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

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