ดาวฤกษ์ใกล้เคียงดวงอาทิตย์เราสามารถเกิดการระเบิดใหญ่ได้

ขอขอบคุณข้อมูลจากสำนักข่าว บีบีซี

จากการศึกษาโดยทีมงานศจ.ฮิโรยูกิ มาเอฮาร่าร่วมกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ พบว่า ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์สามารถเกิดการระเบิดใหญ่ที่เรียกว่า Super solarflare ได้ซึ่งมีพลังสูงกว่าการระเบิดปกติที่ดวงอาทิตย์ถึง 1 ล้านเท่า

ทีมวิจัยได้ทำการศึกษาข้อมูลจากดาวฤกษ์กว่า 83,000 ดวงในเวลา 120 วัน เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ ความถี่ และขนาดพลังงานของการระเบิดในรูปแบบนี้

สรุป

  • – ดาวฤกษ์ที่ใกล้เคียงดวงอาทิตย์ของเราอาจเกิด superflare ที่มีความรุนแรงกว่า 1 ล้านเท่าของการระเบิดปกติได้
  • – นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจสาเหตุของปรากฏการณ์นี้
  • – Superflares อาจทำให้เกิดโครงสร้างทางเคมีที่เอื้ออำนวยต่อชีวิตได้

Artistic rendition of a

enlarge

ภาพจำลองการเกิด superflare บนดาวฤกษ์ที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ โดยทีมงานศจ.ฮิโรยูกิ มาเอฮาร่าแห่งม.เกียวโต ซึ่งเชื่อว่าจะสัมพันธ์กับจุดดับขนาดใหญ่กว่าที่เราพบบนดวงอาทิตย์ของเรามากและ Superflare อาจเกิดได้ในบริเวณจุดดับนั้นๆ
Hiroyuki Maehara (Kwasan and Hida Observatories, Graduate School of Science, Kyoto University)

เบื้องต้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าดาวเคราะห์ในกลุ่ม Hot Jupiter (ดาวเคราะห์ที่มีขนาดใกล้เคียงหรือใหญ่กว่าดาวพฤหัสฯและโคจรห่างจากดวงอาทิตย์ในระยะ 0.015-0.5 au) อาจจะเป็นส่เหตุของ Superflare นี้ โดยเป็นต้นเหตุที่ทำให้เกิด magnetic reconnection และเกิด superflare ตามมา

แต่ข้อมูลที่เราได้รับจากกล้องเคปเลอร์พบดาวเคราะห์ hot Jupiter เพียง 10% ในดาวฤกษ์ที่เกิด superflare นี้ ในขณะที่ทีมของศจ.ฮิโรยูกิไม่พบความสัมพันธ์นี้เลยทำให้ทฤษฎีการเกิด superflare ยังไม่เป็นที่แน่ชัด อย่างไรก็ตามศจ.ฮิโรยูกิเชื่อว่า ดาวฤกษ์ที่เกิด superflare เหล่านี้ น่าจะมีจุดดับขนาดใหญ่กว่าที่เราพบบนดวงอาทิตย์ของเรา แต่ก็ยังไม่มีข้อสรุปว่าจุดดับขนาดนั้นจะเกิดกับดาวที่คล้ายดวงอาทิตย์ของเราได้อย่างไร แต่นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ไม่เชื่อว่าดวงอาทิตย์ของเราสามารถเกิด superflare ระดับนั้นได้ เพราะการรุเบิดระดับนั้นจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมหาศาลต่อชีวิตบนโลก และเกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ได้ ในขณะที่ทฤษฎีการสูญพันธุ์ในปัจจุบันยังเชื่อว่าสาเหตุน่าจะมาจากดาวเคราะห์น้อยพุ่งชนโลก หรือเกิดการเปลี่ยนแงภูมิอากาศแบบฉับพลันหรือเกิดภูเขาไฟระเบิดใหญ่ แต่อย่างไรก็ตามในระบบสุริยะที่เกิด superflare นั้นอาจมีวิวัฒนาการของชีวิตในรูปแบบต่างๆได้ และอาจมีสิ่งมีชีวิตที่มีความก้าวหน้ากว่าที่เราคาดคิด

อย่างไรก็ตาม ศจ.ฮิโรยูกิ ไม่เชื่อว่าดวงอาทิตย์ของเราสามารถเกิด superflare ได้ จากข้อมูลที่เราบันทึกในรอบ 2,000 ปีที่ผ่านมามีเพียง Carrington event ในปี 1859 เท่านั้นที่เกิดการระเบิดมากกว่า solar flare ธรรมดา 6.5 เท่า แต่ก็เพียง 1/1,000 ของ Superflare เท่านั้น ซึ่งดาวฤกษ์ที่จะเกิด superflare ได้จะต้องมีพลังงานการระเบิดในช่วง 1033-1036 erg ในขณะที่ดวงอาทิตย์ของเราสามารถเกิดการระเบิดสูงสุดเพียง 1032 erg ทุกๆ 450 ปีและมีโอกาสเพียง 0.2%ที่จะมีการระเบิดที่มีพลังงานสูงกว่านั้น

จากที่ได้กล่าวไว้ในบล้อคก่อนหน้านี้ การเกิด superflare จะต่างจากการเกิดโนวา ซึ่งการเกิดโนวาจะพบในระบบดาวฤกษ์คู่ (binary star) ที่มีการดึงดูดกาซไฮโดรเจนจากดาวดวงหนึ่งไปยังดาวแคระห์ขาวและกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์และการระเบิดตามมาและมีขนาดใหญ่กว่า superflare มาก ในขณะที่ superflare เรายังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าเกิดจากอะไรกันแน่


Nova คืออะไร?

