาจากเกลือที่ฉาบผิวบนของตะกอนเอาไว้อันเป็นอีกหลักฐานที่ชี้ว่ามีน้ำในสถานะของเหลวมีอยู่จริงเช่นกัน ถ้าหากตะกอนทับถมที่เกิดขึ้นเกิดจากดินหรือหินที่ไถลลงมาตามทางลาดมันควรจะปรากฏเป็นสีดำ เช่นเดียวฝุ่นสีดำตามทางที่ถูกล้อรถสำรวจดาวอังคารทั้งสองคันวิ่งผ่าน ฝุ่นสีดำในพายุฝุ่น และสีดำของหลุมอุกกาบาตหลุมใหม่ๆ บนดาวอังคาร

ทีมวิจัย รายงานการค้นพบธารน้ำหลายแห่งเมื่อปี 2543 แล้วเฝ้าติดตามโดยใช้กล้องถ่ายภาพซึ่งติดตั้งบนยานอวกาศ Mars Global Surveyor ถ่ายภาพ “เป้าหมาย” บนดาวอังคารซ้ำแล้วซ้ำเล่านับร้อยๆ รูป จนค้นพบธารน้ำ 10 แห่ง จากที่ลาดขอบหลุมอุกกาบาตและพื้นที่คล้ายแอ่งอื่นๆ บนดาวอังคารนับพันแห่ง แนวธารน้ำส่วนใหญ่อยู่บริเวณละติจูด 30 องศาหรือสูงกว่า อย่างเช่น หลุมอุกกาบาตในเขต Terra Sirenum และเขต Centauri Montes ซีกใต้ของดาวอังคาร

แนวตะกอนน้ำพัดพาอีกแห่งบริเวณลาดขอบหลุมอุกกาบาต และรอยแยกของแนวลำธารบริเวณก้นหลุม

Image credit: NASA/JPL/Malin Space Science Systems

ตะกอนใหม่เหล่านี้ชี้ว่า ณ บางสถานที่และเวลาในยุคปัจจุบันของดาวอังคาร น้ำในสถานะของเหลวไหลออกมาจากใต้ผิวดินและไหลลงมาตามลาดขอบหลุมอุกกาบาตเป็นระยะสั้นๆ ทำให้เกิดคำถามว่า น้ำแข็งละลายจากตำแหน่งใต้ผิวดินได้อย่างไร น้ำใต้ผิวดินกระจายตัวอย่างไร และมีน้ำใต้ผิวดินที่เอื้อต่อชีวิตบ้างหรือไม่

นอกเหนือจากการค้นหาแนวลำธาร ทีมวิจัยยังศึกษาอัตราการเกิดหลุมอุกกาบาตใหม่ๆ ที่เกิดขึ้นบนดาวอังคารอีกด้วย เมื่อปี 2542 ดาวอังคารถูกถ่ายภาพพื้นที่ผิวดาวไปร้อยละ 98 ส่วนในปี 2549 ปีนี้ดาวอังคารถูกถ่ายภาพไปร้อยละ 30 ของพื้นที่ผิว เมื่อเปรียบเทียบภาพถ่ายใหม่กับภาพถ่ายเก่า พบว่ามีหลุมอุกกาบาตใหม่ 20 หลุม แต่ละหลุมมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 2 เมตร ไปจนถึง 148 เมตร

ผลงานนี้มีความสำคัญสำหรับประมาณอายุของร่องรอยบนผิวดาวอังคาร คาดคะเนอัตราการชนโดยอุกกาบาต และบอกเป็นนัยว่าภูมิประเทศดาวอังคารที่มีหลุมอุกกาบาตน้อยก็คือภูมิประเทศที่พึ่งเกิดใหม่ น้ำในสถานะของเหลวเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต แต่หลักฐานเท่าที่มีชี้ว่าดาวอังคารมีน้ำแข็งและไอน้ำเท่านั้น แต่หลักฐานชิ้นใหม่นี้จะยิ่งสนับสนุนการมีอยู่ของ “น้ำในสถานะของเหลว” บนดาวอังคารรวมทั้งความเป็นไปได้ที่จะมี “จุลชีวิน” บนดาวอังคาร

