สมาคมดาราศาสตร์ไทย

วัดระยะดาวจากแสงสะท้อน

วัดระยะดาวจากแสงสะท้อน

27 ก.พ. 2551
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ด้วยการอาศัยหลักการสะท้อนแสง นักดาราศาสตร์สามารถใช้กล้องอีเอสโอวัดระยะทางของดาวแปรแสงชนิดซีฟิดได้อย่างแม่นยำอย่างที่ไม่เคยทำได้มาก่อน 
ดาวฤกษ์แบบซีฟิด เป็นดาวแปรแสงที่มีสมบัติเฉพาะตัว นักดาราศาสตร์ใช้ดาวชนิดนี้เป็นเครื่องมือแทนไม้บรรทัดวัดระยะทางของดาวและดาราจักรมาเป็นเวลานานเกือบร้อยปีแล้ว 

การวัดนี้กระทำด้วยกล้องโทรทรรศน์เอ็นทีทีของหอดูดาวยุโรปซีกโลกใต้หรืออีเอสโอ ที่ตั้งอยู่ที่ลาซียาในชิลี เป็นการวัดระยะทางของดาวชนิดซีฟิดที่แม่นยำที่สุดเท่าที่เคยทำมา เทคนิคนี้ต่างจากเทคนิคอื่นที่ต้องมีการตีความหลายทอด แต่วิธีใหม่ของอีเอสโอนี้ใช้หลักเรขาคณิตเพียงอย่างเดียว 

นักดาราศาสตร์คณะนี้ได้ศึกษาดาวอาร์เอสท้ายเรือ (RS Pup) ซึ่งเป็นดาวชนิดซีฟิดที่อยู่ในกลุ่มดาวท้ายเรือ ดาวดวงนี้สว่างพอที่จะมองเห็นได้ด้วยกล้องสองตาธรรมดา ดาวอาร์เอสท้ายเรือแปรแสงให้ความสว่างต่างกันเกือบ เท่าด้วยคาบ 41.4 วัน มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 10 เท่า และใหญ่กว่าราว 200 เท่า แผ่พลังงานความสว่างมากกว่า 15,000 เท่า

สิ่งที่พิเศษก็คือ ดาวอาร์เอสท้ายเรือ เป็นดาวชนิดซีฟิดเพียงดวงเดียวที่อยู่ในเนบิวลาขนาดใหญ่ซึ่งมีโครงสร้างเป็นฝุ่นละเอียดที่สะท้อนแสงบางส่วนจากดาวฤกษ์ เมื่อแสงจากดาวมีความสว่างเปลี่ยนแปลง ความสว่างของเนบิวลานี้ก็เปลี่ยนตามไปด้วย 

แสงจากดาวต้องใช้เวลาช่วงหนึ่งจึงจะเดินทางไปถึงเนบิวลา แล้วจึงสะท้อนมายังโลกเข้าสู่กล้อง ดังนั้นแสงดาวที่สะท้อนเนบิวลามาจึงมาถึงโลกช้ากว่าแสงที่มาจากดาวโดยตรง เมื่อนำกราฟความสว่างจากวัตถุทั้งสองมาเปรียบเทียบกัน ก็จะพบว่ามีรูปแบบเหมือนกันกัน แต่เหลื่อมเวลากัน

เมื่อทราบระยะเวลาที่เหลื่อมกัน ก็ทราบทันทีว่าเนบิวลาและดาวอยู่ห่างกันเท่าใด เพราะแสงมีความเร็วคงที่ (300,000 กิโลเมตรต่อวินาที) และเมื่อทราบระยะทางจริงและระยะทางเชิงมุมแล้ว ก็ย่อมทราบระยะทางระหว่างโลกถึงดาวอาร์เอสท้ายเรือได้ด้วยหลักตรีโกณมิติธรรมดา

การสำรวจนี้พบว่า ดาวอาร์เอสท้ายเรืออยู่ห่างจากโลก 6,500 ปีแสง ผิดพลาดไม่เกิน 90 ปีแสง  หรืออยู่ห่างจากโลกประมาณหนึ่งในสี่ของระยะทางจากโลกถึงใจกลางดาราจักรทางช้างเผือก ดาวดวงนี้อยู่ในระนาบของดาราจักรซึ่งเป็นบริเวณที่มีดาวอยู่อย่างหนาแน่น

"ความแม่นยำในการวัดระยะทางของดาวแปรแสงชนิดซีฟิดมีความสำคัญมากในการเทียบค่ามาตรฐานของความสัมพันธ์คาบ-สภาพส่องสว่างของดาวประเภทนี้" เคอร์เวลลากล่าว "ความสัมพันธ์นี้เป็นรากฐานของการวัดระยะทางของดาราจักรด้วยดาวแปรแสงซีฟิดเลยทีเดียว"
เนบิวลารอบดาวแปรแสงชนิดซีฟิดชื่ออาร์เอสท้ายเรือได้เก็บบันทึกการสูญเสียมวลในอดีตของดาวดวงนี้ จึงเป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาวิวัฒนาการของดาวแปรแสงชนิดซีฟิด (ภาพจาก ESO)

เนบิวลารอบดาวแปรแสงชนิดซีฟิดชื่ออาร์เอสท้ายเรือได้เก็บบันทึกการสูญเสียมวลในอดีตของดาวดวงนี้ จึงเป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาวิวัฒนาการของดาวแปรแสงชนิดซีฟิด (ภาพจาก ESO)

การวัดระยะทางของดาวอาร์เอสท้ายเรือตามวิธีของนักดาราศาสตร์อเมริกัน รอเบิร์ต แฮฟเลน อาศัยการวัดความต่างเฟสของการเปลี่ยนแปลงความสว่างจากดาวแปรแสงและจากเนบิวลา ภาพนี้ไม่ได้วาดตามสัดส่วนจริง (ภาพจาก ESO)

การวัดระยะทางของดาวอาร์เอสท้ายเรือตามวิธีของนักดาราศาสตร์อเมริกัน รอเบิร์ต แฮฟเลน อาศัยการวัดความต่างเฟสของการเปลี่ยนแปลงความสว่างจากดาวแปรแสงและจากเนบิวลา ภาพนี้ไม่ได้วาดตามสัดส่วนจริง (ภาพจาก ESO)

ตำแหน่งของดาวอาร์เอสท้ายเรือ และตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ในดาราจักรทางช้างเผือก (ภาพจาก ESO)

ตำแหน่งของดาวอาร์เอสท้ายเรือ และตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ในดาราจักรทางช้างเผือก (ภาพจาก ESO)

ที่มา: