สมาคมดาราศาสตร์ไทย

อีกคำอธิบายเกี่ยวกับดาวเบเทลจุส

อีกคำอธิบายเกี่ยวกับดาวเบเทลจุส

18 เม.ย. 2563
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ดาวเบเทลจุสได้ตกอยู่ในความสนใจของนักดาราศาสตร์และนักดูดาวเป็นพิเศษในช่วงต้นปีที่ผ่านมา เนื่องจากพบว่าดาวดวงนี้หรี่แสงลงมากอย่างผิดสังเกตจนสังเกตเห็นความเปลี่ยนแปลงนี้ได้ด้วยตาเปล่า หลายคนถึงกับสันนิษฐานว่าการหรี่แสงนี้อาจเป็นสัญญาณเริ่มต้นว่าดาวเบเทลจุสกำลังจะเบิดเป็นซูเปอร์โนวาในเร็ว ๆ นี้

แต่เมื่อถึงปลายเดือนกุมภาพันธ์ ความสว่างของดาวเบเทลจุสก็ค่อยกลับสว่างขึ้นอีกครั้ง จนถึงขณะนี้ (ต้นเดือนพฤษภาคม 2563 ดาวเบเทลจุสกลับมาสว่างมากกว่า 95 เปอร์เซ็นต์ของความสว่างปกติแล้ว เป็นที่แน่ชัดว่าคนที่อยากเห็นซูเปอร์โนวาจากดาวเบเทลจุสกับตาจะต้องรอต่อไปอีก

กราฟแสงของดาวเบเทลจุสในช่วงที่ผ่านมา (จาก AASVO/@betelbot)


ดาวเบเทลจุสเป็นดาวแปรแสง หมายความว่ามีความสว่างไม่คงที่ มีการสว่างขึ้นและหรี่ลงสลับกันเป็นรายคาบอยู่แล้ว แต่การหรี่แสงอย่างผิดปกติในช่วงหลายเดือนที่ผ่านมาทำให้นักดาราศาสตร์ต้องหาคำตอบว่าเกิดขึ้นมาได้อย่างไร

ดาวแปรแสงได้จากหลายสาเหตุ ดาวบางดวงอาจมีการพองและยุบเป็นจังหวะ เกิดจากชั้นของฮีเลียมด้านนอกของดาวร้อนจนพองออก หลังจากนั้นก็กลับเย็นลงแล้วก็ยุบกลับไป ความสว่างของดาวก็ขึ้นลงตามจังหวะการพองยุบไปด้วย ดาวประเภทนี้เรียกว่าดาวแปรแสงเหตุกระเพื่อม ตัวอย่างที่รู้จักกันดีคือดาวชนิดซีฟิอิด 

ภาพจำลองของการเกิดกระแสการพาบนดาวเบเทลจุส  (จาก Bernd Freytag)


ดาวเบเทลจุสเป็นดาวประเภทดาวยักษ์ใหญ่สีแดง มีขนาดใหญ่มาก หากนำดาวดวงนี้มาวางไว้ที่ตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ผิวด้านนอกของดาวจะล้ำวงโคจรของดาวอังคาร กลไกการแปรแสงของดาวประเภทนี้เกิดจากกระแสไหลวนของแก๊สร้อนในดาว เมื่อแก๊สในดาวร้อนขึ้นก็จะลอยขึ้นมาใกล้พื้นผิว เมื่อเย็นตัวลงก็จะจมลงสู่เบื้องล่าง เช่นเดียวกับกระแสไหลวนของน้ำเมื่อนำไปต้ม การไหลพาความร้อนเช่นนี้เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์เช่นกัน แต่กระแสไหลวนที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์มีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ ส่วนกระแสไหลวนที่เกิดขึ้นบนดาวเบเทลจุสมีขนาดใหญ่มากจนมีผลต่อความสว่างของดาวทั้งดวง ดาวแปรแสงแบบนี้เรียกว่าดาวแปรแสงกึ่งสม่ำเสมอ