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

อาหารหลักของหลุมดำ

Whole Black Hole meal observed

December 13^th, 2006

Adapted from: www.space.com

นักดาราศาสตร์เฝ้าติดตามดาวฤกษ์ดวงหนึ่งภายในกาแลกซีซึ่งอยู่ห่างจากโลก 4 พันล้านปีแสง ภายในกลุ่มดาวคนเลี้ยงสัตว์ (Bootes) เป็นเวลาสองปี โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Galaxy Evolution Explorer (GALEX) ของนาซา ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ออกแบบมาให้รับสัญญาณรังสีอัลตราไวโอเลตสองย่านความถี่ เพื่อตรวจจับการลุกสว่าง(flare) ซึ่งมาจากใจกลางกาแลกซีทรงรีไกลโพ้น นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังใช้หอสังเกตการณ์รังสีเอกซ์จันทราของนาซาในอวกาศ และกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินอย่าง กล้องโทรทรรศน์ Canada France Hawaii กับกล้องโทรทรรศน์ Keck ที่เกาะฮาวาย ในงานวิจัยชิ้นนี้ด้วย ท้ายที่สุดคณะนักวิจัยพบว่าดาวฤกษ์ดวงหนึ่งถูกหลุมดำมวลมหาศาลซึ่งทำเป็นเป็นแกนกลางของกาแลกซีดูดกลืนเข้าไป

หลุมดำมวลมหาศาลซึ่งมีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ 39 ล้านเท่า ณ ใจกลางกาแลกซี M106

Credit: http://www.nature.tsukuba.ac.jp/HP.Eng/Physics_1Eng.htm

Suvi Gezari จากสถาบันแห่งเทคโนโลยีคาลิฟอร์เนีย (California Institute of Technology:Caltech) Pasadena ผู้เขียนนำในบทความงานวิจัยชิ้นนี้ซึ่งกำลังตีพิมพ์ในนิตยสาร Astrophysical Journal Letters ฉบับวันที่ 10 ธันวาคม กล่าวว่า “การลุกสว่างในย่านรังสีอัลตราไวโอเลตมาจากดาวฤกษ์ที่กำลังถูกฉีกและดูดกลืนมวลสารโดยหลุมดำ” “นี่เป็นครั้งแรกที่เราสามารถเฝ้าติดตามการลุกจ้าของรังสีอัลตราไวโอเลตจากเหตุการณ์แบบนี้โดยละเอียด มีหนึ่งครั้งในรอบ 10,000 ปี ที่ดาวฤกษ์สักดวงจะเคลื่อนผ่านเข้าใกล้หลุมดำใจกลางกาแลกซี จนถูกฉีกและดูดกลืนเข้าไป” Gezari เสริม

คณะนักวิจัยหวังว่างานวิจัยนี้จะช่วยทำให้พวกเขาทำความเข้าใจซากดาวมวลมหาศาลที่มีแรงโน้มถ่วงรุนแรงจนแม้กระทั่งแสงก็ไม่อาจหนีออกมาได้ดียิ่งขึ้น

ภาพจากศิลปินแสดงหอสังเกตการณ์ GALEX ในวงโคจรเหนือโลก

Credit: http://www.galex.caltech.edu/GALLERY/galex-poster-art-lrg.jpg

เชื่อกันว่าหลุมดำมวลมหาศาล(super-massive black holes) วางตัวอยู่ใจกลางของทุกๆ กาแลกซี ตัวอย่างเช่นภายในกาแลกซีทางช้างเผือก(Milky Way galaxy) ซึ่งระบบสุริยะของเราสังกัดอยู่ ดูเหมือนจะมีหลุมดำชนิดดังกล่าวหลบซ่อนอยู่ตรงใจกลาง

สำหรับดาวฤกษ์ที่เป็นเหยื่อหลุมดำรายนี้ ถือว่าเป็นความโชคร้ายที่มันเคลื่อนเข้าใกล้หลุมดำ จนถูกแรงโน้มถ่วงอันมหาศาลฉีกออก นักวิจัยเชื่อว่าชิ้นส่วนของดาวจะหมุนวนรอบหลุมดำพร้อมกับค่อยๆ ตกลงไปในหลุมดำเรื่อยๆ พร้อมทั้งเปล่งแสงสว่างในย่านรังสีอัลตราไวโอเลตออกมาให้กล้อง Galaxy Evolution Explorer รับสัญญาณได้

ภาพจำลองโดยศิลปินแสดงดาวฤกษ์(สีเหลือง)คล้ายดวงอาทิตย์

เคลื่อนเข้าใกล้แล้วถูกฉีกกระชากจนบิดเบี้ยว แล้วเสียสภาพดาวฤกษ์กลายเป็นก๊าซที่ถูกดูดลงไปในหลุมดำ

Credit: NASA/JPL-Caltech

ในขั้นต่อไปคณะนักวิทยาศาสตร์จะใช้กล้องโทรทรรศน์เฝ้าสังเกตความเข้มแสงอัลตราไวโอเลตที่ค่อยๆ หรี่ลงขณะที่หลุมดำดูดเอาเศษซากที่เหลือของดาวฤกษ์จนเกือบหมด Gerazi กล่าวว่า “เราเริ่มเฝ้าสังเกตกาแลกซีเมื่อปี 2546 และดูเหมือนว่าจะไม่มีแสงอัลตราไวโอเลตออกมาจากกาแลกซีแน่นอน” “แต่แล้วในปีถัดมา เราพบความเข้มแสงในย่านดังกล่าวสว่างขึ้นมาอย่างรวดเร็ว” “การลุกสว่างของรังสีอัลตราไวโอเลตนี้อธิบายได้เพียงอย่างเดียวว่าหลุมดำนั้นดูดกลืนดาวฤกษ์ดวงหนึ่งเข้าไป”

Caltech เป็นแกนนำโครงการ Galaxy Evolution Explorer และเป็นผู้รับผิดชอบปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์และการวิเคราะห์ข้อมูล ขณะที่ศูนย์ทดลองเครื่องยนต์ขับดันด้วยไอพ่น (Jet Propulsion Laboratory) ในสังกัดนาซา เป็นผู้บริหารโครงการและสร้างอุปกรณ์

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ดวงอาทิตย์ประทุที่ผิวอย่างรุนแรง

Sun Unleashes Major Flare

December 7^th, 2006

Adapted from: www.space.com

ดวงอาทิตย์พึ่งผ่านช่วงที่มีจุดดับจำนวนน้อยที่สุดในรอบ 11 ปี ไม่นานนี้ซึ่งเป็นห้วงเวลาที่ดวงอาทิตย์เกิดการประทุที่ผิวเพื่อปลดปล่อยพลังงานหรืออนุภาคออกมาน้อยที่สุดช่วงหนึ่ง แต่ทว่าเมื่อวันที่ 5 ธันวาคมที่ผ่านมา

ดวงอาทิตย์กลับเกิดการประทุอย่างรุนแรงขึ้น

ดาวเทียม GOES-13 ตรวจพบการลุกจ้า(flare) ที่มีระดับความรุนแรง X-ray flux  ระดับ X9.0  ออกมาจากจุดดับขนาดใหญ่หมายเลข  NOAA AR0929 บริเวณขอบตะวันออกของดวงอาทิตย์ เมื่อเวลาประมาณ 10:35 น. ตามเวลาสากล  แม้ว่าครั้งนี้มันจะไม่ได้พุ่งตรงมายังโลกก็ตาม แต่ในอีกไม่กี่วันหากจุดดับนี้เคลื่อนตัวมาตรงกลางดวงปรากฏของดวงอาทิตย์พอดี แล้วเกิดการลุกจ้าอย่างรุนแรงขึ้นอีกครั้งหนึ่ง โลกจะได้รับผลกระทบอย่างแน่นอน

การลุกจ้าที่ผิวดวงอาทิตย์ (solar flare) เมื่อวันที่ 5 ธันวาคม ที่ผ่านมา จากดาวเทียม GOES Credit: NOAA/SEC

ต่อมาในวันที่ 6 ธันวาคม ดาวเทียม GOES ตรวจพบการลุกจ้าอีกครั้ง ที่ระดับความรุนแรง M6.0 เมื่อเวลา 8:22 น. ตามเวลาสากล กลุ่มวิจัย Solar Influences Data Analysis Center ประเทศเบลเยียมคาดว่าอาจเกิดพายุสุริยะภายในเวลา 36 ชั่วโมงจากนี้ (13:19 UT 6 ธันวาคม 2006) และบริเวณจุดดับ AR0930 อาจเกิดการลุกจ้าระดับ C หรืออาจรุนแรงถึงระดับ M และ X ได้ ฟลักซ์โปรตอนพลังงานสูงอาจสูงกว่าระดับ 10 pfu (proton flux units = อนุภาค ต่อ วินาที ต่อ หน่วยมุมตัน ต่อตารางเซนติเมตร) ภายในวันที่ 6 ธันวาคม

จุดดับ 0929 ที่เกิดการลุกจ้าไปแล้ว และ 0930 ที่คาดว่ากำลังจะเกิดการลุกจ้าเช่นเดียวกัน

Courtesy : SOHO (ESA & NASA)

จุดดับ(sunspot) คือบริเวณมืดคล้ำบนดวงอาทิตย์ซึ่งมีอันตรกิริยาสนามแม่เหล็กความเข้มสูงกดทับพลาสมาเบื้องล่างไม่ให้ขึ้นมายังผิวดวงอาทิตย์ ทว่าบางครั้งสนามแม่เหล็กที่กดทับนั้นหายไปด้วยกลไกการเชื่อมต่อใหม่ของเส้นสนามแม่เหล็กจะเกิดการลุกจ้า(flare) ให้สังเกตได้ การลุกจ้าประกอบด้วยรังสีเอกซ์ และรังสีอื่นๆ ซึ่งสามารถพุ่งเข้าหาโลกโดยใช้เวลาไม่นาน และอาจติดตามมาด้วย ฝนโปรตอน (shower of protons) ที่สามารถพุ่งชนโลก โดยมีสัญญาณเตือนเพียงเล็กน้อยและบางทีก็ไม่มีเลย

การลุกจ้าหลายครั้งตามติดมาด้วยเมฆก๊าซมีประจุขนาดมหึมา ที่เรียกว่า การปลดปล่อยมวลโคโรนา (Coronal Mass Ejections : CMEs) ซึ่งสามารถโถมเข้าหาโลกภายในเวลาหนึ่งวันหรือนานกว่านั้น

ในย่านแสงที่ตามนุษย์มองเห็น แสดงลำดับการปลดปล่อยมวลโคโรนา(CME) เมื่อวันที่ 18 สิงหาคม 2523

Credit: High Altitude Observatory/ Solar Maximum Mission Archives

การลุกจ้าระดับความรุนแรงสูง สามารถสร้างความเสียหายให้ดาวเทียมและสร้างความปั่นป่วนให้กับการสื่อสารบนโลก นอกจากนี้ยังเป็นภัยต่อร่างกายนักบินอวกาศที่กำลังปฏิบัติงานนอกยานอวกาศ บางครั้ง NASA ต้องสั่งให้นักบินที่กำลังปฏิบัติงานสถานีอวกาศนานาชาติ(International Space Station) หลบเข้าสู่ส่วนนิรภัยภายในสถานีเพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายจากรังสีที่มาจากการประทุบนผิวดวงอาทิตย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการออกมาปฏิบัติงานนอกยานอวกาศหรือสถานีอวกาศต้องหลีกเลี่ยงช่วงที่เกิด “พายุสุริยะ”

แม้ว่าโลกจะมีสนามแม่เหล็กเป็นโล่ห์ ป้องกันพายุสุริยะ แต่การแผ่รังสีบางชนิดสามารถผ่านปราการแม่เหล็กเข้ามาได้ อย่างเช่นอนุภาคไม่มีประจุ หรืออนุภาคมีประจุที่ถูกพาไปยังบริเวณใกล้ขั้วโลก เป็นต้น

อุปสรรคอีกอย่างหนึ่งจากพายุสุริยะก็คือ มันเป็นอันตรายต่อภารกิจในอวกาศในอนาคต รวมถึงโครงการก่อสร้างฐานปฏิบัติงานบนดวงจันทร์ของนาซา

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ชีวิตบนโลกได้รับอิทธิพลจากดาวฤกษ์บนฟากฟ้า

Galactic Baby Boom Influenced Life on Earth

December 6^th, 2006

Adapted from: www.space.com

ไม่ใช่วิชาโหราศาสตร์แต่อย่างใด แต่นักวิทยาศาสตร์พบว่าเมื่อครั้งกาแลกซีทางช้างเผือกอยู่ในช่วงที่อัตราการเกิดดาวฤกษ์สูงอยู่นั้น เมื่อประมาณ 2.4 พันล้านปีก่อน เป็นยุคที่ “ชีวิต” บนโลก ได้รับผลกระทบเป็นอย่างมาก เนื่องจากทางช้างเผือกเต็มไปด้วยรังสีคอสมิคหรืออนุภาคพลังงานสูงซึ่งออกมาจากกระบวนการกำเนิดดาวฤกษ์นั่นเอง
รังสีคอสมิคเหล่านั้นเดินทางมายังโลกทะลุผ่านชั้นบรรยากาศโลก ด้วยพลังงานสูงยิ่งยวดและขนาดที่เล็กมาก ทำให้อนุภาคเหล่านี้สามารถส่งผลต่อสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวบนโลกในขณะนั้นอย่าง แบคทีเรีย(bacteria) และสาหร่าย(algae) ซึ่งอาศัยอยู่ในมหาสมุทร

หน้าผาหินตะกอนใน Spitsbergon ประเทศ Norway ชั้นหินเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อหลายร้อยล้านปีก่อน

ข้อมูลที่มันเก็บเอาไว้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาสภาพอุตุนิยมวิทยาและวิวัฒนาการของชีวิตบนโลก

Credit: http://ic.ucsc.edu/~wxcheng/envs23/lecture2/sediment_rocks_sml.jpg

ขณะที่สาหร่ายและแบคทีเรียเติบโตขึ้นในมหาสมุทรพวกมันจะสะสม C-12 ไว้ในตัว ดังนั้นภายในมหาสมุทรจึงเหลือแต่ไอโซโทป C-13 ในปริมาณมาก นอกจากนี้สิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรหลายชนิดใช้ C-13 เพื่อสร้างเปลือกคลุมร่างกายเมื่อพวกมันตายก็ฝังตัวอยู่ในหินตะกอน(Sedimentary Rock) เป็นการเพิ่มปริมาณ C-13 อีกทางหนึ่ง ดังนั้นหากมีปริมาณไอโซโทป C-13 ถูกเก็บไว้ในหินตะกอนมากเท่าไรก็ยิ่งบอกได้ว่ามีอัตราการเกิดมากเท่านั้นบนโลก นักวิจัยจึงใช้วิธีตรวจหาปริมาณไอโซโทปคาร์บอน 13 (C-13) ที่หลงเหลือจากสลายตัวตามเวลาภายในหินดังกล่าว และคณะนักวิจัยพบข้อสรุปว่าว่าอัตราการเกิดสิ่งมีชีวิตเกี่ยวข้องกับอัตราการเกิดดาวฤกษ์ซึ่งมีผลกระทบต่อสภาพอุตุนิยมวิทยาของโลก และอาจเกี่ยวเนื่องถึงอัตราการเกิดของสิ่งมีชีวิตอีกด้วย

ยุคน้ำแข็งเมื่อประมาณ 21 ล้านปีก่อน จะเห็นว่าแผ่นน้ำแข็งรุกคืบบริเวณยุโรปเหนือ ทวีปอเมริกาเหนือ

ทะเลแถบชายฝั่งขั้วโลกใต้ และระดับในมหาสมุทรลดต่ำลง จนแผ่นดินเอเชียตะวันออกเฉียงใต้เชื่อมติดกัน

Credit: http://earth.rice.edu/MTPE/cryo/cryosphere/topics/ice_age.html

สืบเนื่องจากทฤษฎีดังกล่าวเมื่อดาวฤกษ์ระเบิดตัวเองภายในกาแลกซีทางช้างเผือก รังสีคอสมิคจะพุ่งผ่านบรรยากาศโลกชนกับโมเลกุลหรืออะตอมธาตุภายในชั้นบรรยากาศทำให้เกิดโมเลกุลหรืออะตอมธาตุที่มีประจุ(ion) และอิเลคตรอนอิสระ(free electron) ซึ่งหลุดออกมาจากอะตอม อิเลคตรอนที่ถูกปลดปล่อยออกมานี้จะทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเร่งการก่อรูปของกลุ่มกรดซัลฟูริค(sulfuric acid) และโมเลกุลน้ำ ซึ่งเป็นแกนหลักในการสร้าง “เมฆ” ดังนั้นรังสีคอสมิคจึงเป็นตัวช่วยสร้างเมฆที่ปกคลุมผิวโลกนั่นเอง เมฆที่เกิดขึ้นจะสะท้อนแสงอาทิตย์และทำให้ผิวโลกเย็นลง

แม้ว่าอากาศหนาวและน้ำแข็งจะไม่เป็นมิตรกับสิ่งมีชีวิตมากนัก แต่ข้อมูลกลับชี้ว่า อัตราการเกิดทางชีววิทยาในช่วงเวลาดังกล่าว “กระเพื่อม” จากอัตราการเกิดสูงมากกับอัตราการเกิดต่ำมาก นักวิจัยให้เหตุผลว่าเพราะในยุคน้ำแข็งมีลมที่ค่อนข้างแรง ดังนั้นลมดังกล่างจะสามารถกวนมหาสมุทรและทำเพิ่มปริมาณสารอาหารบริเวณผิวน้ำให้มากขึ้น

Henrik Svensmark หัวหน้าทีมวิจัยที่ Danish National Space Center ผู้ตีพิมพ์งานวิจัยชิ้นนี้

Credit: Danish National Space Center

ความสนใจของเขาคือการศึกษาความเกี่ยวพันระหว่างรังสีคอสมิคกับสภาพอุตุนิยมวิทยาของโลก

Henrik Svensmark จากศูนย์อวกาศแห่งชาติเดนมาร์ค (Danish National Space Center) ผู้นำกลุ่มวิจัยสรุปว่า งานวิจัยนี้ช่วยเชื่อมโยงระหว่างประวัติศาสตร์ของกาแลกซีกับประวัติศาสตร์ชีวิตบนโลกได้อีกประการหนึ่ง

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ไททัน เรื่องเล่าจากสองภพ  ตอนที่ 2

Titan : A Tale of Two Worlds

December 4^th, 2006

Adapted from: www.space.com

สำหรับโลกปริมาณออกซิเจนที่มากขึ้นนั้นเกิดจาก แบคทีเรีย cyanobacteria ผลิตออกซิเจนออกมาตั้งแต่ 2.7 พันล้านปีก่อนหรือนานกว่านั้น แต่ในยุค Archean (3.8 – 2.5 พันล้านปี) ชีวิตบนโลกกำเนิดขึ้นมาในสภาพขาดแคลนออกซิเจน ข้อเท็จจริงนี้ทำให้ไททันในปัจจุบันซึ่งขาดแคลนออกซิเจนเช่นเดียวกัน มีสภาพคล้ายโลกในยุคดังกล่าวเป็นอย่างมาก นับเป็นประโยชน์สำหรับนักดาราชีววิทยา (astrobiologist) ที่จะใช้ไททันเป็นตัวอย่างสำหรับ ศึกษาสภาพเคมี สภาพก่อนกำเนิดชีวิต และหนทางไปสู่การพัฒนาชีวิตบนโลกยุคแรก

Cyanobacteria ชนิดต่างๆ เชื่อว่าพวกมันมีส่วนสำคัญในการสร้าง ออกซิเจน ขึ้นในชั้นบรรยากาศโลก

Credit : http://web.mit.edu/mit-whoi/www/research/bo/cyanobacteria.html

การสำรวจไททันจำเป็นต้องศึกษาวิจัยหลากหลายรูปแบบ แรกทีเดียวคือการสร้างแบบจำลองเชิงทฤษฎี เพื่อทำความเข้าใจการเคลื่อนที่และรวมตัวของสสารบนผิวดวงจันทร์ไททัน อย่างเช่น บริเวณศูนย์สูตร ซึ่งจากภาพที่ถ่ายโดยยานคาสสินี แสดงทะเลทรายขนาดใหญ่ที่เกิดจากลม ทะเลทรายแห่งนั้นดูเหมือนว่าจะเป็นแหล่งรวมตะกอนสารอินทรีย์ขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีหรือชีวเคมี ตะกอนสารอินทรีย์เหล่านี้เกิดจากการสังเคราะห์สารด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต และการรวมตัวของสารไฮโดรคาร์บอนภายในชั้นบรรยากาศ อันเป็นกระบวนการที่ทำให้เกิดเมฆหมอกสีส้มบนไททัน หลังจากโมเลกุลอินทรีย์เชิงซ้อนถูกสร้างขึ้นพวกมันจะตกลงไปกองบนผิวดวงจันทร์กลายเป็นทะเลทราย ถมหลุมบ่อและแนวแม่น้ำในบริเวณดังกล่าว

การทดลองของ Miller-Urey ใช้ประกายสายฟ้าที่จำลองจากการแตกตัวของอากาศด้วยศักย์ไฟฟ้าสูง

ภายในหลอดทดลองซึ่งบรรจุก๊าซไฮโดรคาร์บอนเหมือนในชั้นบรรยากาศโลกยุคแรก Credit:http://www.scq.ubc.ca/?p=505

เครื่องมืออื่นๆ เพื่อใช้ทำความเข้าใจสภาพเคมีก่อนเกิดชีวิตบนไททัน และโลกยุคดึกดำบรรพ์ คือการทดลอง นับจากการทดลองของ Miller-Urey ซึ่งจำลองสภาพบรรยากาศของโลกเมื่อครั้งอดีตไว้ภายในถังทดลอง แล้วจำลองตัวกระตุ้นปฏิกิริยาอย่าง “ฟ้าผ่า” ด้วยการสร้างประกายไฟจากกระแสไฟฟ้าความต่างศักย์สูง เพื่อกระตุ้นให้เกิดการสร้างโมเลกุลอินทรีย์ ผลการทดลองนี้ทำให้ได้สารประกอบอินทรีย์อย่างง่ายขึ้นภายในถังทดลอง สองศตวรรษถัดมาในช่วงปลายทศวรรษ 1970-1979 Carl Sagan และ Bishun Khare ทำการทดลองแบบเดียวกันเพียงแต่ใช้ก๊าซชนิดที่พบบนไททัน ครั้งนั้นพวกเขาได้สาร Tholin (Tholin มาจากภาษากรีก “tholos” แปลว่าดินโคลน) ซึ่งดูเหมือนโคลนเหนียวสีแดงคล้ำ อย่างไรก็ดีการทดลองแบบนี้ยังต้องการข้อมูล “จริง” และ “ทันสมัย” ที่สุด เพื่อยืนยันการทดลอง นั่นก็คือชนิดก๊าซที่มีอยู่จริงบนโลกเก่าและไททัน งานวิจัยในปัจจุบันเริ่มปรับแต่งการทดลองโดยอาศัยข้อมูลสิ่งแวดล้อมบนไททันมากขึ้น อย่างเช่นการใช้หลอดไฟก๊าซดิวเทอเรียม เพื่อสร้างแหล่งกำเนิดรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีผลต่อมีเทน และวัดสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่ได้

tholins ซึ่งถูกสังเคราะห์จากห้องแลบเคมี คาดว่าเป็นสารอินทรีย์เชิงซ้อนที่เกิดขึ้นได้ภายในบรรยากาศชั้น

