กล้องจันทราตรวจพบการแผ่รังสี X-ray จากดาวยูเรนัสเป็นครั้งแรก

กล้องจันทราตรวจพบการแผ่รังสี X-ray จากดาวยูเรนัสเป็นครั้งแรก

NASA ตรวจจับการแผ่รังสีจากดาวยูเรนัสได้เป็นครั้งแรกด้วยการวิเคราะห์ภาพและข้อมูลการสังเกตการณ์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา (Chandra X-ray Observatory) เมื่อปี 2002 และปี 2017 อ้างอิงจากงานวิจัย A Low Signal Detection of X-Rays From Uranus เผยแพร่เมื่อวันที่ 31 มีนาคม 2021 ใน Journal of Geophysical Research

ภาพจำลองของกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา – ที่มา NASA/CXC/NGST

ในระบบสุริยะของเรานั้น ดาวเคราะห์ทุกดวงล้วนแล้วแต่มีการแผ่รังสีในช่วงคลื่น X-ray แม้แต่ดาวหางก็ยังแผ่รังสี X-ray ยกเว้นเพียงสองดาวนั้นก็คือ ยูเรนัสและเนปจูน ที่ยังไม่เคยมีการตรวจพบการแผ่รงสี X-ray มาก่อน

ดาวยูเรนัสเป็นดาวเคราะหลำดับที่ 7 ของระบบสุริยะ มีวงแหวน 2 วง อยู่บริเวณเส้นศูนย์สูตรของดาว มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าโลกถึง 4 เท่า ความแปลกของยูเรนัสคือแกนดาวของมันที่หมุนตะแคงข้างที่แกนดาวเอียงกว่า 98 องศา หมายความว่าถ้าใช้ทิศของโลกอ้างอิง ดวงอาทิตย์จะขึ้นทางทิศเหนือและตกทางทิศใต้นั้นเอง และมันก็เป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่หมุนรอบตัวเองแบบตะแคงข้าง

มุมแกนหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ – ที่มา NASA/JPL-Caltech/Richard Barkus

ดาวยูเรนัสเคยถูกสังเกตการณ์ด้วยยานอวกาศเพียงครั้งเดียว คือ ยาน Voyager 2 ที่บินผ่านดาวยูเรนัสเมื่อปี 1986 จากนั้นก็ไม่มียานลำไหนเคยไปหามันอีกเลย (น่าสงสาร) ตั้งแต่นั้นมานักดาราศาสตร์ก็พึงแต่กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและกล้องโทรทรรศน์อวกาศในการสำรวจดาวยูเรนัสเรื่อยมา

ดาวยูเรนัสถูกสำรวจโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราเพียงแค่ 2 ครั้ง คือ เมื่อปี 2002 และ 2017 ซึ่งจริง ๆ แล้วการสำรวจครั้งแรกก็ระบุถึงร่องรอยการมีอยู่ของคลื่น X-ray จากดาวยูเรนัส เพียงแต่ข้อมูลดังกล่าวพึ่งจะถูกนำมาวิเคราะห์เมื่อเร็ว ๆ นี้ และการวิเคราะห์ชุดข้อมูลใหม่เมื่อปี 2017 พบการลุกจ้า (Flare) ของ X-ray จากดาวยูเรนัส

ภาพแสดงการแผ่รังสี X-ray (สีชมพู) ของดาวยูเรนัสประกอบกับภาพช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้ (สีฟ้า) – ที่มา X-ray: NASA/CXO/University College London/W. Dunn et al; Optical: W.M. Keck Observatory

จากการวิเคราะห์ข้อมูลพบว่าดาวยูเรนัสแผ่รังสีที่บริเวณกลางดาว (สีชมพู) ซึ่งเป็นภาพผสม (Composite Image) จากกล้องจันทราในช่วงคลื่น X-ray เมื่อปี 2002 และภาพช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้จากกล้อง Keck-I ถ่ายเมือปี 2004 ซึ่งเมื่อนำภาพทั้งสองที่ถ่ายห่างกัน 2 มาร่วมกันพบว่าลงตัวกันพอดี หมายความว่าดาวยูเรนัสโคจรยังไงมันก็ยังโคจรแบบเดิมนั่นเอง

อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ได้ก็ได้ตั้งข้อสงสัยว่าเหตุใดดาวยูเรนัสถึงแผ่รังสี และมันก็ได้ถูกแก้แล้วแบบงง ๆ ตั้งเองแก้เอง

เหตุผลที่ยูเรนัสมีรังสี X-ray ก็คือดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์พบว่า ดาวเสาร์และดาวพฤหัส ต่างกระเจิงแสง (Scatter) ช่วงคลื่น X-ray จากดวงอาทิตย์ออกไปนอกอวกาศ คล้ายกับที่ชั้นบรรยากาศของโลกกระเจิงแวงดวงอาทิตย์ อ้างอิงจากงานวิจับพบว่าการแผ่รังสี X-ray ส่วนใหญ่น่าจะมาจากการกระเจิงของแสง แต่ก็มีความเป็นไปได้ว่า X-ray อาจจะไม่ได้มาจากการกระเจิงแสงอย่างเดียว แต่มาจากแหล่งอื่นอย่างน้อยอีกหนึ่งแหล่ง

ภาพจำลอง Rayleigh Scattering – ที่มา NASA

นักดาราศาสตร์คาดว่าวงแหวนของดาวยูเรนัสอาจจะแผ่รังสี X-ray เองก็ได้ ซึ่งจะไปเหมือนกับกรณีของดาวเสาร์ที่วงแหวนของมันก็แผ่รังสี X-ray เช่นกัน เนื่องจากดาวยูเรนัสอยู่ในบริเวณที่เต็มไปด้วยอนุภาคที่มีประจุอย่างโปรตรอนและอิเล็กตรอน ประจุพวกนี้เมื่อชนเข้ากับวงแหวนของดาวยูเรนัสจะทำให้เกิดการเรืองแสงในช่วงคลื่น X-ray

ซึ่งการเรืองแสงเหล่านี้จริง ๆ แล้วก็เกิดขึ้นบนโลกเช่นกัน แสงออโรร่า (Aurora) หรือแสงเหนือในขั้วโลกนั่นเอง ซึ่งเกิดจากการที่อนุภาคที่มีประจุถูกเหนี่ยวนำโดยเส้นอำนาจสนามแม่เหล็กของโลกมากระจุกที่บริเวณขั้วโลกจากนั้นมันจึงทำปฏิริยากับชั้นบรรยากาศของโลกทำให้เกิดการเรืองแสงของชั้นบรรยากาศขึ้น เช่นเดียวกับดาวพฤหัสที่มีออโรร่าเช่นกัน

แสงออโรร่าเหนือขั้วโลกของโลกจากสถานีอวกาศนานาชาติ – ที่มา NASA

อย่างไรก็ตามออโรร่าของดาวพฤหัสมาจากสองแห่งก็คือจากอนุภาคที่มีประจะที่ชนเข้ากับชั้นบรรยากาศ อีกแหล่งหนึ่งก็คืออะตอมและโมเลกุลที่มีประจุที่อยู่บริเวณขั้วของดาวพฤหัสทำปฏิกิริยากับชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นไปได้ว่าปรากฏการณ์เหล่านี้อาจเกิดกับดาวยูเรนัส ซึ่งดาวยูเรนัสอาจมีออโรร่าและ X-ray ก็อาจจะมีออโรร่านั่นเอง

การสังเกตออโรล่าของดาวยูเรนัสนั้นเป็นอะไรที่น่าสนใจมาก เนื่องด้วยลักษณะแกนดาวของยูเรนัสเองที่เอียงเกือบขนานกับทิศทางการโคจรของมันเอง (98 องศา) ทำให้มันหมุนรอบตัวเองคล้ายลูกบอลที่กำลังกลิ้งบนพื้น ซึ่งการเอียงของแกนยูเรนัสทำให้แกนทางภูมิศาสตร์ของดาวเคลื่อนที่ออกจากแกนแม่เหล็กของดาวไปมาก ๆ

แกนแม่เหล็กและแกนทางภูมิศาสตร์ของโลก – ที่มา NASA

หากจะเปรียบเทียบกับโลก โลกมีแกนทางภูมิศาสตร์ (Geographic Pole) เอียงจากแนวตั้งฉากไป 23.5 องศา แต่แกนแม่เหล็กของโลก (Magnetic Pole) เอียงน้อยกว่าแกนทางภูมิศาสตร์ไป 11.5 องศา ทำให้แกนแม่เหล็กของโลกอียงจากฉาก Orbital Plane ไป 12 องศา

ในขณะที่ยูเรนัสนั้นเรียกได้ว่าเจ๊ง เพราะว่าแกนทางภูมิศาสตร์และแกนแม่เหล็กนั้นไปคนละทิศคนละทางกันเลย โดยแกนแม่เหล็กของดาวยูเรนัสเคลื่อนจากแกนทางภูมิศาสตร์ไปกว่า 59 องศา เทียบเป็นแกนทางภูมิศาสตร์ที่ 98 องศา และแกนแม่เหล็กทิ่มหัวสลับด้านกลายเป็น -59 องศา (ขั้วใต้ขึ้นข้างบน ขั้วเหนือลงข้างล่าง เลยติดลบ) แถมยังมีแกนสนามแม่เหล็กเบี้ยวอีก

แกนทางภูมิศาสตร์และแกนแม่เหล็กของดาวยูเรนัส – ที่มา NASA, ESA, L. Sromovsky and P.Fry, H. Hammel, K. Rages

เส้นแกนแม่เหล็กเคลื่อนจากแกนปกติไปเป็น Dipole Off-set กว่า 38% หมายความว่าแกนแม่เหล็กของดาวยูเรนัสไม่ได้เคลื่อนผ่านแกนดาว เทียบกับโลกที่มี Off-set เพียง 8% (ถึงจะไม่ผ่านแกนดาว แต่ก็ใกล้กว่า)

ทุกอย่างนี้หมายความว่า ถ้ายูเรนัสมี X-ray ที่เกิดจากออโรร่า หมายความว่าออโรร่าของยูเรนัสจะต้องมาจากสนามแม่เหล็กพัง ๆ ของมัน แล้วหากมันมีออโรร่าจริงมันจะไปเกิดตรงไหนเพราะ Off-set ของสนามแม่เหล็กยูเรนัสที่อีกเอียงข้างออกมาถึง 38% จะทำให้แต่ละบริเวณของดาวยูเรนัสมีอำนาจแม่เหล็กรุนแรงไม่เท่ากันดังที่เห็นในภาพ (เส้นสนามแม่เหล็กด้านขวาไปเกยกับขั้วใต้) ซึ่งบนโลกก็มีเหตุการณ์แบบนี้เช่นกันเพียงแต่น้อยกว่าเพราะแกนแม่เหล็กของโลก Off-set เพียง 8% และทำให้เกิดการอ่อนกำลังของสนามแม่เหล็กเล็กน้อยเรียกว่า South Atlantic Anomaly (SAA)

สามารถอ่านบทความเกี่ยวกับ South Atlantic Anomaly ได้ที่นี่ – South Atlantic Anomaly จุดอ่อนของสนามแม่เหล็กโลกที่กำลังขยายตัว

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

First X-rays from Uranus Discovered

A Low Signal Detection of X‐Rays From Uranus

เราใช้คุกกี้เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพ และประสบการณ์ที่ดีในการใช้เว็บไซต์ของคุณ คุณสามารถศึกษารายละเอียดได้ที่ นโยบายความเป็นส่วนตัว และสามารถจัดการความเป็นส่วนตัวเองได้ของคุณได้เองโดยคลิกที่ ตั้งค่า

Privacy Preferences

คุณสามารถเลือกการตั้งค่าคุกกี้โดยเปิด/ปิด คุกกี้ในแต่ละประเภทได้ตามความต้องการ ยกเว้น คุกกี้ที่จำเป็น

Allow All
Manage Consent Preferences
  • Always Active

Save