สมาคมดาราศาสตร์ไทย

พายุรังสีคอสมิกจากดาวแม่เหล็ก

พายุรังสีคอสมิกจากดาวแม่เหล็ก

22 ต.ค. 2546
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เมื่อวันที่ 27 สิงหาคม 2541 ได้เกิดคลื่นพลังงานรุนแรงในอวกาศพัดผ่านโลกไป ดาวเทียมที่โคจรอยู่เหนือพื้นโลกตรวจพบระดับของรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาสูงมาก นักเล่นวิทยุสมัครเล่นถึงกับติดต่อสื่อสารกันไม่ได้ ปรากฏการณ์ในครั้งนั้นอาจถือว่าเป็นเรื่องปรกติ เพราะแทบทุกครั้งที่เกิดพายุสุริยะจากดวงอาทิตย์มายังโลกก็จะเกิดเหตุการณ์แบบนี้ แต่สำหรับครั้งนั้นต้องถือว่าไม่ปรกติ เพราะคลื่นพลังงานครั้งนั้นไม่ได้มาจากดวงอาทิตย์ แต่มาจากห้วงอวกาศไกลออกไป

การปะทุนั้นนับเป็นการปะทุของรังสีคอสมิกในช่วงรังสีเอกซ์และแกมมาที่รุนแรงที่สุดเท่าที่เคยตรวจพบมาแหล่งกำเนิดของคลื่นนี้มาจากดาวนิวตรอนดวงหนึ่งที่อยู่ไกลออกไป 45,000 ปีแสง ชื่อว่า SGR 1900+14 ดาวนิวตรอนดวงนี้ไม่ใช่ดาวนิวตรอนธรรมดา แต่เป็นดาวนิวตรอนชนิดพิเศษที่เรียกว่าดาวแม่เหล็ก (magnetar) ดาวแม่เหล็กเป็นดาวที่มีสนามแม่เหล็กรุนแรงที่สุดในเอกภพ มีค่าประมาณหนึ่งพันล้านล้านเกาสส์ เทียบกับดวงอาทิตย์แล้ว ดวงอาทิตย์มีสนามแม่เหล็กที่พื้นผิวปรกติประมาณ 10 เกาสส์ ส่วนบริเวณใกล้จุดมืดมีความเข้ม 1,000 เกาสส์ 

การลุกจ้าของดวงอาทิตย์เกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กบิดเบี้ยวและเส้นแรงแม่เหล็กเชื่อมต่อกัน นักดาราศาสตร์เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า "การลัดสนามแม่เหล็ก" (magnetic reconnection) 

นักดาราศาสตร์เชื่อว่าเหตุการณ์ลักษณะนี้เกิดขึ้นบนดาวแม่เหล็กเช่นเดียวกัน บรรยากาศของแมกนิตาร์ก็มีพลาสมาและสนามแม่เหล็กที่ซับซ้อนเช่นเดียวกับคอโรนาของดวงอาทิตย์ แต่ต่างกันที่ความรุนแรง การลัดสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์แผ่พลังงานประมาณ 1032 เอิร์ก ส่วนการลุกจ้าบนดาวแม่เหล็กปล่อยพลังงานประมาณ 1044 เอิร์ก มากกว่าดวงอาทิตย์ราวหนึ่งล้านล้านเท่า  

   

คลื่นพลังงานจาก SGR 1900+14 กระทบโลกที่ด้านกลางคืน ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่การลุกจ้าของดวงอาทิตย์ทำไม่ได้ ส่งผลกระทบรุนแรงที่บรรยากาศชั้นบน รังสีคอสมิกทำให้อะตอมและโมเลกุลแตกเป็นไอออน เนื่องจากไอออนมีอันตรกิริยากับสัญญาณวิทยุ ดังนั้นคนที่กำลังฟังวิทยุอยู่จึงรับผลกระทบจากเหตุการณ์นี้ด้วย มีรายงานเหตุการณ์แปลก ๆ หลายฉบับที่เกี่ยวเนื่องกับเหตุการณ์นี้ นางพยาบาลคนหนึ่งในซีแอตเติลกำลังขับรถกลับบ้านเวลา 2.00 น. พร้อมกับฟังรายวิทยุจากสถานีของซีแอตเติลอยู่ จู่ ๆ สัญญาณก็หายวูบไป สักครู่หนึ่งก็กลับได้ยินเสียงดนตรีลูกทุ่งจากสถานีในโอมาฮา มลรัฐเนบราสกา ส่วนทางตะวันออกของสหรัฐอเมริกาก็มีรายงานจากนักเล่นวิทยุสมัครเล่นว่าได้รับสัญญาณการสื่อสารจากพื้นที่ไกลโพ้นถึงแคนาดา 

สำหรับบุคคลทั่วไปแล้ว เหตุการณ์นี้ไม่ส่งผลกระทบต่อชีวิตมากนัก และไม่เกิดอันตรายใด ๆ กับใคร แต่สำหรับนักดาราศาสตร์แล้ว นี่เป็นเหตุการณ์ที่น่าประทับใจอยู่ไม่น้อย เพราะเป็นเหมือนกับการสัมผัสโดยตรงจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลออกไปถึงคนละฟากดาราจักร

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นบ่อยกว่าที่หลายคนคาดคิด นับจากปี 2541 มีการตรวจพบปรากฏการณ์นี้ประมาณ 10 ครั้ง ในจำนวนนี้ทราบว่าเกิดจาก SGR 1900+14 ครั้ง ส่วนที่เหลือมาจากแหล่งกำเนิดที่ระบุไม่ได้ นักดาราศาสตร์เชื่อว่าน่าจะเกิดจากดาวแม่เหล็กเช่นกัน แต่ยังสำรวจไม่พบ 

ปรากฏการณ์ที่เปลี่ยนแปลงสภาพของไอออนในบรรยากาศโลกมีหลายสาเหตุ ฟ้าแลบก็เป็นสาเหตุหนึ่ง แต่ฟ้าแลบเป็นปรากฏการณ์ที่มีผลเฉพาะท้องที่เท่านั้น ส่วนการลุกจ้าบนดวงอาทิตย์ทำให้เกิดผลกระทบทั่วทั้งโลกในส่วนที่เป็นเวลากลางวัน หากปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นที่ฝั่งกลางคืน แสดงว่าเกิดจากดาวแม่เหล็ก ช่วงเวลาที่เกิดเป็นตัวบ่งชี้สำคัญที่นักดาราศาสตร์ใช้จำแนกวัตถุต้นกำเนิด

การค้นหาดาวแม่เหล็กทำได้โดยการตรวจจับการปะทุแบบเหตุการณ์นี้ซึ่งเป็นเรื่องยาก เนื่องจากเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเป็นเวลาสั้นมากและคาดการณ์ล่วงหน้าไม่ได้ ส่วนใหญ่มักกินเวลาน้อยกว่า 1/10 วินาที ปัจจุบันนี้มีดาวแม่เหล็กที่ค้นพบแล้วเพียง 10 ดวงเท่านั้น

การค้นหาดาวแม่เหล็กต้องใช้เครือข่ายไอพีเอ็น (IPN--Interplanetary Network) ซึ่งประกอบด้วยยานยูลีสซีส 2001 มารส์โอดิสซีย์ เรสซี และอื่น ๆ แม้ยานเหล่านี้ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อค้นหาดาวแม่เหล็ก แต่ทุกลำมีเครื่องตรวจจับรังสีแกมมาหรือรังสีเอกซ์ จึงสามารถใช้ประโยชน์ในการช่วยค้นหาดาวแม่เหล็กได้ เป็นผลพลอยได้จากโครงการสำรวจระบบสุริยะ

เมื่อเครือข่ายไอพีเอ็นตรวจพบแหล่งกำเนิดแสงวาบ เจ้าหน้าที่จะส่งไปรษณีย์อิเล็กทรอนิกส์แจ้งไปยังนักดาราศาสตร์ทั่วโลกรวมทั้งหอดูดาวรังสีเอกซ์จันทราและดาวเทียมรอสซีด้วยเพื่อช่วยกันเฝ้าติดตามปรากฏการณ์

คราวต่อไปหากคุณฟังวิทยุกลางดึกแล้วมีเสียงประหลาดจากสถานีอื่นที่อยู่ไกลออกไปแทรกเข้ามา อย่าเพิ่งคิดว่าผีหลอก บางทีมันอาจจะเป็นผลจากดาวแม่เหล็กจากที่ไกลโพ้นก็ได้ ในอวกาศเต็มไปด้วยเรื่องพิสดารอีกมากรอคอยให้ค้นหา

ภาพยนตร์การลุกจ้าบนดวงอาทิตย์ (solar flare) แหล่งกำเนิดคลื่นรังสีเอกซ์และแกมมา (4.15MB .mpg)

ภาพยนตร์การลุกจ้าบนดวงอาทิตย์ (solar flare) แหล่งกำเนิดคลื่นรังสีเอกซ์และแกมมา (4.15MB .mpg)

ภาพการประทุของดาวแม่เหล็กตามจินตนาการของศิลปิน ห่วงสีแดงคือสนามแม่เหล็ก

ภาพการประทุของดาวแม่เหล็กตามจินตนาการของศิลปิน ห่วงสีแดงคือสนามแม่เหล็ก

(บน) ตำแหน่งของเครื่องรับวิทยุของเครือข่ายของคณะวิจัยคลื่นความถี่ต่ำมาก (Very Low Frequency Research Group) จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด (ล่าง) บันทึกการตกวูบลงอย่างกระทันหันที่ความถี่ 21.4 กิโลเฮิรตซ์เมื่อวันที่ 27 สิงหาคม 2541 ขณะที่คลื่นพลังงานจากดาวแม่เหล็กกระทบโลก

(บน) ตำแหน่งของเครื่องรับวิทยุของเครือข่ายของคณะวิจัยคลื่นความถี่ต่ำมาก (Very Low Frequency Research Group) จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด (ล่าง) บันทึกการตกวูบลงอย่างกระทันหันที่ความถี่ 21.4 กิโลเฮิรตซ์เมื่อวันที่ 27 สิงหาคม 2541 ขณะที่คลื่นพลังงานจากดาวแม่เหล็กกระทบโลก

ที่มา: