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


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

ภาพภูเขาจากวงแหวนของดาวเสาร์

ภาพวงแหวน B ของดาวเสาร์ เครดิตภาพจากยานสำรวจ Cassini โดย NASA

ภาพคล้ายภูเขาบนวงแหวนของดาวเสาร์เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ในวงการดาราศาสตร์ เพราะโดยทฤษฎีเดิมๆอธิบายว่าเกิดจาก Shepherd moon (ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ที่อยู่ในระนาบเดียวกับวงแหวน เชื่อว่าช่วยจัดระเบียบสมดุลย์ให้กับวงแหวนของดาวเสาร์) ที่โคจรขึ้นลงในลักษณะ sinusoidal เช่น Daphnis อาจรบกวนสมดุลย์ของฝุ่นในวงแหวนและเกิดการก่อตัวขึ้นเป็นโครงสร้างเหมือนภูเขา

ในทาง Electric Universe มีคำอธิบายเรื่องนี้ โดยอธิบายว่าเกิดจากการที่วัตถุต่างๆในจักรวาลพลาสม่าถูกเชื่อมโยงด้วยวงจรไฟฟ้า ซึ่งส่วนหญ่มักอยู่ในภาวะที่ไม่เสถียร โดยกระแสที่วิ่งผ่านในพลาสม่าจะสร้างสนามแม่เหล็กในแนวเส้นตรงระหว่างวัตถุต่างๆในจักรวาลซึ่งจะเกิดแรงดึงดูดในระยะไกลและเกิดแรงผลักในระยะใกล้ได้ ซึ่งในภาพของดาวเสาร์เราจะเห็นวงแหวนเกิดขึ้นในระยะที่เกิดความสมดุลย์ของสนามแม่เหล็ก แต่ก็ยังเห็นว่ามีแรงที่เกิดจากแรงผลัก (repulsive) กับแรงดึงดูด (attractive) เกิดขึ้นที่วงแหวนดาวเสาร์อยู่ด้วย

รูปแบบของสนามแม่เหล็กลักษณะนี้สามารถพบได้ในระดับกาแลคซี่เช่นเดียวกันกับที่พบในดาวเสาร์ ซึ่งทฤษฎี electric universe อธิบายจากการเชื่อมโยงโดยกระแสเบิร์คแลนด์ที่เชื่อมระหว่างวัตถุต่างๆในอวกาศไว้ด้วยกัน ตัวอย่างเช่นในกาแลคซี่ NGC 3646 เป็นต้น

ข้อมูลจาก http://www.thunderbolts.info/tpod/2011/arch11/110427shadows.htm

Birkeland Current

จุดประสงค์หลักของบล้อคนี้ เพื่อต้องการไขปริศนาของภัยพิบัติในโลกของเรา โดยจะแยกสิ่งที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ หรือที่เรียกว่า conspiracy theory ออกไป ให้คงเหลือแต่องค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น ซึ่งในบางครั้งการมองปรากฏการณ์ต่างๆที่เกิดขึ้นด้วยแนวคิดเดิมๆ ทฤษฎีเดิมๆ ไม่อาจทำให้เราเข้าใจปรากฏการณ์หรือหาคำอธิบายในหลายๆเรื่องได้ จะเป็นจะต้องใช้ทฤษฎีอื่นๆที่เป็นที่ยอมรับ เพื่อมาอธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น

ก่อนที่เราจะเข้าไปสู่เนื้อหาที่ลึกขึ้น จำเป็นจะต้องเข้าใจแนวคิดทฤษฎีพื้นฐานก่อน ซึ่งในที่นี้จะเป็นแนวคิดในกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ทาง Plasma universe หรือทฤษฎีที่อธิบายกลไกของจักรวาลและโลกด้วยปรากฎการณ์ไฟฟ้า ซึ่งสามารถไขปริศนาหลายๆอย่างที่ทฤษฎีฟิสิกส์แบบนิวตันหรือไอน์สไตน์ใช้อธิบายมาหลายร้อยปีไม่สำเร็จ

วันนี้ขอเริ่มต้นจาก Birkeland Current ก่อนครับ กระแสเบิร์กแลนด์ถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวนอร์เวย์ Kristian Birkeland ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 โดย Birkeland ได้ทำการศึกษาปรากฏการณ์แสงเหนือ (Aurora) ร่วมกับการค้นคว้าทางรังสีเอกซเรย์และสนามแม่เหล็ก โดยกระแสนี้เกิดจากแนวกระแสอิเลคตรอนที่เชื่อมระหว่างบรรยากาศชั้น magnetosphere และ ชั้น ionosphere ระดับสูงของโลก และเกิดสนามแม่เหล็กรอบๆกระแสที่เคลื่อนตัวอยู่นี้ กระแสเบิร์กแลนด์จะถูกขับเคลื่อนโดยลมสุริยะจากดวงอาทิตย์และสนามแม่เหล็กระหว่างดาว และจากการเคลื้อนตัวของกลุ่มพลาสมาจำนวนมากเข้าสู่ชั้น magnetosphere ขณะที่กระแสเบิร์กแลนด์ทำให้เกิดการเร่งอิเลคตรอนในชั้น magnetosphere แล้วมีการวกขึ้นสู่ชั้น ionosphere ด้านบนนี้ จะทำให้เกิดแสงเหนือหรือแสงใต้ขึ้น

กระแสเบิร์กแลนด์ จะมีการวิ่งเป็นสองชุดในชั้นบรรยากาศโลกโดยชุดที่อยู่ในละติจูดสูงกว่า จะมีการวิ่งของกระแสจากฝั่งเที่ยงของโลกผ่านช่วงค่ำไปยังโซนเที่ยงคืน ขณะที่อีกชุดหนึ่งที่อยู่ในละติจูดต่ำกว่าจะมีการวิ่งของกระแสจากช่วงเที่ยงผ่านช่วงเช้าไปยังช่วงเที่ยงคืน ชุดกระแสที่ผ่านในละติจูดสูงจะเรียกว่า Region 1 ส่วนชุดที่เกิดในละติจูดล่างๆจะถูกเรียกว่า Region 2 แนวความคิดของเบิร์กแลนด์ ไม่ได้รับการยอมรับจนกระทั้งปี 1960 ซึ่งเริ่มมีการส่งจรวดออกไปนอกโลก และได้ถ่ายภาพแนวการเกิดแสงเหนือและแสงใต้ตามทฤษฎีที่เบิร์กแลนด์ได้ทำนาย ดังนั้นเพื่อเป็นการให้เกียรติกับเบิร์คแลนด์ จึงมีการตั้งชื่อกระแสนี้ตามชื่อของเขาว่า กระแสเบิร์คแลนด์

ศาสตราจารย์ Emeritus แห่งห้องทดลอง Alfvén ในสวีเดนและศาสตราจารย์ Carl-Gunne Fälthammar ได้ให้ความเห็นว่า “สาเหตุที่เราต้องสนใจกระแสเบิร์คแลนด์เพราะ เป็นกระแสที่เกิดจากการเหนี่ยวนำด้วยพลาสมา ซึ่งเมื่อเราใช้ฟิสิกส์ของพลาสมามาอธิบายมันทั้งการเคลื่อนตัวแบบคลื่น ความไม่เสถียร และโครงสร้างของมันแล้ว เราพบว่าผลลัพท์ของมันทำให้เกิดการเร่งของอานุภาคที่มีประจุทั้งบวกและลบ รวมไปถึงการแยกประจุของสสาร ซึ่งทำให้เราเข้าใจการเปลี่ยนแปลงของการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศของโลกมากขึ้น

ลักษณะของ กระแสเบิร์กแลนด์

การทดลองที่ถูกอ้างอิงบ่อยที่สุดและเป็นจุดเริ่มต้นของแนวคิดเรื่องกระแสเบิร์คแลนด์คือ Terrella หรือโลกใบเล็ก เป็นทรงกลมแม่ เหล็กที่จำลองคล้ายสภาพแม่เหล็กของโลก ประดิษฐ์ขึ้นโดย William Gilbert นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ โดย Birkeland ได้ใส่ terrella ลงในถังสูญญากาศ แล้วยิงด้วยรังสี Cathode จากเครื่องผลิต x-ray ซึ่งทราบต่อมาว่าคือกระแสอิเลคตรอน ผลที่ได้คือภาพของการเรืองแสงบนพื้นผิวทั้งขั้วเหนือและใต้ของทรงกลม คล้ายลักษณะของออโรร่า  จากการศึกษาต่อมาพบว่า กระแสเบิร์กแลนด์ จะนำไฟฟ้าประมาณ 100,000 แอมแปร์ในช่วงที่ไม่มีปฏิกิริยารุนแรงของลมสุริยะ และอาจสูงกว่า 1 ล้านแอมแปร์ในช่วงที่เกิดพายุสุริยะ กระแสในชั้น ionosphere จะทำให้เกิดความร้อนขึ้นในชั้นบรรยากาศชั้นสูง เนื่องจากการรับกระแสได้จำกัดของชั้นนี้ และมีการถ่ายทอดความร้อนไปยังก๊าซในชั้นบรรยากาศชั้นสูงให้ลอยตัวขึ้นและมีผลต่อวงโคจรดาวเทียมระดับล่าง

นอกจากนี้ การทดลองของเบิร์กแลนด์เมื่อทำที่ระดับกระแสอิเลคตรอนขนาดต่างๆกัน จะทำให้เกิดรูปร่างของลำอิเลคตรอน ที่เรียกกันว่า diocotron instability ซึ่งสามารถพบได้ในหลายรูปแบบ ส่วนหนึ่งเราสามารถพบได้ในชั้นออโรร่าที่เกิดบริเวณขั้วโลก (ได้กล่าวไปข้างต้นแล้วในเรื่อง squatter man) ซึ่งต่อมาได้มีการศึกษารูปแบบของความไม่เสถียรของพลาสม่าในรูปแบบนี้ ทำให้เราเข้าใจกลใกการเกิดปรากฏการณ์ต่างๆได้เช่น การเกิดกาแลคซี่รูปจักร ซึ่งเป็นงานศึกษาของดร. Peratt ในเวลาต่อมา

กระแสเบิร์กแลนด์ถูกจัดกลุ่มในปรากฏการณ์พลาสม่า แบบหนึ่งที่เรียกว่า z-pinch ซึ่งเป็นชื่อที่เรียกจากการบิดตัวของสนามแม่เหล็กในแนวที่ผ่านกระแสไฟฟ้าเส้นเดี่ยวเข้ามา ซึ่งเกิดการบิดตัวเองเป็นรูปเกลียวได้ เมื่อกระแสเบิร์คแลนด์สองเส้นที่วิ่งมาคู่กัน อาจเกิดแรงกระทำของสนามแม่เหล็กจากกระแสทั้งสอง ตามระยะห่างระหว่างกระแสทั้งสองได้

อ้างอิง

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Birkeland_current

2. http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_%28physics%29#Complex_plasma_phenomena

3. http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_pinch

4. http://www.kth.se/ees?l=en_UK

5. http://www.plasma-universe.com/Galaxy_formation