January 18, 2020

บีเทลจุสยังไม่ระเบิดหรอก สรุปทุกอย่างที่เรารู้

642.5 ปีแสง คือระยะห่างของเรากับดาวบีเทลจุส ดาวสีส้มที่ส่องปรากฏให้เราเห็นบนท้องฟ้ามาตั้งแต่อดีตกาล แสงของมันเป็นหนึ่งในดาวที่มีความสว่างมากที่สุดบนท้องฟ้า ด้วยค่าเฉลี่ยความสว่างอยู่ที่ 0.42 Magnitude เหตุนี้ก็เพราะขนาดของมัน สมมติว่าเรานำบีเทลจุสมาแทนที่ดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะของเรา บีเทลจุสจะมีขนาดกินไปจนถึงวงโคจรของดาวพฤหัส แต่ด้วยระยะกว่า 642 ปีแสง ทำให้เราเห็นมันเป็นเพียงจุดเล็ก ๆ บนท้องฟ้า และแสงจากมันใช้เวลาเดินทางมาจนถึงเราใช้เวลา 642 ปี

ลองนึกภาพว่า 642 ที่แล้วบนโลกเกิดอะไรขึ้น ตอนนั้นเป็นปี 1378 นักวิทยาศาสตร์อย่าง Issac Netwon ยังไม่เกิด ยุโรปยังอยู่ในยุคมืด อิทธิพลทางศาสนาเกิดขึ้นอย่างรุนแรง ส่วนแถวบ้านเราก็ยังเป็นช่วงสุโขทัยอยู่ด้วยซ้ำ หมายความว่าแสงที่เดินทางจากดาวบีเทลจุสมาให้เราเห็นในทุกค่ำคืนนี้เดินทางมาหาเราตั้งแต่ยุคสุโขทัย หรือยุคมืดของยุโรปด้วยซ้ำ

ภาพเปรียบเทียบขนาดของดาวบีเทลจุส ซึ่งเป็นภาพถ่ายจริง เทียบกับขนาดของระบบสุริยะของเรา ที่มา – ESO

เกิดความไม่ปกติบางอย่างกับดาวบีเทลจุส

จากการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่ไม่ยากอะไร เพียงแค่เราเดินออกไปมองดาวบีเทลจุสในยามค่ำคืน เราจะสังเกตเห็นแสงที่หรี่ลงของบีเทลจุส จากเดิมที่มันเคยเป็นดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดอันดับที่ 10 ตอนนี้มันตกอันดับมาเป็นอันดับที่ 23 โดยมีความสว่างอยู่ที่ +1.294 Magnitude อ้างอิงจาก The Fainting of the Nearby Red Supergiant Betelgeuse นับว่าปลายปี 2019 ต้นปี 2020 นี้เป็นช่วงที่บีเทลจุสสว่างน้อยที่สุดในรอบกว่าศตวรรษ (บีเทลจุสคือดาวแปรแสง หมายความว่าความสว่างจะแปรผันได้ แต่รอบนี้มันสว่างต่ำที่สุด)

นั่นหมายความว่าเกิดบางสิ่งที่ไม่ปกติขึ้นกับมัน ไม่นานหลังจากนั้นเรื่องราวของบีเทลจุสก็ถูกตีพิมพ์บนสื่อทั้งกระแสรองและกระแสหลัก ตั้งแต่บน The Independent ไปจนถึง National Geographic และ The New York Times ถึงกับเปิดหน้าเว็บ Waiting for Betelgeuse to Explode เพื่อติดตามว่าตอนนี้เกิดอะไรขึ้นกับบีเทลจุสอยู่

กราฟความสว่างของดาวบีเทลจุส จะสังเกตว่าในตอนนี้บีเทลจุสมีค่าความสว่างน้อยที่สุดในรอบหลายสิบปี ถือเป็นเหตุการณ์ไม่ปกติ ที่มา – The New York Times

นักดาราศาสตร์ คาดการณ์ว่าบีเทลจุสกำลังจะถึงสิ้นอายุขัยของมัน เร็วกว่าที่เราทำนายเอาไว้นับแสนปี หลังจากที่บีเทลจุสถือกำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ 8 ล้านปีก่อน

มหานวดารา (Supernova) คือปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์เมื่อดวงดาวสิ้นอายุขัยของมัน และระเบิดออกเพื่อเกิดเป็นดาวใหม่ จากบันทึก การเกิดมหานวดารา ที่ใหญ่ที่สุดในที่มนุษย์เคยเป็นสักขีพยาน เกิดขึ้นในปี 1006 เมื่อวัตถุท้องฟ้าชื่อ SN 1006 เกิดระเบิดเป็นมหานวดาราที่ส่องสว่างแม้กระทั่งในยามกลางวัน พบหลักฐานการจดบันทึกในหลายตำนานทั่วโลก รวมถึงในกลุ่มพวกอาหรับ An Arabic report about supernova SN 1006 by Ibn Sina (Avicenna) จนปัจจุบันยังคงหลงเหลือให้เห็นเป็นซากมหานวดารา (Supernova Remnant) ซึ่งไม่มีความสว่างเทียบเท่ากับ ณ ตอนที่มันระเบิดเลย (การเกิดจะปรากฏเป็นแสงส่องสว่างในหลักวัน)

มหานวดาราขนาดเท่าดวงจันทร์

ทีนี้สมมติว่าบีเทลจุส จะระเบิดจริง ๆ เราจะได้เห็นวัตถุท้องฟ้าที่มีความสว่างเหมือนกับดวงจันทร์ ปรากฏบนฟ้าให้เราเห็นเป็นเวลาหลักวัน แน่นอนว่ามันจะสามารถสังเกตเห็นได้แม้กระทั่งกลางวัน ก่อนที่จะค่อย ๆ จางลงและกลายเป็นซากมหานวดาราให้เราได้ศึกษาต่อไปอีกนับร้อยนับพันปี

ซากมหานวดาราของ SN 1006 ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อราวพันปีก่อน ครั้งหนึ่งมันเคยเป็นจุดที่มีความสว่างมากที่สุดบนท้องฟ้า และมองเห็นได้แม้ยามกลางวัน ภาพนี้ถ่ายในช่วงย่าน X-Ray โดยยานอวกาศจันทรา ที่มา – NASA/CXC/Middlebury College/F.Winkler

และด้วยเทคนิคกการศึกษาดาราศาสตร์ในยุคใหม่ ทำให้ถ้าเกิดบีเทลจุสจะระเบิดขึ้นมาจริง ๆ มันจะเป็นปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ที่น่าตื่นเต้นที่สุดที่เคยเกิดขึ้นในยุคนี้ แล้วคนในอีกพันปีข้างหน้าอาจจะต้องอิจฉาเราเหมือนที่เราอิจฉาคนในยุคพันปีก่อนที่ได้เห็นการระเบิดของ SN1006

ปริศนาคลื่นความโน้มถ่วง ที่สุดท้ายก็ไม่น่าจะมาจากบีเทลจุส

ในขณะที่ทั่วโลกกำลังตื่นเต้นกับชะตากรรมของบีเทลจุส ทีม LIGO ก็หาเรื่องให้เราตื่นเต้นอีก หลังจากที่เพิ่งประกาศการค้นพบ Gravitational Wave หมายเลข 190425 ไม่กี่วันที่ผ่านมา ก็ได้มี Candidate ของสัญญาณที่คาดว่าน่าจะเป็น Gravitational Wave ที่มาจากวัตถุท้องฟ้า เดินทางผ่านเรา ชื่อสัญญาณว่า S200114f และตำแหน่งการเกิดของมันใกล้เคียงกับบีเทลจุส

บริเวณที่เกิด S200114f ซึ่งใกล้กับที่อยู่ของกลุ่มดาวนายพราน แต่พวกมันคงไม่ได้มาจากดาวบีเทลจุสหรอกนะ ที่มา – LIGO/Virgo GraceDB

แต่นักฟิสิกส์ก็ต่างลงความเห็นกันว่า ไม่ใช่หรอก สัญญาณนี้น่าจะไม่เกี่ยวข้องกับดาวบีเทลจุส Andy Howel นักดาราศาสตร์จาก UCSB ก็ออกมาทวีตเหตุผลบอกว่าคลื่นนี้ไม่ได้มาจากบีเทลจุสหรอก เพราะว่า บีเทลจุสไม่ได้อยู่ตรงกับจุดที่เกิดขนาดนั้น และคลื่นก็สั้นไปกว่าจะเป็นคลื่นจาก Supernova และไม่มีการตรวจจับอนุภาคพลังงานสูงที่มาจากแหล่งที่เกิด 19045 รวมถึงถ้าเกิดเราตรวจจับคลื่น 200114 ซึ่งตั้งชื่อตามวันที่เกิด คือวันที่ 14 เดือนมกราคม ปี 2020 แปลว่า ณ วันที่เขียนบทความนี้ (18 มกราคม 2020) บีเทลจุสก็คงระเบิดสว่างไปทั่วท้องฟ้าแล้ว

แล้วเกิดอะไรขึ้นกับบีเทลจุสจริง ๆ กันแน่

Sarafina Nance นักดาราศาสตร์วัย 26 ปี และนักเรียน PhD สาขา Theoretical Astrophysics จาก UC Berkeley ผู้ที่ทำการศึกษาดาวบีเทลจุสอย่างมีประสบการณ์ ได้ออกมาทวีตเป็นชุด เมื่อช่วงแรก ๆ ที่มีข่าวนี้เกิดขึ้นบอกว่า เธอเองก็ไม่คิดว่าบีเทลจุสจะระเบิดในเร็ววันนี้ เธออธิบายเรื่อง ดาวแปรแสง (Variable Star) ซึ่งเป็นองค์ความรู้ที่ไม่ได้ใหม่อะไร แต่การการแปรแสงของดาวหมายความว่าดาวดวงนั้นจะมีค่าความสว่างที่ไม่คงที่ บีเทลจุสเป็นดาวกึ่งแปรแสง นั่นหมายความว่าโอกาสที่มันจะสว่างขึ้นและหรี่ลงเป็นเรื่องปกติ ตามที่เราเห็นในกราฟก่อนหน้านี้มาแล้ว แต่ Nance เธอก็อธิบายต่อว่า ทำไมรอบนี้บีเทลจุสถึงได้สว่างน้อยกว่าปกติแทบจะในรอบทศวรรษ เธอพูดถึงปรากฎการณ์ที่เรียกว่า Convective Cells ที่เป็นสาเหตุของการแปรแสงอย่างไม่ปกติของบีเทลจุส

ภาพถ่ายของดาวบีเทลจุส ที่มา – ESO/Digitized Sky Survey

เธอบอกให้เรามองว่า ปกติแล้วดาวแปรแสงจะแปรแสงได้จากหลายปัจจัย เช่นการเกิด Pulsating นึกภาพว่าดวงอาทิตย์ของเราจะมีช่วง Solar Maximum และ Solar Minimum ซึ่งเป็นช่วงที่มีกิจกรรมและการแผ่รังสีในดวงอาทิตย์ที่มากหรือน้อยตามวัฒจักรของมัน หรืออาจจะเกิดจากการประทุบนผิว (Eruptive) ซึ่งปรากฏการณ์พวกนี้ สามารถคำนวณออกมาได้ในเชิงกึ่งสถิติ แต่มีปรากฎการณ์หนึ่งที่ทำให้เกิดการแปรแสงได้ ซึ่งก็คือ Convective Cells นี่เอง

ให้เราลองนึกภาพว่าเรากำลังต้มน้ำ น้ำกำลังเดือดปุด ๆ ความร้อนเดินทางจากด้านล่างขึ้นมาสู่ผิวน้ำ แต่เมื่อถึงผิวน้ำความร้อนควรจะเดินทางขึ้นสู่ที่ที่สูงขึ้น แต่มันไปต่อไม่ได้แล้วเนื่องจากเป็นบริเวณที่มีความหนาแน่นต่างกัน (จากน้ำเป็นอากาศ) แต่ความร้อนก็ยังอยากเดินทางอยู่ มันจึงเดินทางออกไปข้าง ๆ แทน ฟองน้ำเดือดปุด ๆ ถึงได้ไหลออกไปทางด้านข้าง นั่นหมายความว่าการเกิดความร้อนจากภายในทำให้บริเวณผิวมีการเคลื่อนที่ สิ่งนี้เกิดขึ้นกับดาวฤกษ์เช่นกัน Nance บอกว่า สิ่งนี้แหละที่มีผลต่อการแปรแสงของบีเทลจุส คือการเกิด Density Imbalances หรือบริเวณต่าง ๆ ของดาวมีความหนาแน่นที่ไม่เท่ากัน ทำให้เกิดกระแสไหลวนแล้วส่งผลต่อความสว่างของดาว

ก่อนหน้านี้มี Paper ที่ชื่อว่า Convective cells in Betelgeuse: imaging through spectropolarimetry ที่ทำการอธิบายปรากฏการณ์ Convective cells บนบีเทลจุส ซึ่งก็ออกมาในช่วงเดียวกับที่เราสามารถถ่ายภาพบีเทลจุสแบบเห็นรายละเอียได้ชัดเจน

นักดาราศาสตร์ศึกษาปรากฏการณ์ Convective cells ให้ลองนึกภาพดาวบีเทลจุสเป็นดาวที่กำลังเดือดปุด ๆ แล้วมีความหนาแน่นในแต่ละบริเวณไม่เท่ากัน ที่มา – Convective cells in Betelgeuse: imaging through spectropolarimetry/ESO

จะเห็นว่าปัจจัยที่เกิดจาก Density Imbalances มีความซับซ้อน อาศัยหลายตัวแปรมากกว่าการสังเกต Pulsating ซึ่งทำได้บ้างโดยการอาศัยข้อมูลเชิงสถิติ ทำให้ การเกิดการหรี่แสงที่ไม่ปกติของบีเทลจุส อาจมองได้ว่าเป็นเรื่องไม่ปกติ ถ้าคิดด้วย Pulsating และเป็นเรื่องปกติถ้าคิดด้วย Density Imbalances

และเธอก็ยังเชื่อมั่นใน Paper ของเธอบอกว่าบีเทลจุสอาจจะไม่ระเบิดในเร็ว ๆ วันนี้หรอกนะ

แยกย้ายกลับบ้าน

ถามว่าสรุปตอนนี้เราชัวร์แค่ไหนว่าบีเทลจุสจะเบิด ต้องบอกว่าข้อมูลจากนักดาราศาสตร์ ก็สามารถอธิบายหลาย ๆ อย่างที่เกิดขึ้นได้อย่างค่อนข้างละเอียด โดยเฉพาะการอธิบายเรื่อง Density Imbalances กับ Bias ด้านข้อมูลเชิงสถิติ รวมถึงคลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจจับได้ ซึ่งเป็นคลื่นความโน้มถ่วงจริงหรือเปล่าก็ยังไม่รู้ และถ้าใช่จริง ๆ ป่านนี้เราคงเดินออกไปเห็นวัตถุท้องฟ้าที่สว่างกว่าดวงจันทร์แล้ว

เอาจริง ๆ เราก็ไม่ได้อยากจะคอนเฟิร์มอะไรมาก แต่ถ้ามันระเบิดจริง ๆ เราขอยอมให้เอาขี้ไปปา Nance ที่ UC Berkly (ไม่ต้องมาปาเรา) ซึ่งการประโคมข่าวในครั้งนี้ก็สร้างความตื่นตัวไม่น้อยให้กับนักดาราศาสตร์ ทั้งมืออาชีพและสมัครเล่น รวมถึงสื่อกระแสหลักทั่วไปให้ได้มาสนใจเรื่องราวของบีเทลจุส แต่ถ้าเราศึกษาแต่ผิว ๆ อาจจะสนุกจริงที่ได้เล่นข่าวบีเทลจุสระเบิด แต่ถ้าศึกษาลงลึกจริงจังจะพบกับความสนุกที่มากกว่า อย่างกรณีนี้หนึ่งเลยเราก็คือได้เห็น สมาคม Twitter นักดาราศาสตร์ ได้เห็นความเล่นใหญ่ของ The New York Times เป็นอีกหนึ่งความสนุกสนานรวมถึงได้ความรู้ใหม่ ๆ เกี่ยวกับปรากฏการณ์บนผิวดาวฤกษ์ รวมถึงสอนเราเรื่องการ Bias ข้อมูลเชิงสถิติ

พับขากล้องแล้วแยกย้ายซะ แต่อย่าลืมศึกษาต่อ เพราะอีกแสนปีบีเทลจุสก็คงระเบิดตามที่นักฟิสิกส์คาดไว้จริง ๆ

เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co





Must Know Topics