สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ดาวเทียมสำรวจลมฟ้าอากาศช่วยสำรวจดาวเบเทลจุส

ดาวเทียมสำรวจลมฟ้าอากาศช่วยสำรวจดาวเบเทลจุส

7 ก.ค. 2565
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เมื่อปลายปี 2562 ดาวเบเทลจุส ดาวเด่นในกลุ่มดาวนายพราน และเป็นหนึ่งในดาวที่สว่างที่สุดบนท้องฟ้า ได้แสดงอาการแปลก ๆ ในแบบที่ไม่เคยมีใครพบเห็นมาก่อน ดาวดวงนี้ได้เกิดหรี่แสงลงอย่างต่อเนื่อง จนภายในเวลาเพียงไม่กี่เดือนก็เหลือความสว่างเพียงครึ่งเดียวของความสว่างปกติ 

ขณะนั้นนักดาราศาสตร์บางคนคิดไปถึงว่า นั่นอาจเป็นสัญญาณว่าดาวเบเทลจุสกำลังจะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา อย่างไรก็ตาม เมื่อถึงเดือนกุมภาพันธ์ 2563 ดาวดวงนี้ก็หยุดหรี่แสง แล้วหลังจากนั้นความสว่างก็ค่อย ๆ กลับเพิ่มขึ้นจนกระทั่งกลับสู่ความสว่างปกติภายในไม่กี่สัปดาห์ ทิ้งไว้เพียงคำถามให้นักดาราศาสตร์ไปครุ่นคิดว่าหาคำอธิบายว่าการหรี่แสงครั้งมโหฬารนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร

คณะนักดาราศาสตร์ที่เคยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสำรวจดาวเบเทลจุสก่อนหน้าการหรี่แสง ทั้งช่วงหรี่แสง และหลังการหรี่แสง อธิบายว่า ตัวดาวเบเทลจุสเองไม่ได้หรี่แสง แต่คนบนโลกมองเห็นว่าดาวหรี่แสงลงเนื่องจากก้อนฝุ่นขนาดมหึมาที่ดาวเบเทลจุสเองพ่นออกมาจากพื้นผิวก่อนหน้านั้นได้บดบังแสงจากดาวไป 

ส่วนนักดาราศาสตร์อีกคณะหนึ่งได้ใช้ข้อมูลจากหอดูดาวเวยไห่ของจีน พบว่าในช่วงที่เกิดการหรี่แสงนั้นดาวเบเทลจุสมีอุณหภูมิลดลงไม่น้อยกว่า 170 เคลวิน อุณหภูมิที่ลดลงนี้ย่อมไม่ได้เกิดจากก้อนฝุ่นบดบังแสง หากเกิดจากบนผิวดาวเบเทลจุสเกิดหย่อมคล้ำขนาดใหญ่ขึ้นมาเป็นระยะเวลาสั้น ๆ 

ภาพตามจินตนาการของศิลปิน แสดงดาวเบเทลจุสที่ถูกก้อนฝุ่นขนาดมหึมาบดบังบางส่วนของผิวดาวไป จนเป็นเหตุให้ดาวเบเทลจุสหรี่แสงลงอย่างมาก (จาก ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser)

ภาพในจินตนาการของศิลปิน แสดงดาวเบเทลจุสที่เกิดจุดมืดขนาดใหญ่บนผิวดาว ทำให้ดาวมีอุณหภูมิและความสว่างลดลงไป เป็นอีกทฤษฎีหนึ่งที่ตั้งขึ้นมาเพื่ออธิบายสาเหตุของการหรี่แสงครั้งใหญ่ (จาก Graphics Department/MPIA)

ล่าสุดมีนักดาราศาสตร์คณะหนึ่งจากญี่ปุ่น อธิบายว่า สองทฤษฎีที่กล่าวมานั้นถูกทั้งคู่ หย่อมคล้ำที่เกิดขึ้นทางซีกใต้ของดาวได้ทำให้อุณหภูมิโดยรอบลดลงพร้อมกับคายแก๊สร้อนออกมาก้อนใหญ่ เมื่อแก๊สก้อนนั้นเริ่มเย็นลงก็กลายเป็นก้อนฝุ่นที่ทึบแสงและบดบังแสงจากดาวไป 

ความน่าสนใจของงานวิจัยนี้คือ เกิดจากดาวเทียมที่ไม่ใช่ดาวเทียมทางดาราศาสตร์ แต่เกิดจากดาวเทียมสำรวจลมฟ้าอากาศ 

ดาวเทียมฮิมะวะริ-8 เป็นดาวเทียมสำรวจลมฟ้าอากาศ อยู่ในวงโคจรค้างฟ้าที่ความสูงจากผิวโลก 35,786 กิโลเมตร คอยถ่ายภาพโลกด้วยความละเอียดสูงเพื่อดูสภาพเมฆ และการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่สีเขียวบนโลก

นักศึกษาปริญญาโทจากมหาวิทยาลัยโตเกียวสองคน ได้แก่ ดะอิซึเกะ และ ทะนิงุชิ ชินซึเกะ อุโนะ สังเกตว่า บางครั้งภาพถ่ายจากดาวเทียมดวงนี้ก็ติดภาพดาวเบเทลจุสด้วย จึงเกิดความคิดว่า บางทีข้อมูลจากดาวเทียมลมฟ้าอากาศอาจมีประโยชน์ในงานวิจัยด้านดาราศาสตร์ได้เหมือนกัน จึงลองค้นหาข้อมูลย้อนหลังของดาวเบเทลจุสจากคลังข้อมูลที่บันทึกไว้ครอบคลุมช่วงหรี่แสงครั้งใหญ่

ทุกสองวันโดยประมาณ ภาพถ่ายโลกของดาวเทียมฮิมะวะริ-8 จะติดภาพของดาวเบเทลจุสด้วย  (จาก Taniguchi )

ดาวเทียมฮิมะวะริ-8 (จาก MELCO)

นักวิจัยคณะนี้พบว่า ข้อมูลจากดาวเทียมฮิมะวะริ-8 ไม่เพียงแต่จะช่วยงานด้านดาราศาสตร์ได้เท่านั้น แต่ยังทำได้ดีอีกด้วย กล้องของฮิมะวะริ-8 มีความไวในช่วงอินฟราเรดกลางซึ่งใช้ในการวัดอุณหภูมิของเมฆและพื้นดิน เมื่อนำมาใช้ในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ ก็สามารถส่องทะลุม่านฝุ่นต่าง ๆ ในอวกาศได้ดีอีกด้วย 
ข้อมูลจากฮิมะวะรีมีประโยชน์ในการประเมินปริมาณฝุ่นรอบดาวเบเทลจุส และทำให้พบการหรี่แสงครั้งใหญ่ของเบเทลจุสเกิดขึ้นทั้งจากการเกิดหย่อมคล้ำบนดาวและเกิดจากก้อนฝุ่นเข้าบดบัง ทั้งสองเหตุการณ์มีผลต่อการหรี่แสงในสัดส่วนใกล้เคียงกัน

ดาวเทียมสำรวจลมฟ้าอากาศมีศักยภาพที่เหมาะกับงานด้านดาราศาสตร์หลายด้านแต่ถูกมองข้ามไป โดยเฉพาะความสามารถในการมองทะลุม่านฝุ่นของกล้องอินฟราเรด ซึ่งกล้องบนพื้นโลกทำไม่ได้ ยิ่งกว่านั้น กล้องโทรทรรศน์อวกาศอินฟราเรดอย่างกล้องสปิตเซอร์ก็ปลดระวางไปสองปีแล้ว ส่วนหอดูดาวลอยฟ้าโซเฟียก็กำลังจะปลดระวางตามไปภายในปีนี้ แม้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์มีความไวในย่านอินฟราเรดดีเยี่ยม แต่กล้องก็มีภารกิจด้านอื่นมากมายจนไม่เหมาะที่จะใช้สำรวจดาวดวงใดดวงหนึ่งอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานนับปี แต่ดาวเทียมสำรวจลมฟ้าอากาศทำได้

"สิ่งที่พวกเขาทำเป็นเรื่องชาญฉลาดมาก" อันเดรีย ดูพรี จากสถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์เวิร์ด-สมิทโซเนียน หนึ่งในนักดาราศาสตร์ที่มีบทบาทสำคัญในการวิจัยเรื่องการหรี่แสงของเบเทลจุสกล่าว 

การค้นพบครั้งนี้ยังจุดประกายแนวคิดที่จะนำข้อมูลจากดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาดวงอื่นมาใช้ในงานวิจัยด้านด้านดาราศาสตร์ในอนาคตอีกด้วย ตัวอย่างเช่น องค์การบริหารมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศแห่งชาติสหรัฐหรือโนอาก็เริ่มสำรวจดาวเทียมของตัวเองแล้วว่ามีดวงใดบ้างที่เข้าข่ายที่จะนำข้อมูลมาวิเคราะห์ในลักษณะเดียวกันได้