Solar System NASA ศึกษา Nanoflare ได้เป็นครั้งแรก อาจไขปริศนาความร้อนบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์
NASA ศึกษา Nanoflare ได้เป็นครั้งแรก อาจไขปริศนาความร้อนบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์

Chottiwatt Jittprasong in NASA

NASA ศึกษา Nanoflare ได้เป็นครั้งแรก อาจไขปริศนาความร้อนบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์

January 8, 2021

โดยปกติแล้วหากพูดถึงการปะทุของพื้นผิวของดวงอาทิตย์ เราจะพูดถึง Solar flare หรือเปลวสุริยะบ่อย ๆ แต่เมื่อพูดถึง Nanoflare นั้นเราอาจจะไม่คุ้นเคยกับคำนี้กัน เมื่อปี 2020 NASA ได้ประกาศการสำรวจ Nanoflare บนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ได้สมบูรณ์เป็นครั้งแรก

Nanoflare คือ Solar flare ที่มีขนาดเล็กมาก ๆ โดยอาจมีขนาดเล็กกว่า Solar flare ปกติซึ่ง Solar flare ปกติปลดปล่อยพลังงานออกมามหาศาลและอาจมีการคายมวลของดวงอาทิตย์ที่เรียกว่า Coronal Mass Ejection (CME) ด้วย ในขณะที่ Nanoflare นั้นเป็นเปลวสุริยะขนาดจิ๋วที่มีขนาดเพียง 1 ใน พันล้าน ของ Solar flare ปกติ

ซึ่งกว่า 50 ปีก่อนหน้านี้ Nanoflare นั้นมีแต่นิยามและทฤษฎีเท่านั้น เพราะไม่เคยมีใครเห็นมันมาก่อนเพราะว่ามันเล็กมาก ๆ จนแยกไม่ออกว่าอันไหนคือ Nanoflare อันไหนคือการหมุนเวียนของพื้นผิวดวงอาทิตย์ตามปกติ จึงทำให้เราไม่มีข้อมูลของ Nanoflare เลยแม้แต่น้อย

อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์สงสัยว่า Nanoflare อาจเป็นต้นเหตุของปริศนาที่เรายังแก้ไขไม่ได้จนถึงทุกวันนี้นั้นก็คือ ทำไมชั้นโคโรนาที่เป็นชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์จึงร้อนกว่าพื้นผิวของดวงอาทิตย์ถึงหลายล้านเท่า ทั้งที่ ๆ ตาม Common Sense เราแล้วพื้นผิวควรจะร้อนกว่าดิวะ (จินตนาการว่าเราเอาลูกเหล็กไปทำให้ร้อน เราเอามือไปอากาศรอบ ๆ พื้นผิว แน่นอนว่ามันร้อน แต่ถ้าเราเอามือจับพื้นผิวของลูกเหล็กมันย่อมร้อนกว่าแน่ ๆ แต่ดวงอาทิตย์ไม่ได้เป็นเช่นนั้น)

แผนผังชั้น Layer ของดวงอาทิตย์ – ที่มา NASA/Miles Hatfield/Mary Pat Hrybyk-Keith

Solar flare เกิดจากการเรียงตัวของเส้นสนามแม่เหล็กใหม่ (Magnetic Reconnection) ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดความร้อนสูงมากจนเกิดการระเบิดขึ้นบนพื้นผิวทำให้เกิดเป็นเปลวสุริยะพวยพุ่งออกจากพื้นผิวของดวงอาทิตย์ บางครั้งหากรุนแรงมาก เปลวสุริยะดังกล่าวจะหลุดออกจากดวงอาทิตย์ไปแล้วก็เป็นได้ Nanoflare ก็เกิดหลักการเดียวกันเช่นกัน แต่ในระดับที่เล็กกว่าเท่านั้นเอง

ดังนั้นการสำรวจ Nanoflare จึงอาจสามารถทำได้ด้วยการตรวจจับการเพิ่มของอุณหภูมิพื้นผิวและชั้นโคโรน่าบริเวณที่เกิด Nanoflare ได้นั่นเอง

การค้นพบ Nanoflare โดยบังเอิญ

ขณะที่ Shah Bahauddin นักศึกษาปริญญาเอกประจำ Laboratory of Atmospheric and Space Physics ที่ University of Colorado กำลังทำการศึกษาดวงอาทิตย์ของเขาอยู่ อยู่ ๆ เขาก็นึกอยากสำรวจวงแหวนแม่เหล็กที่มีความสว่างจ้าขึ้นมาบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ซึ่งมีอันหนึ่งที่มีความยาวเพียง 96 กิโลเมตรเท่านั้น ซึ่งถือว่าเล็กมากบนดวงอาทิตย์

ระหว่างที่เขาสำรวจพื้นผิวดวงอาทิตย์จากภาพของ NASA’s Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) เขาก็พบกับการแปรปรวนของอุณหภูมิของชั้นโคโรน่ารวมถึงตัววงแหวนเองด้วยขึ้น อย่างแรกก็คือวงแหวนที่ว่ามันร้อนฉิบหาย สองก็คืออุณหภูมิของธาตุบางอย่างที่วัดได้จาก Spectrograph บริเวณที่เกิดวงแหวนดังกล่าวนั้นร้อนกว่าที่มันควรจะเป็น โดยธาตุที่หนักกว่าอย่างซิลิคอนที่มีถึง 14 โปรตอนในนิวเคลียสกลับร้อนและมีพลังงานมากกว่าธาตุที่เบากว่าอย่างออกซิเจนซึ่งมีเพียง 8 โปรตอนเท่านั้น

ภาพของ Nanoflare และการกระจายของอุณหภูมิ – ที่มา NASA/SDO/IRIS/Shah Bahauddin

Bahauddin จึงทำการจำลองทางคอมพิวเตอร์เพื่อสร้าง Scenario เดียวกันกับที่เขาเจอจากการสำรวจของ IRIS ซึ่งใช้เวลาหลายปีพอสมควร และผลที่ได้ก็คือมีเพียงเหตุการณ์เดียวก็คือ Magnetic Reconnection ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เส้นแม่เหล็กจากอีกทีหนึ่งไปเชื่อมต่อกับอีกทีหนึ่งทำให้ไอออนมหาศาลจากสองฝั่งวิ่งเข้าหากันและชนกันในเส้นแม่เหล็กอย่างจัง บึม! ระเบิดเป็น Flare

https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/nanoflare_banner_gif.gif
ภาพภ่ายของ Nanoflare บนดวงอาทิตย์ที่ถ่ายได้ครั้งแรก – ที่มา NASA

นอกจากนี้ข้อมูลจาก Solar Dynamics Observatory ของ NASA ยังบ่งบอกว่าอุณหภูมิของชั้นโคโรน่าบริเวณที่เกิด Magnetic Reconnection ที่คาดว่าคือ Nanoflare ยังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วไปจนถึงหลักล้านองศาอีกด้วย ปริศนาต่อไปที่ต้องหาคำตอบคืออุณหภูมิของชั้นโคโรน่ารอบ ๆ ดวงอาทิตย์ทั้งหมดนั้นมาจาก Nanoflare จริงหรือและความร้อนของ Nanoflare สามารถรักษาอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ได้หรือไม่นั่นเอง

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

This May Be the First Complete Observation of a Nanoflare





MORE