ขอขอบคุณข้อมูลจาก wikipedia

ภาพจำลองดาวแคระห์ขาวกำลังดูดกาซไฮโดรเจนจากดาวฤกษ์ที่อยู่ในระบบเดียวกัน

หลายๆคนคงเคยได้ยินแต่คำว่า ซูเปอร์โนวา ว่าคือการระเบิดของดาวฤกษ์ และคงมีคำถามว่า แล้วถ้าไม่ ซูเปอร์หละ มีไหมเจ้าโนวาธรรมดา คำตอบคือมีครับ คำว่าโนว่าถูกบัญญัติในความหมายว่า การระเบิดทางนิวเคลียร์อย่างรุนแรงของดาวฤกษ์ซึ่งเกิดจากการเพิ่มไฮโดรเจนที่ผิวของดาวแคระห์ขาว และนำไปสู่การจุดชนวนปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่รุนแรงขึ้นบนพื้นผิวดาวฤกษ์และเกิดการระเบิดตามมา

ปรากฏการณ์โนวานี้ เชื่อว้าเกิดในระบบดาวฤกษ์คู่ที่มีดาวแคระห์ขาว (white dwarf) เป็นหนึ่งในนั้นขณะที่ดาวฤกษ์อีกดวงอาจจะเป็นดาวในลำดับอื่นหรือดาวยักษ์แดง เมื่อวงโคจรของดาวฤกษ์ทั้งสองเข้ามาใกล้จนเกินระยะสมดุลย์ (Roche lobe) ดาวฤกษ์อีกดวงจะเริ่มสูญเสียไฮโดรเจนให้กับดาวแคระห์ขาว และทำให้อุณหภูมิในชั้นบรรยากาศของดาวแคระห์ขาวสูงขึ้น เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวแคระห์ขาวมีมากจึงดึงดูดให้ชั้นไฮโดรเจนมาหนาแน่นที่ผิวและเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นตามมา แต่เนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นจะเกิดธาตุอื่นๆตามมาและที่ระดับชั้นบรรยากาศที่เหนือดาวแคระห์ขาวอาจทำให้ปฏิกิริยาไม่คงที่ จึงมีการปลดปล่อยกาซและมวลสารออกมาในเวลาสั้นๆซึ่งเราจะเห็นในรูปแบบของการระเบิดที่มีแสงสว่างวาบออกมาและอาจมีอุณหภูมิสูงถึง 20 ล้านเคลวินได้ โดยเราจะแบ่งรูปแบบของโนวาเป็นสองรูปแบบคือ fast nova ซึ่งจะมีความสว่างลดลง 2 แมกนิจูดใน 25 วัน และ slow nova ซึ่งใช้เวลานานกว่านั้น อาจถึง 80 วันได้
แม้จะฟังดูว่าการระเบิดของโนวาดูน่ากลัว แต่การระเบิดรูปแบบนี้จะมีการปลดปล่อยมวลสารของดาวออกมาเพียง 1 ใน 10,000 ส่วนของดาวดวงนั้นเท่านั้น และใช้กาซไฮโดรเจนที่ถูกดูดเข้าไปเพียง 5% แต่ก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดการระเบิดที่สว่งกว่าตัวดาวดวงนั้นเองถึง 50,000-100,000 เท่าได้ และกล้องเฟอร์มิยังตรวจพบการปลดปล่อยรังสีแกมม่าได้อีกด้วย

ดาวแคระห์น้อยสามารถเกิดการระเบิดแบบโนวาได้หลายครั้งตราบใดที่ยังได้รับกาซไฮโดรเจนจากดาวฤกษ์ที่คู่กัน แต่หากพลังงานที่ป้อนเข้าสู่ระบบเกินกว่า chandrasekhar limit แล้ว อาจเกิดซูเปอร์โนวาแบบ Ia ตามมาได้ ซึ่งเป็นการสลัดเปลือกนอกของดาวออกไป

จะเห็นว่า รูปแบบของการเปลี่ยนแปลงของดาวฤกษืเกิดขึ้นได้หลายๆแบบ การระเบิดที่ผิวของดาวฤกษ์สามารถเกิดได้ตั้งแต่ solar flare ธรรมดา หรือรุนแรงกว่านั้นคือ massive solar flare ซึ่งจะได้กล่าวต่อไป ไปจนถึงโนวา และ ซูเปอร์โนวา ซึ่งเป็นการเปลี่ยนรูปแบบของดาวฤกษ์นั้นๆโดยสิ้นเชิง เราจะลองมาติดตามต่อไปว่า ถ้าเป็นดวงอาทิตย์ของเราที่อยู่ในชั้นดาวแคระห์เหลืองสามารถเปลี่ยนแปลงรูปแบบอย่งไรได้บ้างต่อไป

โนวา Eridani 2009 (apparent magnitude ~8.4) ระหว่างพระจันทร์เต็มดวง

เมื่อนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ พยายามค้นหาแรงที่ห้าในเอกภพ