นักดาราศาสตร์เชื่อวันว่า เมื่อใดที่เกิดกระแสไหลวนที่ใหญ่เป็นพิเศษ เมื่อแก๊สเย็นตัวลงก็จะเกิดพื้นที่คล้ำขนาดมหึมาบนผิวดาว ทำให้ดาวหรี่แสงลงอย่างผิดสังเกต ซึ่งเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นกับดาวเบเทลจุสในช่วงที่ผ่านมา

แต่นักดาราศาสตร์อีกจำนวนหนึ่งไม่เห็นด้วยกับคำอธิบายนี้ งานวิจัยหนึ่งที่เขียนโดย เอมิลี เอ็ม. เลอเวสก์ จากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน และ ฟิลิปส์ แมสซีย์ จากหอดูดาวโลเวลล์ได้ศึกษากรณีนี้โดยไม่ได้มองเพียงความสว่างของดาวเบเทลจุสเพียงอย่างเดียว แต่มองลึกลงไปถึงสเปกตรัมซึ่งหมายถึงการมองความเข้มของแสงในย่านสีต่างกัน เส้นสเปกตรัมของแสงดาวเป็นเครื่องมือมหัศจรรย์ที่นักดาราศาสตร์ใช้ศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของดาว เนื่องจากธาตุแต่ละชนิดมีรูปแบบสเปกตรัมเฉพาะตัวไม่ซ้ำกัน รูปแบบสเปกตรัมมีการเปลี่ยนแปลงได้ตามสภาพแวดล้อม เช่นอุณหภูมิ ความดัน 

สเปกตรัมของดาวเบเทลจุส แสดงถึงอุณหภูมิที่เปลี่ยนไปน้อยมาก   (จาก Emily M. Levesque and Philip Massey)


ทั้งสองได้ศึกษาสเปกตรัมของดาวเบเทลจุสเพื่อวัดอุณหภูมิพื้นผิวแล้วเปรียบเทียบกับที่วัดได้ในปี 2547 พบว่าในปี 2547 ซึ่งเป็นช่วงที่ดาวเบเทลจุสสว่างเป็นปกติมีอุณหภูมิพื้นผิว 3,650 เคลวิน ส่วนช่วงต้นปี 2563 เบเทลจุสมีอุณหภูมิพื้นผิว 3,600 เคลวิน เย็นกว่าเพียงเล็กน้อย

อุณหภูมิที่แตกต่างกันเล็กน้อยนี้เชื่อได้ว่าเกิดจากกระแสไหลวนของแก๊สร้อน แต่ความแตกต่างเพียงเท่านี้ไม่พอที่จะทำให้เกิดการหรี่แสงในระดับมโหฬารดังที่เกิดขึ้น ดังนั้นนักดาราศาสตร์ทั้งสองจึงคิดว่าการหรี่แสงเกิดจากสาเหตุอื่น ซึ่งก็คือฝุ่นนั่นเอง เบเทลจุสอาจคายก้อนแก๊สและฝุ่นออกมามหาศาลก่อนหน้านี้ แล้วกลุ่มฝุ่นนี้ได้บดบังแสงจากดาวไปจนทำให้แสงดาวที่มองเห็นจากโลกดูหรี่ลงไป สมมุติฐานนี้สอดคล้องกับการสำรวจในปี 2552 เมื่อนักดาราศาสตร์พบพู่ของแก๊สขนาดใหญ่ใกล้กับดาวเบเทลจุส

ดาวเบเทลจุสจะกลายเป็นซูเปอร์โนวาในอนาคตอย่างเลี่ยงไม่พ้น แต่คงไม่ใช่เร็ว ๆ นี้ ก่อนที่จะถึงวันนั้น ดาวเบเทลจุสยังคงสอนเราอีกมากเกี่ยวกับพฤติกรรมของดาวฤกษ์ที่ใกล้สิ้นอายุขัย

ที่มา: