แสงออโรรา (Aurora) ในดาวดวงอื่น

Share

นักดาราศาสตร์ทำการศึกษาการเกิดแสงออโรรา (Aurora) บนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะและดาวแคระน้ำตาลด้วยวิธีการวัดคลื่นวิทยุที่แผ่ ออกมาจากผิวดาวด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุอาร์เรย์ ( Very Large Array Telescope)

     ทุกครั้งที่เกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นบนดวงอาทิตย์ อาทิเช่น การปลดปล่อยมวลของดวงอาทิตย์ (CME: Coronal Mass Ejection) การลุกจ้า (Solar Flare)  ลมสุริยะ (Solar Wind) และ พายุสุริยะ (Solar Storm) อันเป็นผลที่เกิดขึ้นสืบเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ (Magnetic Fields of The Sun) ประจุไฟฟ้าพลังงานสูงที่หลุดออกมาจากปรากฏการณ์ข้างต้น จะเดินทางมาปะทะกับก๊าชในชั้นบรรยากาศโลกและเบนเข้าสู่ขั้วโลกทั้งสองเกิด การแตกตัวเป็นแสงสีสันสวยงามที่เรียกว่า “ปรากฏการณ์การเกิดแสงออโรรา (Aurora)” หรือที่เรารู้จักกันคือแสงเหนือ - แสงใต้ เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเป็นครั้งคราวและเกิดขึ้นเป็นประจำในเขตบริเวณแถบ ขั้วโลก หากเกิดขึ้นบริเวณขั้วโลกเหนือเรียกว่า แสงเหนือ (Aurora Borealis) ในทางกลับกันหากเกิดขึ้นในบริเวณขั้วโลกใต้เรียกว่าแสงใต้ (Aurora Australis) การเกิดปรากฏการณ์ดังกล่าวมักจะเกิดขึ้นที่ระดับความสูงตั้งแต่ 100 -1000 กิโลเมตรโดยประมาณ ระยะเวลาของการเกิดปรากฏการณ์แต่ละครั้งยาวนานนับเป็นชั่วโมงๆ

จาก ข้อความข้างต้นเป็นการอธิบายการเกิดปรากฏการณ์แสงออโรราที่เกิดขึ้นในชั้น บรรยากาศของโลกแต่จากการศึกษาของนักดาราศาสตร์พบว่า ไม่ได้มีเพียงโลกเท่านั้นที่เกิดปรากฏการณ์แสงออโรราขึ้น ปัจจุบันเราพบการเกิดปรากฏการณ์แสงออโรราบนดาวเคราะห์ก๊าซอย่างดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ด้วย เพียงแต่กระบวนการเกิดจะมีความแตกต่างจากปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในชั้น บรรยากาศของโลกที่มีโครงสร้างเป็นของแข็งซึ่งมีรูปแบบของสนามแม่เหล็กที่ ชัดเจน

         ล่าสุดทีมงานนักดาราศาสตรน์นำทีมโดย โจนาธาน นิโคลส์ (Jonathan Nichols) แห่งมหาวิทยาลัยเลสเตอร์ในเมืองเลสเตอร์ ประเทศอังกฤษ (University of Leicester) ได้ศึกษาปรากฏการณ์แสงออโรรา บนดาวแคระน้ำตาล (Brown dwarfs) และดาวฤกษ์ขนาดเล็ก ซึ่งดาวแคระน้ำตาลเป็นดาวก่ึงดาวฤกษ์ หากเราพิจารณาตามวิวัฒนาการของดาวฤกษ์แล้ว ดาวแคระน้ำตาลมีลักษณะการก่อตัวไม่ต่างจากดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ เพียงแต่ดาวแคระน้ำตาลนั้นมีระดับมวลน้อยกว่าดาวฤกษ์ทั่วไปจึงไม่สามารถจุด ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ณ แกนกลางได้ ทั้งนี้องค์ประกอบหลักของดาวแคระน้ำตาลเป็นก๊าชที่มีระดับมวลที่มากพอ(เมื่อ เทียบกับโลกและดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ) ดาวประเภทนี้จึงมีความเข้มของสนามแม่เหล็กมากกว่าโลก นั่นคือจำนวนของเส้นแรงแม่เหล็กจะมีมากขึ้นด้วย สิ่งที่ตามมาก็คือความปั่นป่วนและความไม่เป็นระเบียบของเส้นแรงแม่เหล็ก ไฟฟ้าจะมีมากกว่าโลกด้วย ขณะที่ดาวหมุนรอบตัวเองนั้นจะทำให้เกิดแรงทางไฟฟ้าจำนวนมหาศาลขึ้น อนุภาคประจุไฟฟ้าภายในจะวิ่งเข้าหาขั้วแม่เหล็กทั้งสอง และเกิดการแตกตัวส่องแสงวูบวาบลักษณะเดียวกับการเกิดแสงออโรราในชั้น บรรยากาศโลกเพียงแต่ดาวแคระนำ้ตาลและดาวฤกษ์มวลน้อยนั้นสามารถสร้างอนุภาค ไฟฟ้าขึ้นจากตัวมันเอง

         ในการศึกษาปรากฏการณ์แสงออโรราในดาวแคระน้ำตาลนั้นนักดาราศาสตร์ใช้วิธีการ วัดคลื่นวิทยุที่แผ่ออกมาจากการแตกตัวของโมเลกุลของฝุ่นและก๊าซรอบดาวฤกษ์ โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุอาร์เรย์ (Very Large Array Telescope) กล้องชนิดนี้ประกอบด้วยชิ้นส่วนจานวิทยุท้ังหมด 27ชิ้นวางเรียงกันเป็นรูปตัว Y แต่ละจานมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 เมตร ในกรณีที่จานวิทยุแต่ละจานทำงานพร้อมกันจะมีศักยภาพในการทำงานเท่ากับกล้อง โทรทรรศน์วิทยุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของจานถึง 36 กิโลเมตร จากการศึกษาพบว่าคลื่นวิทยุที่แผ่ออกมาจากดาวแคระน้ำตาลนั้นมีลักษณะคล้าย กับคลื่นวิทยุที่แผ่ออกมาจากดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ขณะที่เกิดปรากฏการณ์แสง ออโรราขึ้น นักดาราศาสตร์จึงใช้ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์เป็นโมเดลในการอธิบายกระบวนการ เกิดแสงออโรรา เนื่องจากดาวเคราะห์ดังกล่าวมีองค์ประกอบเป็นก๊าชเช่นเดียวกัน

         ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ทำการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะและดาวแคระน้ำตาล เป็นจำนวนทั้งหมดประมาณ 200 ดวงแต่มีเพียง 12 ดวงเท่านั้นที่มีลักษณะของการแผ่คลื่นวิทยุออกมาในรูปแบบที่บ่งบอกว่าเป็น การเกิดขึ้นของแสงออโรรา จึงสามารถสรุปได้ว่าการเกิดปรากฏการณ์แสงออโรราไม่ได้เกิดขึ้นกับดาวแคระ ทุกดวง แต่จะขึ้นอยู่กับระดับมวลและอุณหภูมิของดาวดวงนั้นๆ ด้วย

ภาพ แสดงการเกิดปรากฏการณ์แสงออโรราที่บริเวณขั้วแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งสองของดาว พฤหัสบดีซึ่งเกิดจากการแตกตัวของโมเลกุลของฝุ่นและก๊าซในบรรยากาศรอบๆ ดาวพฤหัสบดี ขณะที่เกิดแสงออโรราขึ้นดาวพฤหัสบดีจะแผ่คลื่นวิทยุออกมาจากตัวมันเอง มากกว่าปกติ นักดาราศาสตร์จึงใช้ดาวพฤหัสบดีเป็นโมเดลในการบรรยายการเกิดปรากฏการณ์แสงออ โรราบนดาวแคระและดาวแคระน้ำตาล

ภาพโดย : องค์การนาซา (NASA), องค์การอวกาศยุโรปอีซา (ESA)  และ J. Clarke

เรียบเรียงโดย
ธีรยุทธ์  ลอยลิ
สำนักบริกาวิชาการฯ
สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

 

ที่มาของข่าว

http://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_229.html

http://www.skyandtelescope.com/news/Stellar-Aurorae-175294101.html

http://arxiv.org/abs/1210.1864

http://www.almaobservatory.org/