ขอขอบคุณข้อมูลจาก http://arxiv.org/abs/1204.6044 และ http://phys.org/news/2012-05-penn-astrophysicists-gravity-theory.html

ท่ามกลางวงการดาราศาสตร์ปัจจุบัน แรงโน้มถ่วงถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ต่างๆในเอกภพว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร แต่นักดาราฟิสิกส์จากม.เพนซิลเวเนียนำทีมโดย ภูวเนศ จาอิน ได้ค้นพบอะไรบางอย่างที่ต่างจากที่เราเคยเรียนรู้

นักดาราศาสตร์พบว่าเอกภพของเรากำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่ง ซึ่งหากยึดตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแล้ว วัตถุที่ระเบิดออกไปควรจะเคลื่อนที่ช้าลงตามลำดับเหมือนที่เราพบบนโลก โดยทีมนักวิจัยได้ศึกษาจาก supernovae ที่อยู่ไกลออกไปและพบว่า เอกภพของเรากำลังเร่งการเคลื่อนที่ออกจากกัน แทนที่จะช้าลงตามลำดับ ซึ่งเกิดข้อสงสัยว่าเราพลาดอะไรไปจากพื้นฐานความรู้ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ และนำมาสู่แนวคิดสองทาง

ทางแรก คือ สสารมืด (dark energy) ซึ่งถูกอุปโลกน์ให้เป็นสสารที่เรามองไม่เห็นแต่แทรกซึมอยู่ทุกอนูในเอกภพและเป็นสสารที่มีมวลรวมมากกว่า 85%ของเอกภพ และอาจเป็นตัวเร่งการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆในเอกภพ และแนวคิดที่สองคือทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแบบ scalar-tensor ซึ่งเชื่อว่ามีแรงที่ 5 นอกเหนือไปจากแรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงยึดระหว่างนิวเคลียร์แบบแรงและแบบอ่อน ที่มาเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงในเอกภพของเรา

จากการศึกษาโดยคณะของจาอินพบว่าทั้งสองทฤษฎีนี้ต่างออกไปโดยสิ้นเชิง โดยเฉพาะแนวคิดหลังที่เชื่อว่ามีแรงอีกแรงหนึ่งนอกเหนือจากการค้นพบปัจจุบัน ซึ่งทฤษฎีนี้ไม่นำแรงโน้มถ่วงมาใช้อธิบายเลย ซึ่งคณะของจาอินได้พยายามศึกษาแนวความคิดหลังนี้และพยายามรวบรวมข้อมูลใหม่เพื่อนำมาสรุป

Penn astrophysicists zero in on gravity theory

ภูวเนศ จาอินในห้องทำงานของเขากำลังใช้เลนส์เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ gravitational lensing ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ

ในขณะที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์พยายามรวบรวมข้อมูลการทดสอบเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงจากกาแลคซี่นับล้านแต่คณะของจาอิน กลับเลือกกาแลคซี่ที่อยู่ใกล้เราเพียง 25 กาแลคซี่ ซึ่งเขาเชื่อว่าสามารถให้ข้อมูลในการศึกษาได้แม่นยำกว่า โดยเฉพาะข้อมูลของดาวแปรแสง ซึ่งมีคาบการแปรแสงคงที่และถูกนำมาใช้ในการศึกษาหลายสิบปีแล้ว

จาอินกล่าวว่า “คุณสามารถวัดความสว่างของหลอดไฟที่ความห่างระยะหนึ่ง และถ้าคุณนำมันออกห่างไปสองเท่า ความสว่างจะลดลงสี่เท่า และคุณจะสามารถบอกระยะทางระหว่างตัวคุณและหลอดไฟนั้นได้ แต่ก่อนอื่น คุณต้องรู้ความสว่างแท้จริงและระยะห่างแท้จริงของมันก่อน เนื่องจากดาวแปรแสงมีคาบความสว่างที่เปลี่ยนแปลงคงที่ในระยะวันหรือสัปดาห์ ทำให้เราทราบความสว่างสูงสุดที่แท้จริงของมันและนำมาใช้ในการคำนวณระยะห่างระหว่างวัตถุในเอกภพและอัตราความเร่งของเอกภพได้”

นอกจากนี้ จาอินยังได้ข้อสรุปว่า “ถ้าความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความเร็วในการกระพริบของดาวแปรแสงแล้ว เราจะสามารถใช้มันในการศึกษาเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงได้ หากแรงที่ห้าเข้ามาเสริมกับแรงโน้มถ่วงแล้ว ดาวแปรแสงเหล่านี้จะมีคาบการกระพริบถี่ขึ้น

จากการศึกษาข้อมูลจากกล้องฮับเบิลและจากหอดูดาวขนาดใหญ่ในฮาวายและชิลี คณะของจาอินไม่พบความแตกต่างระหว่างคาบการแปรแสงในกลุ่มตัวอย่างดาวที่ศึกษาเมื่อเทียบกับกลุ่มที่ไม่ถูกการรบกวนจากแรงสมมติที่ห้า เช่นในกาแลคซี่ของเรา และข้อมูลเกือบทั้งหมดสอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์