stratospheric ของไททัน Credit: Lori Stiles, UA News

งานวิจัยนี้มุ่งความสนใจไปที่การทำความเข้าใจไททันซึ่งเชื่อมโยงไปยังโลกในยุคก่อนที่จะมีสิ่งมีชีวิต นักวิทยาศาสตร์บางกลุ่มเชื่อว่าอาจมีชีวิตเกินขึ้นแล้วบนไททัน ซึ่งยัดแย้งกับแนวคิดท่าว่าชีวิตจำเป็นต้องพึ่งพา “น้ำในสถานะของเหลว” แต่บนไททันไม่มีน้ำ อย่างไรก็ตามด้วยแนวคิดแบบสมนัย ชีวิตที่ไม่จำเป็นต้องพึ่งพาน้ำอาจเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น แอมโมเนียบนดาวไททันซึ่งเป็นโมเลกุลมีขั้วและสามารถละลายโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ ซึ่งเป็นหน้าที่เดียวกับน้ำบนโลก
งานวิจัยบนโลกช่วยยืนยันความเป็นไปได้ของชีวิตบนไททันในห้วงเวลาปัจจุบัน ขณะที่ยานอวกาศก็ศึกษาไททันเพื่อบอกเล่าเรื่องราวของโลกในอดีต ในการสำรวจเพื่อชีวิต ไททันและโลกล้วนต้องพึ่งพากันอย่างเลี่ยงไม่ได้

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ไททัน เรื่องเล่าจากสองภพ ตอนที่ 1

Titan : A Tale of Two Worlds

December 4^th, 2006

Adapted from: www.space.com

แม้ว่ามนุษย์พยายามค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกไม่ว่าใกล้หรือไกลออกไปจากระบบสุริยะ อย่างไรก็ตามดูเหมือนว่ากรอบความคิดที่เราใช้ค้นหา ยังคงอ้างอิงจากสิ่งมีชีวิตบนโลกอยู่ดี

สิ่งมีชีวิตกำเนิดและดำรงอยู่บนดาวเคราะห์ดวงที่สามแห่งระบบสุริยะมาเป็นเวลา 3500 ล้านปี หรือมากน้อยกว่านี้ไม่เกิน 200 ล้านปี น่าเสียดายที่การเคลื่อนที่ของเปลือกโลกรวมทั้งกลไกของชั้นบรรยากาศทำให้เราขาดข้อมูลที่สำคัญของโลกเมื่อครั้งดึกดำบรรพ์ อันรวมทั้งข้อมูลที่อธิบายการกำเนิดของชีวิตบนโลกด้วย

เทียบขนาดของดวงจันทร์ไททัน จะเห็นว่าดาวพุธ ดวงจันทร์ของโลก และดาวพลูโต เล็กกว่าไททัน Credit: NASA/JPL

ดวงจันทร์ไททัน ดวงจันทร์บริวารที่มีขนาดใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ และยังมีขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์ของโลกกับดาวพุธ จากข้อมูลที่ยานอวกาศ Cassini-Huygens เดินทางไปเยือนระบบดาวเสาร์แล้วส่งกลับมานักวิทยาศาสตร์พบว่าไททันมีความคล้ายคลึงกับโลกยุคแรกๆ ตัวอย่างเช่น ไททันมีชั้นบรรยากาศที่เต็มไปด้วยก๊าซไนโตรเจนซึ่งทำให้เกิดวัฏจักรการระเหยและควบแน่นของก๊าซ คล้ายกับวัฏจักรของสสารบนโลก พิสูจน์ได้จากการก่อตัวเป็นเมฆและกลั่นตัวไปเป็นหยดฝนตกลงบนพื้นผิวดาว หยดฝนรวมตัวกันแล้วไหลตัดผ่านพื้นผิวจนเกิดภูมิประเทศจากการกัดกร่อนเซาะพังทลาย แนวธารของไหล ทะเลสาบ แอ่งของไหลมากมาย เช่นเดียวกับผิวโลก นอกเหนือจากก๊าซไนโตรเจน(N2) ชั้นบรรยากาศไททันยังประกอบด้วยมีเทน อีเทน และสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ

ภาพเรดาร์แสดงผิวดวงจันทร์ไททัน เมื่อวันที่ 26 ตุลาคม 2547 ขณะที่ยานคาสสินีอยู่เหนือผิวไททัน 1,600 กิโลเมตร Credit: NASA/JPL

อย่างไรก็ดีข้อแตกต่างก็คือ โลกมีวัฏจักรของ “น้ำ” เป็นหลัก ส่วนไททันมีวัฏจักรของสารประกอบ “ไฮโดรคาร์บอน” เป็นหลัก อุณหภูมิบนดวงจันทร์ไททันเย็นพอที่จะทำให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็ง แต่สำหรับสารไฮโดรคาร์บอนอุณหภูมิบนผิวไททันทำให้พวกมันระเหยเป็นไอแล้วควบแน่นกลายเป็นหยดฝนตกลงมาอย่างช้าๆ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงบนไททันน้อยกว่าโลกถึงหนึ่งในเจ็ด เมื่อเกิดพายุฝนในฤดูร้อนของไททัน มันจึงดูเหมือนกับการยืนท่ามกลางหยดสารไฮโดรคาร์บอนอุณหภูมิ -184 องศาเซลเซียส

