Featured นักดาราศาสตร์ DIY อุปกรณ์คำนวณค่าสนามแม่เหล็กดวงอาทิตย์ไปใช้กับกาแล็กซีซิการ์ เพื่อหาสาเหตุการเกิดลำแก๊ส
นักดาราศาสตร์ DIY อุปกรณ์คำนวณค่าสนามแม่เหล็กดวงอาทิตย์ไปใช้กับกาแล็กซีซิการ์ เพื่อหาสาเหตุการเกิดลำแก๊ส

Chottiwatt Jittprasong in Deep Space

นักดาราศาสตร์ DIY อุปกรณ์คำนวณค่าสนามแม่เหล็กดวงอาทิตย์ไปใช้กับกาแล็กซีซิการ์ เพื่อหาสาเหตุการเกิดลำแก๊ส

January 26, 2021

Messier 82 (NGC3034/M82) หรือ กาแล็กซีซิการ์ (Cigar Galaxy) อยู่ในกลุ่มดาวหมีใหญ่ (Ursa Major) ห่างออกไป 12 ล้านปีแสง กาแล็กซีซิการ์เป็นกาแล็กซีที่มีอัตราการเกิดของดาวใหม่สูงมากเกิดจากแรงโน้มถ่วงรบกวนจากกาแล็กซีใกล้เคียง Messier 81 (M81) ทำให้เกิดปฏิกิริยาที่เรียกว่า “Starburst” ที่ใช้อธิบายกาแล็กซีที่มีอัตราการเกิดของดาวใหม่สูง โดยแค่ใจกลางของกาแล็กซีซิการ์อาจเกิดดาวใหม่ขึ้นเร็วกว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกทั้งกาแล็กซีถึง 10 เท่า

ซึ่ง Starburst เป็นปฏิกิริยาลูกโซ่กล่าวคือยิ่งมีดาวเกิดใหม่เร็วขึ้นมากเท่าไหร่อัตราการเกิดก็จะยิ่งเพิ่มขึ้น เพราะการเกิดใหม่ของดาวอย่างรวดเร็วนั้นจะทำให้เกิด Galactic wind ที่รุนแรงยิ่งขึ้นซึ่งจะผลักแก๊สต่าง ๆ ไปรวมตัวกันเป็นกลุ่มก้อนเกิดเป็นดาวใหม่ ๆ เพิ่มขึ้นอีกจำนวนมาก และ Galactic wind ของกาแล็กซีซิการ์นี้ มันรุนแรงจนผลักแก๊สและเศษฝุ่นต่าง ๆ ของตัวมันเองออกจากกาแล็กซีสู่พื้นที่อวกาศระหว่างกาแล็กซีที่เรียกว่า Intergalactic medium อีกด้วย

ภาพของกาแล็กซีซิการ์ที่ช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้กับช่วงคลื่น Infrared – ที่มา NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/NOAO

Galactic wind ดังกล่าวทำให้เกิดกลุ่มก้อนของแก๊สร้อน (สีแดง) และกลุ่มของฝุ่น (สีเหลือง) พุ่งออกมาจากกาแล็กซีในแนวตั้งฉากกับ Plane ของกาแล็กซี ซึ่งเมื่อไม่นานมานี้นักดาราศาสตร์พบว่าลำแก๊สเหล่านี้ไม่ได้แค่พุ่งออกมาเพราะแรงผลักจาก Galactic wind อย่างเดียว แต่มีเรื่องของสนามแม่เหล็กเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย

ภาพถ่ายของกาแล็กซีซิการ์ M82 ที่ช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรด – ที่มา NASA, ESA and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

ข้อมูลจาก SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) เดิมใช้ในการศึกษาเพียงแค่ใจกลางของกาแล็กซีซิการ์เท่านั้นเพื่อศึกษาสนามแม่เหล็กของมัน แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักดาราศาสตร์ได้ใช้เครื่องมือซึ่งเดิมใช้ในด้านการศึกษา Heliophysics ของดวงอาทิตย์เท่านั้น แต่คราวนี้เอามา DIY ใช้กับสเกลที่ใหญ่ขึ้น ก็นะ จากสเกลดวงอาทิตย์ เอาไปใช้ระดับกาแล็กซี

SOFIA หอดูดาวบินได้บนเครื่อง 747 ที่ออกแบบให้ไปอยู่ตรงไหน เมื่อไหร่ ก็ได้บนโลก

ข้อมูลก่อนหน้านี้จากอุปกรณ์ HAWC+ (High-Resolution Airborne Wideband Camera) ของ SOFIA พบว่าสนามแม่เหล็กของกาแล็กซีซิการ์นั้นได้รับผลกระทบจาก Galactic wind ที่รุนแรงซึ่งเป็นผลสืบเนื่องมาจากการเกิด Starburst ภายในใจกลางของกาแล็กซี ทำให้สนามแม่เหล็กบริเวณใจกลางของกาแล็กซีนั้นเบนไปจนตั้งฉากกับกังหันของกาแล็กซีเอง และสอดคล้องกับทิศทางของลำแก๊สที่กำลังพุ่งออกจากกาแล็กซี ทำให้นักดาราศาสตร์สงสัยว่าสนามแม่เหล็กที่เบนไปแบบนี้มีความเกี่ยวข้องกับลำแก๊สดังกล่าวหรือไม่

ภาพของกาแล็กซีซิการ์แสดงการตรวจจับการเรียงตัวของสนามแม่เหล็กอ้างอิงจากข้อมูลของ SOFIA – ที่มา NASA/SOFIA/E. Lopez-Rodriguez; NASA/Spitzer/J. Moustakas et al.

ในขณะเดียวกันกล้องโทรทรรศน์ต่าง ๆ อย่างกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Spitzer ของ NASA ก็ตรวจพบเศษฝุ่นที่คาดว่าน่าจะมาจากกาแล็กซีซิการ์อยู่ห่างออกไปจากตัวกาแล็กซีถึง 20,000 ปีแสง คำถามก็คือมันกระเด็นมายังไงตั้ง 20,000 ปีแสง ไม่มีใครรู้ ทั้งที่จริงแล้วมันคือจะกระจายออกมาเป็นลำจากกาแล็กซีซิการ์ สนามแม่เหล็กจึงต้องมีส่วนเกี่ยวข้องแน่ ๆ เพราะสนามแม่เหล็กของกาแล็กซีซิการ์อาจมีคุณสมบัติเหมือนลมสุริยะที่สนามแม่เหล็กของมันนั้นยืดยาวออกไปไกลมาก ๆ

อำนาจของสนามแม่เหล็กจากลมสุริยะที่ครอบคลุม Heliosphere จากอนุภาคภายนอกได้ทั้งหมด – ที่มา NASA’s Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab

มีความเป็นไปได้ที่เส้นสนามแม่เหล็กของกาแล็กซีซิการ์จะยืดออกไปไกลมาก ๆ และสามารถเหนี่ยวนำสารและแก๊สต่าง ๆ ออกไปไกลถึง 20,000 ปีแสงได้ ด้วยความที่ Heliophysics ของสนามแม่เหล็กและลมสุริยะของดวงอาทิตย์มันคล้าย ๆ กัน นักดาราศาสตร์ก็เลยเอาเครื่องมือที่เอาไว้ใช้คำนวณค่าสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์มาใช้กับกาแล็กซีซิการ์ซะเลย

อุปกรณ์ดังกล่าวใช้สำหรับการทำ Potential Field Extrapolation หรือการ Extrapolate ข้อมูลเส้นสนามแม่เหล็ก กล่าวคือการจำลองและคาดการณ์ค่าต่อ ๆ ไปของเส้นสนามแม่เหล็ก เพราะเมื่อก่อนเราไม่สามารถวัดเส้นสนามแม่เหล็กของลมสุริยะโดยตรงได้ เลยต้องใช้อุปกรณ์มาคำนวณและจำลองขึ้นแทน ซึ่งจุดประสงค์ของอุปกรณ์ก็คล้ายเดิมแค่นักดาราศาสตร์ DIY เอาไปใช้ในสเกลที่ใหญ่ขึ้นอย่างระดับกาแล็กซีเท่านั้นเอง

นักดาราศาสตร์ Extrapolate สนามแม่เหล็กของกาแล็กซีซิการ์ที่ระยะห่างประมาณ 25,000 ปีแสงรอบ ๆ กาแล็กซีและพบว่าเส้นสนามแม่เหล็กพวกนี้ยืดยาวห่างออกไปไกลมาก ๆ ทะลุระยะทางที่ Extrapolate และไม่ได้ย้อนกลับมาเหมือนแหวนแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์อย่าง Coronal loops คุณสมบัติคล้ายกับลมสุริยะของดวงอาทิตย์ที่เส้นสนามแม่เหล็กยืดขยายออกไปถึง Interstellar medium

ภาพจำลองเส้นสนามแม่เหล็กของกาแล็กซีซิการ์จากข้อมูลของ SOFIA – ที่มา NASA, SOFIA, L. Proudfit; NASA, ESA, Hubble Heritage Team; NASA, JPL-Caltech, C. Engelbracht

จึงมีความเป็นไปได้สูงมากที่เศษซากแก็สและฝุ่นต่าง ๆ ที่ Spitzer เจอห่างออกไปกว่า 20,000 ปีแสงนั้นถูกสนามแม่เหล็กของกาแล็กซีซิการ์เหนี่ยวนำมานั่นเอง อย่างไรก็ตามยังไม่มีการสรุปข้อสันนิษฐานนี้อย่างแน่ชัด แต่ยังต้องสังเกตการณ์และเก็บข้อมูลต่อไป

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

Magnetic ‘Highway’ Channels Material Out of Cigar Galaxy

NASA’s Spitzer Reveals Stellar Smoke

Weighing Galactic Wind Provides Clues to Evolution of Galaxies





MORE