คณะของจาอินเชื่อว่า หากมีการรวบรวมข้อมูลมากขึ้น เราก็จะพบทฤษฎีที่ดีกว่าแรงโน้มถ่วงในการอธิบายการขยายตัวของกาแลคซี่ได้

 

เมื่อดวงอาทิตย์กลับขั้ว (Solar magnetic pole reversal)

ขอขอบคุณข้อมูลจาก

http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2012/04/the-great-switch-suns-magnetic-field-does-a-complete-reverse-every-11-years.html
http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2001/ast15feb_1/
http://thewatchers.adorraeli.com/2012/04/23/unusual-magnetic-changes-in-the-sun-the-north-pole-of-the-sun-had-started-flipping-about-a-year-earlier-than-expected/
http://istp.gsfc.nasa.gov/earthmag/reversal.htm

หลายๆคนได้ยินคำนี้คงรู้สึกตกใจหรือประหลาดใจ จริงๆแล้วปรากฏการณ์นี้เป็นปรากฏการณ์ปกติที่เกิดขึ้นกับดวงอาทิตย์ทุกๆ 11 ปี เมื่อดวงอาทิตย์เข้าสู่ระยะ solar maximum หรือมีปฏิกิริยาที่ชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์สูงสุด และมีจำนวนจุดดับสูงสุดในรอบวงจรของดวงอาทิตย์ ผลที่ตามมาคือขั้วเหนือและขั้วใต้แม่เหล็กของดวงอาทิตย์จะค่อยๆลดความเข้มของสนามแม่เหล็กและค่อยๆย้ายข้างกัน จากขั้วเหนือไปอยู่ทางใต้ และขั้วใต้ไปอยู่ทางเหนือ โดยที่ทางกายภาพของดวงอาทิตย์ไม่มีการเปลี่ยนแปลง
แล้วเราจะรู้ได้อย่างไร

Magnetic butterfly
ในอดีตมีการศึกษาทึงแบบแผนของจุดดับบนดวงอาทิตย์ในรูปคล้ายปีกผีเสื้อว่า เมื่อจุดดำเริ่มมีการกระจายตัวลงมาในแนวศูนย์สูตรก็จะเกิดการกลับขั้วแม่เหล็กของดวงอาทิตย์

แต่จากภาพข้างบนจะเห็นว่าใน  cycle 23 ที่ผ่านมา การกระจายของจุดดับบนดวงอาทิตย์ยังไม่ถึงแนวศูนย์สูตรก็เกิดการกลับขั้วแม่เหล้กของดวงอาทิตย์แล้ว นักดาราศาสตร์จึงต้องใช้การสังเกตุอย่างอื่นต่อไป

Microwave radiation techniques
จากการศึกษา solar cycle 23 ได้ให้ความเข้าใจแก่เราอย่างหนึ่งว่า โดยปกติดวงอาทิตย์จะมีการเกิดการระเบิดใหญ่ (prominence eruption) ในแถบใกล้ๆแนวศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ จนกระทั่งเมื่อใกล้ถึงระยะ solar maximum การระเบิดนี้จะเริ่มขึ้นไปที่บริเวณขั้วเหนือและขั้วใต้ของดวงอาทิตย์ ที่ละติจูด 60 องศาเหนือและใต้ขึ้นไป ในขณะที่การระเบิดในแนวศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์จะลดลง เราก็สามารถคาดการณ์ได้ว่าดวงอาทิตย์ใกล้ถึง solar maximum แล้ว
นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้อุปกรณ์บนยานสำรวจ SOHO ในการจับภาพยาน microwave ของดวงอาทิตย์ และสร้างภาพจำลองซ้อนกับตำแหน่งของดวงอาทิตย์ โดยในรอบของดวงอาทิตย์ที่ผ่านมา เราพบว่าความสว่างในย่าน microwave นี้บริเวณขั้วเหนือและใต้ของดวงอาทิตย์จะมีการเปลี่ยนแปลงตาม solar maximum โดยจะมีความสว่างสูงสุดเมื่อข้าสู่ระยะกลับขั้ว ซึ่งใน cycle 24 ในปัจจุบันนี้ เราเริ่มพบ prominence eruption บริเวณขั้วใต้ของดวงอาทิตย์เมื่อเดือนมีนาคม 2012 ที่ผ่านมา

Hinode
hinode เป็นผลงานขององค์การบริหารด้านอวกาศของญี่ปุ่น (JAXA)  โดยมีการทำแผนที่แม่เหล็กบริเวณขั้วของดวงอาทิตย์ทุกๆเดือนตั้งแต่เดือนกันยายน 2008 ที่ผ่านมา
ตั้งแต่เริ่มมีการศึกษา Hinode นักวิทยาศาสตร์ญี่ปุ่นพบความหนาแน่นของประจุลบของแม่เหล็กมีความหนาแน่นสูงบริเวณขั้วเหนือของดวงอาทิตย์ ซึ่งภาพล่าสุด เราพบการลดลงของขั้วลบแม่เหล็ก และเริ่มมีความหนาแน่นของขั้วบวกแม่เหล็กกลับกันบริเวณขั้วเหนือของดวงอาทิตย์ ซึ่งสภาพการณ์เช่นนี้ทีมนักวิจัยจากญี่ปุ่นเชื่อว่า ดวงอาทิตย์จะเข้าสู่ภาวะไร้ขั้วแม่เหล็กภายในเดือนพ.ค.ที่จะถึงนี้ ก่อนที่จะถึงเวลาที่เราคาดการณ์ไว้ 1 ปี

จากภาพจะเห็นขั้วลบของดวงอาทิตย์ซึ่งมีสีส้ม และขั้วบวกที่มีสีฟ้า ระหว่างปร 2008 และปี 2011
ซึ่งผลจากการที่ดวงอาทิตย์เข้าสู่ภาวะ solar maximum เร็วนี้ ทำให้เราต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมว่า อะไรเป็นปัจจัยที่ทำให้รอบของดวงอาทิตย์สั้นลง และจำนวนจุดดับน้อยกว่าที่คาดการณ์ไว้

ภาพการเปลี่ยนแปลงขั้วแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ และการคาดการณ์การกลับขั้วที่มาถึงก่อนกำหนด

แล้วเกี่ยวอะไรกับโลกไหม?
ปกติแล้วการกลับขั้วแม่เหล็กของดวงอาทิตย์เกิดขึ้นทุก 11 ปีมาโดยตลอด ซึ่งยังไม่เคยมีรายงานผลกระทบโดยตรงจากการกลับขั้วแม่เหล็กนี้ เว้นแต่ผลจากการที่ดวงอาทิตยืเข้าสู่ระยะ solar maximum ซึ่งทำให้เกิดการระเบิดในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์และเกิด CME (coronal mass ejection) ตามมา ซึ่งผลของ CME นี้เป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกอยู่ และจะได้นำมาเสนอต่อไป

แล้วขั้วแม่เหล็กโลกเคยเกิดการกลับขั้วไหม?
บนโลกของเรา เป็นเรื่องยากที่จะศึกษาการกลับขั้วแม่เหล็กโลก เพราะเหตุการณ์เหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นบ่อย และระยะห่างกันนับเป็นล้านปี
ในปีช่วงปี 1950 เราได้มีการประดิษฐ์ electronic magnetometer ซึ่งสามารถจับทิศทางแม่เหล็กจากชั้นหินอย่างอ่อนๆได้ และเราเริ่มมีการทำแผนที่ทิศทางแม่เหล็กโลกในช่วงปี 1960
จุดที่นักวิทยาศาสตร์สนใจมากคือบริเวณ mid atlantic ridge ซึ่งเป็นแนวแยกตัวระหว่างทวีปแอฟริกาและทวีปอเมริกาใต้ แนวนี้จะวิ่งยาวในแนวกลางมหาสมุทรแอตแลนติกตั้งแต่ทิศเหนือลงมาทิศใต้

แนว mid atlantic ridge จะเป็นแนวที่มีการไหลของแมกม่าจากใต้โลกออกมาขณะที่เปลือกโลกแอฟริกาและอเมริกาใต้แยกออกจากกัน เมื่อลาวาเหล่านี้เย็นลงก็จะเปลี่ยนแปลงเป็นหินบะซอลท์ ซึ่งมีสภาพขั้วแม่เหล็กอ่อนๆตามทิศทางขั้วแม่เหล็กโลกในขณะนั้นๆ

เมื่อเราศึกษาแนวแถบของหินบะซอลท์ใต้มหาสมุทรแอตแลนติค เราพบรูปร่างของทิศทางแม่เหล็กที่มีการเปลี่ยนแปลงทิศทางดังภาพ

เมื่อเราศึกษาแนวแม่เหล็กของหินบะซอลท์ ของแนว mid atlantic ridge นี้ เราจะพบแนวที่แยกออกมาเป็นคู่ขนานระหว่างแนวแม่เหล็กปกติและแนวแม่เหล็กที่กลับขั้วสลับกันไปเรื่อยๆ

จากที่ได้กล่าวมา จะเห็นว่าปรากฏการณ์กลับขั้วแม่เหล็กเป็นปรากฏการณ์ปกติที่พบได้ในดาวต่างๆ ซึ่งระยะเวลาการเกิดการกลับขั้วนั้นไม่เหมือนกัน โดยวัตถุที่มีแรงแม่เหล็กสูงอยางดวงอาทิตย์มักเกิดการกลับขั้วแม่เหล็กบ่อยกว่าโลก ซึ่งใช้เวลานับล้านปี แต่อย่างไรก็ตามเรายังคงต้องติดตามผลจากการกลับขั้วแม่เหล็กของโลกต่อไป

Dark Matter เธออยู่ไหน?

ขอขอบคุณข้อมูลและภาพประกอบจากจาก http://phys.org/news/2012-04-dark-theories-mysterious-lack-sun.html

การศึกษาล่าสุดไม่พบ dark matter ลึกลับในดาวฤกษ์ใกล้ๆตัวเรา

ภาพข้างบนเป็นภาพตามจินตนาการของศิลปินถึงสสารมืดในลักษณะของสีฟ้าที่อยู่ล้อมรอบกาแลคซี่ทางช้างเผือกและช่วยโอบอุ้มให้ดาวต่างๆอยู่ด้วยกัน

จากการศึกษาการโคจรของดาวฤกษ์ในทางช้างเผือกล่าสุดไม่พบสสารมืด (dark matter) รอบๆดวงอาทิตย์ ตามความเชื่อเดิมเชื่อกันว่า ดาวฤกษ์เพื่อนบ้านเราจะถูกห้อมล้อมด้วยสสารมืด ซึ่งเป็นสสารลึกลับที่ช่วยเติมแรงโน้มถ่วงที่ขาดไปให้กับทฤษฎีของดาวฤกษ์ในปัจจุบัน แต่ทีมวิจัยที่หอดูดาว ESO La Silla ประเทศชิลีได้ทำการศึกษาการโคจรของดาวฤกษ์กว่า 400 ดวง ในรัศมี 13,000ปีแสงรอบๆดวงอาทิตย์ และเมื่อนำมาคำนวณแรงโน้มถ่วงแล้ว กลับพบว่าน้ำหนักของดาวฤกษ์ ฝุ่นในอวกาศละกาซรอบๆดวงอาทิตย์มีค่ามากกว่าที่คำนวณเดิมถึง 4 เท่า และลงตัวกับสมการแรงโน้มถ่วงเดิม โดยไม่ต้องอาศัยแรงช่วยจากสสารมืดแต่อย่างใด

ตามทฤษฎี สสารมืด (dark matter) เป็นสสารลึกลับที่ไม่สามารถมองเห็นได้แต่แสดงตัวออกมาในรูปของแรงโน้มถ่วงชดเชยในสมการการเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศ เนื่องจากในสมการปัจจุบัน การเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ และนน.ของดาวฤกษ์ทั่วทั้งเอกภพที่เราค้นพบไม่ลงตัวในสมการแรงโน้มถ่วง ซึ่งยังขาดตัวแปรอีกกว่า 83 % จากนน.ของเอกภพที่เราคำนวณไว้ นักคำนวณจึงสร้างสสารมืดขึ้นมา เพื่อเรียกนน.มวลที่ขาดหายไปนี้ เพื่อที่จะสามารถคำนวณการเคลื่อนที่ของดาวต่างๆให้ลงตัวได้

แต่หากการค้นพบล่าสุด ไม่สนับสนุนการมีอยู่ของสสารมืด จะยิ่งทำให้สสารมืดยิ่งดราม่าเข้าไปอีกระดับหนึ่ง และทำให้การศึกษาเรื่องนี้โดยเฉพาะ Gaia mission ขององค์การบริหารอวกาศร่วมยุโรป (esa) ต้องมองข้ามจุดนี้ไปอีก

บันทึกย่อ

1.มีการประมาว่า สสารมืดมีนน.ประมาณ 83% ของนน.รวมเอกภพ ในขณะที่สสารที่เรามองเห็นมีนน.ประมาณ 17%

2.การศึกษานี้ทำโดยเครื่อง spectrograph FEROS ด้วยกล้อง MPG/ESO ขนาด 2.2 ม., อุปกรณ์ Coralie บนกล้อง Leonhard Euler Telescope ขนาด 1.2 ม. ของสวิสฯ, อุปกรณ์ MIKE  บนกล้อง Magellan II และเครื่อง Echelle Spectrograph บนกล้อง Irene du Pont Telescope ในประเทศชิลี โดยกลุ่มดาวฤกษ์ในกลุ่มดาวยักษ์แดง กว่า 400 ดวงที่อยู่เหนือระนาบแกแลคติก ในทิศทางที่ชี้ไปทางแกนแกแลคติกทางใต้ ถูกนำมาศึกษา

3.ทฤษฎีเดิมมีการประมาณว่า สสารมืดในบริเวณที่ดวงอาทิตย์ของเราอยู่มีปริมาณ 0.4-1 กก. ของสสารมืดที่มีปริมาตรเท่ากับโลก ผลจากการวัดครั้งนี้พบว่า นน.ของสสารมืดเหลือเพียง 0.00+/- 0.07 กก.ต่อปริมาตรเท่ากับโลก

โลกจะร้อนขึ้นหรือเย็นลง มีอะไรมากกว่านั้นไหม?

20120331-070141.jpg

ภาพการระเบิดที่ผิวของดวงอาทิตย์ระดับ M2 เมื่อวันที่ 7 มิถุนายน 2011
จากงานวิจัยของสมาชิกราชบัณฑิตยดาราศาสตร์สมาคมของอังกฤษ พบว่าดวงอาทิตย์กำลังเข้าสู่ระยะ Solar minimum
ขอขอบคูณข้อมูลจาก ราชบัณฑิตยดาราศาสตร์สมาคมอังกฤษ , นาซ่า
งานวิจัยล่าสุดเตรียมตีพิมพ์ในวารสาร Astronomy เดือนเมษายนนี้พบว่าดวงอาทิตย์กำลังเข้าสู่ระยะ grand maximum หรือระยะที่มีปฏิกิริยาสูงสุด แต่จากการศึกษไอโซโทปในชั้นน้ำแข็งและวงปีของต้นไม้เราพบสิ่งที่จะตามมาหลังจากนั้นคือหลังจากนั้นคว่มรุนแรงของสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์จะเริ่มลดลงในอนาคต เป็นผลทำให้จุดดับบนดวงอาทิตย์ลดลง และมีจำนวน CME ลดลง ซึ่งจะคล้ายกับระยะ Maunder minimum ในช่วงศตวรรษที่ 17 เมื่อโลกเราเข้าสู่ยุคน้ำแข็งย่อยๆ
แต่สิ่งที่อันตรายกว่ายุคน้ำแข็งย่อยๆไม่ใช่เพียงอุณหภูมิของโลกที่ลดลงเท่านั้น แต่เป็นปีิมาณรังสีคอสมิคจากภายนอกระบบสุริยะที่จะเพิ่มขึ้นด้วย เป็นที่ทราบกันดีว่า ลมสุริยะของดวงอาทิตย์เป็นเหมือนระบบที่ป้องกันฝักสุริยะ (heliosphere) ของเราซึ่งรวมไปถึงดาวเคราะห์ทุกดวงให้พ้นจากภัยจากรังสีคอสมิคที่อันตรายภายนอกเปลือกสุริยะ (heliosheath) เมื่อใดที่ดวงอาทิตย์อ่อนกำลังลง รังสีคอสมิคจากภายนอกจะเข้ามาสู่ระบบสุริยะมากขึ้น
จากปรากฏการณ์ข้างต้นนี้ ลุค บาร์นาร์ด นักศึกษาปริญญาเอก ได้ทำการวิจัยย้อนหลังไป 9300 ปีทางชั้นน้ำแข็งและวงปีของต้นไม้ และทำการศึกษาไอโซโทปของธาตุระหว่างการเกิด solar maximum และ minimum 24 ครั้งที่ผ่านมาและได้ทำการพยากรณ์ปริมาณของรังสีคอสมิคที่จะเข้ามา และพบว่าปริมาณจะเพิ่มขึ้นถึง 2.5 เท่า และโอกาสที่จะเกิดปรากฏการณ์เช่นนี้ได้ 2-5 ครั้งในแต่ละศตวรรษ
อย่างไรก็ตาม จากการพยากรณ์ล่าสุด พบว่าปริมาณความรุนแรงของสนามแม่เหล็กดวงอาทิตย์และปริมาณ Solar energized particles จะลดลงใน 40 ปีข้างหน้า และทำให้ปริมาณรังสีคอสมิคเพิ่มขึ้น 1.5 เท่าของปัจจุบัน ซึ่งส่งผลต่อการเดินทางในอวกาศในช่วง 40 ปี ข้างหน้าอันตรายมากขึ้น

Coronal Prominence Cavities ปรากฏการณ์ที่เราควรรู้จัก

ขอบคุณภาพสวยๆจาก helioviewer.org, SDO, STEREO, Earthfiles.com และ

เมื่อช่วงอาทิตย์ที่แล้วมีวิดีโอหนึ่งซึ่งถูกเผยแพร่ใน Youtube อย่างแพร่หลายดังนี้

ซึ่งจากภาพข้างบน เป็นภาพดวงอาทิตย์จากยานสำรวจ SDO ของ NASA ซึ่งโคจรอยู่รอบโลกและใช้กล้องที่มีความละเอียดสูงมากและอุปกรณ์ตรวจวัดรังสีและแสงจากดวงอาทิตย์ของเราในย่านต่างๆ

โดยภาพที่เห็นนี้เป็นการถ่ายดวงอาทิตย์ที่ความถี่แสง 171 อังสตรอม(1 อังสตรอม = 0.1 นาโนเมตร) ซึ่งเป็นช่วงที่เราสามารถสังเกตุอะตอมของไฮโดรเจนและฮีเลียมได้ชัดเจน โดยในภาพจะเห็นว่ามีลัษณะคล้ายทรงกลมสีดำกำลังดูดพลังงานจากดวงอาทิตย์อยู่ครู่ใหญ่ก่อนที่จะลับหายไป

เราลองมาดูในย่านความถี่แสง 193 อังสตรอมดูบ้างครับจะเห็นแค่แนวขางเส้นสีดำๆ แต่ไม่เห็นทรงกลมชัดเจนแล้ว

ภาพต่อไปเป็นภาพในย่านแสงที่เรามองเห็น 4}500 อังสตรอม จะไม่เห็นอะไรเลยครับ เหมือนไม่เกิดอะไรขึ้นเลย

แล้วมีภาพจากดาวเทียมดวงอื่นไหม …. มีครับ เรามียานสำรวจดวงอาทิตย์ที่กระจัดกระจายอยู่มากมาย ผมขอนำภาพมาจากยาน STEREO ของ NASA เช่นกันครับ ขออธิบาคร่าวๆก่อน STEREO เป็นยานสำรวจคู่ประกอบด้วย STEREO-A (Ahead) ซึ่งโคจรนำหน้าโลกไปประมาณ 1/3-1/4 รอบวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ และ STEREO-B (behind) ซึ่งโคจรตามหลังโลกไปประมาณ 1/3-1/4 รอบวงโคจรรอบดวงอาทิตย์เช้นกัน

ในภาพจะเป็นตำแหน่งของยาน STEREO-A และ STEREO-B ล่าสุด โดยวัตถุประสงค์ของยานสำรวจนี้เพื่อติดตามดวงอาทิตย์แบบครบทั้ง 360 องศาเพื่อประโยชน์ในการพยากรณ์ หรือเฝ้าระวังการเปลี่ยนแปลงของจุดดับบนดวงอาทิตย์ซึ่งมีผลต่อโลกได้

ภาพจากยาน STEREO-B ในเวลาเดียวกันที่แสงย่าน 171 อังสตรอมครับ

จะเห็นว่าที่มุมล่างขวาซึ่งเป็นตำแหน่งเดียวกัน เราไม่เห็นรูปร่างของ sphere ชัดเจนนัก แต่เห็นเค้าลางพอควร ลองมาดูจากยานสำรวจ STEREO-A ซึ่งโคจรไปล่วงหน้าเราดูครับ ที่ความถี่แสง 171 อังสตรอมเช่นเดียวกัน

จากภาพที่มุมล่างซ้าย จะเห็นเป็นโพรงกลมๆเช่นเดียวกัน แต่ไม่มีรูปร่างทรงกลมชัดเจนนัก แล้วสุดท้ายมันคืออะไรกัน ในวงการณ์ยูเอฟโอหรือมนุษย์ต่างดาวต่างตื่นเต้นกันยกใหญ่ว่า นี่เป็นหลักฐานชิ้นสำคัญของชีวิตนอกโลกเลยทีเดียว เป็นยานอวกาศขนาดมหึมาที่ดูดพลังจากดวงอาทิตย์บ้าง หรือแม้แต่ @DrJoop ตอนแรกก็ยืนยันความเชื่อนี้เหมือนกัน 😛

มีเวปไซด์หนึ่งคือ Earthfiles.com ได้ทำการสัมภาษณ์นักสุริยะฟิสิกส์ประจำ NOAA  ดร.Rodney Viereck ซึ่งท่านได้ให้คำอธิบายว่า ภาพที่เราเห็นนั้นเป็นปรากฏการณ์ที่พบเห็นได้บ่อยในชั้นบรรยากาศ Corona ของดวงอาทิตย์ที่เรียกกันว่า Coronal Prominence Cavities ซึ่งเป็นการระเบิด (CME, coronal mass ejection) จากจุดที่ไม่รุนแรงบนพื้นผิวดวงอาทิตย์ และมักไม่มีจุดดับเกิดร่วมด้วยเพราะไม่มีสนามแม่เหล็กกำลังสูงมาเกี่ยวข้อง ซึ่งภาพที่เราเห็นจะเป็นรุปร่างคล้ายไส้กรอกที่ลอยอยู่เหนือชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ซึ่งภายในว่างเปล่าและมีชั้น corona ของดวงอาทิตย์ที่สว่างกว่าเป็นแบคกราวนด์ ซึ่งจากภาพนี้มุมที่เราเห็นเป็นมุมที่มองผ่านแกนของทรงกระบอกนี้ลงไปจึงเห็นเป็นรุปทรงกลม (เปรียบเทียบกับใน STEREO-A และ B)

I asked him electronically:  “NOAA’s Rodney Viereck, Ph.D., solar physicist, suggested I email you the short SDO video below that I also sent him from March 11, 2012, in my inquiry as a science reporter about what was happening with the dark tendril that extends to a dark, curved area?”

Dr. Schrijver replied:  “What we are looking at in this movie is a fairly common feature [coronal cavity], but in an unusual configuration so that we see it much more clearly than otherwise often is the case. As part of coronal mass ejections (CMEs) from quiet Sun regions (i.e., not from magnetically active regions with sunspots in them), we believe there often is a big sausage-shaped structure floating above the solar surface, underneath which a curtain of cool, dense material exists. The sausage if often rather empty; that is, it is a dark void. When such a void is curved, we don’t see it quite as clearly because we would be looking through the void and the surrounding bright background corona. In this case, it appears that the void is a rather straight cylinder, oriented such that we are looking right along its spine and hence the rather clearly defined dark void.

บทสัมภาษณ์จาก http://www.earthfiles.com/news.php?ID=1957&category=Science

เราลองมารู้จักปรากฏการณ์นี้กันครับ ขอยกงานวิจัยของ UCAR (University Corporation of Atmospheric research) ตามงานวิจัยของ ดร. Sarah Gibson ซึ่งมีผลงานเกี่ยวกับเรื่องนี้มากมายที่ http://people.hao.ucar.edu/sgibson/CV/pubonly.html โดยขอสรุปย่อๆตามความเข้าใจของผมก็แล้วกัน

โดยดร. Gibson ได้อธิบายว่า Coronal Cavities เป็นส่วนประกอบสำคัญของ Coronal prominence หรือกลุ่มพวยกาซที่พุ่งขึ้นจากชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ โดยรูปร่างของตัว cavities จะสามารถอธิบายความสมดุลย์ของสนามแม่เหล็ก และสามารถใช้พยากรณ์การเกิดการระเบิดใหญ่ที่จะเกิดตามมาได้

ในภาพเป็นงานวิจัยของ ดร. Gibson เรื่องการเกิด Coronal Cavities เมื่อปี 2002

ในส่วนของโมเดลของตัว cavities เองนั้น ปัจจุบันเริ่มมีการให้ความสำคัญมากขึ้นกว่าเมื่อก่อนที่เราคิดว่าเป็นเพียงช่องว่างระหว่างการเกิดพวยกาซที่ชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์เท่านั้น โดยงานวิจัยใหม่ๆร่วมกับการเกิด filament , filament channel, และ cavities จะนำเราไปสู่การพยากรณ์การเกิดการระเบิดของดวงอาทิตย์ได้แม่นยำขึ้น โดยเฉพาะในบริเวณที่ไม่มีจุดดับหรือในช่วงการเกิด solar minimum ได้