วัฏจักรของมีเทนบนไททัน เริ่มจากระเหยเป็นไอขึ้นไปบนชั้นบรรยากาศรวมตัวเป็นเมฆที่ความสูง 25 กิโลเมตร

ซึ่งสูงกว่าเมฆบนโลก จากนั้นค่อยๆ กลั่นตัวเป็นของเหลวตกลงมาช้าๆ Credit:CAITLIN GRIFFITH

เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่ค่อนข้างต่ำทำให้ชั้นเมฆบนไททันสูงจากพื้น 25 กิโลเมตร ขณะที่บนโลกชั้นเมฆสูงสูงสุดอยู่ที่ระยะ 18 กิโลเมตร

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

นักดาราศาสตร์ตรวจพบโนวาจากหลุมดำ

Astronomers Spot Black Hole’s Tantrum

December 4^th, 2006

Adapted from: www.space.com

นักดาราศาสตร์ตรวจพบการประทุซึ่งแผ่รังสีเอกซ์จากหลุมดำหรือที่เรียกว่า “โนวารังสีเอกซ์” (X-ray nova) IGR J17497-2821 หลุมดำดังกล่าวตั้งอยู่ในใจกลางกาแลกซีทางช้างเผือกซึ่งนับว่าเป็นที่ชุมนุมของหลุมดำแห่งหนึ่งของกาแลกซี

ภาพในย่านรังสีเอกซ์ของ X-ray nova IGR J17497-2821 จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ XMM-Newton ของ ESA

เมื่อวันที่ 22 – 23 กันยายน ที่ผ่านมา   Credit:ESA/EPIC/ISDC

การประทุถูกค้นพบเมื่อวันที่ 17 กันยายน โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Integral ขององค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency : ESA) ซึ่งทำหน้าที่สำรวจเอกภพในย่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูง ซึ่งได้แก่ รังสีแกมมา รังสีเอกซ์ เป็นต้น การประทุที่เรียกว่า X-ray Nova ครั้งนี้นับเป็นโนวาแห่งแรกที่ถูกค้นพบโดย Integral
 

วิวัฒนาการของระบบเทหวัตถุคู่ Cygnus X-1 ซึ่งแผ่รังสีเอกซ์ออกมา HDE 226868

Credit: Fahad Sulehria http://www.novacelestia.com

การประทุดังกล่าวทำให้ความสว่างของเทหวัตถุดังกล่าวลุกวาบภายในเวลาไม่กี่วันก่อนที่จะค่อยๆ หรี่ลงไปภายในเวลาหลายสัปดาห์ เมื่อนักวิจัยตรวจวัดความสว่างในย่านรังสีที่สนใจแล้วเขียนลงในกราฟความสว่างกับเวลาจะได้กราฟที่เรียกว่า “กราฟแสง” (light curve)

กราฟแสงจากเหตุการณ์นี้มีลักษณะเฉพาะตามทฤษฎีที่บ่งบอกได้ว่าการประทุของหลุมดำนี้เกิดภายในระบบดาวคู่ ซึ่งมีดาวฤกษ์ดวงหนึ่งเป็นดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ และอีกดวงกลายเป็นหลุมดำไปแล้ว

การประทุนี้เกิดจากหลุมดำใช้แรงโน้มถ่วงอันมหาศาลดูดเอาก๊าซของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ลงไป ก๊าซที่ถูกดูดลงไปจะเคลื่อนที่วนรอบหลุมดำจนดูเหมือนวงแหวนก๊าซรอบหลุมดำ (accretion disk)

บางครั้งวงแหวนก๊าซเหล่านี้ก็เกิดความไม่เสถียรและตกลงไปในหลุมดำก่อให้เกิดการประทุจากหลุมดำ อย่างที่หอสังเกตการณ์อวกาศ Integral ตรวจพบในครั้งนี้

ส่วนประกอบของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Integral

Credit: http://integral.esa.int/Exploded_view.jpg

คณะนักดาราศาสตร์คาดว่า Integral สามารถตรวจพบการประทุแบบนี้ภายในกาแลกซีทางช้างเผือก ได้เพียงหนึ่งครั้งภายในรอบเวลาหลายปี รายละเอียดของานวิจัยนี้ตีพิมพ์ลงในวารสาร Astronomy and Astrophysics ฉบับถัดไป

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ หน่อแก้ว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล