อุโมงค์ในห้วงอวกาศรอบดวงอาทิตย์
ด้วยการใช้ข้อมูลจากการสำรวจทั่วท้องฟ้า e ROSITA นักดาราศาสตร์ได้สร้างแผนที่ฟองความหนาแน่นต่ำที่เปล่งรังสีเอกซ์ในแบบสามมิติ เป็นก๊าซร้อนระดับล้านองศาซึ่งล้อมรอบระบบสุริยะของเราไว้
การสำรวจได้เผยให้เห็นการไล่ระดับอุณหภูมิ(temperature gradient) ในโครงสร้างขนาดใหญ่ภายในฟองนี้ ที่เรียกว่า ฟองร้อนท้องถิ่น(Local Hot Bubble; LHB) ซึ่งหมายความว่ามันมีทั้งจุดที่ร้อนและจุดที่เย็น ทีมสงสัยว่าการไล่ระดับอุณหภูมินี้อาจจะมีสาเหตุจากดาวมวลสูงที่ระเบิดทำลายตัวเองในซุปเปอร์โนวา เป็นสาเหตุให้ฟองร้อนขึ้นอีกครั้ง การทำให้ร้อนขึ้นน่าจะทำให้ก้อนก๊าซความหนาแน่นต่ำขยายตัว
LHB น่าจะมีความกว้างอย่างน้อยหนึ่งพันปีแสง มีอุณหภูมิราว 1 ล้านเคลวิน แต่เนื่องจากมีอะตอมกระจายอยู่เบาบางอย่างมาก อุณหภูมิที่สูงนี้ยังไม่ได้ทำให้ตัวกลางเบาบางร้อนขึ้น แต่มันก็เรืองสว่างในช่วงรังสีเอกซ์
นักวิจัยยังพบสิ่งที่ดูเหมือนเป็น อุโมงค์ระหว่างดวงดาว(interstellar tunnel) ซึ่งเป็นช่องที่อยู่ระหว่างดาวในทิศทางกลุ่มดาวคนครึ่งม้า(Centaurus) อุโมงค์นี้อาจจะเชื่อมโยงฟองบ้านของระบบสุริยะ กับฟองซุปเปอร์เพื่อนบ้าน และอาจจะถากกวาดออกโดยดาวอายุน้อยที่เกิดการปะทุ และลมดวงดาว(stellar wind) ที่ทรงพลังและมีความเร็วสูง
การไล่ระดับอุณหภูมิใน LHB เป็นรหัสสี
นักวิทยาศาสตร์สงสัยเกี่ยวกับ LHB นี้มาอย่างน้อย 5 ทศวรรษแล้ว ช่องว่างที่เป็นก๊าซความหนาแน่นต่ำนี้ถูกเสนอขึ้นเป็นครั้งแรกเพื่ออธิบายการตรวจสอบรังสีเอกซ์พลังงานค่อนข้างต่ำ(soft x-ray) พื้นหลัง โฟตอนเหล่านี้ซึ่งมีพลังงานที่ราว 0.2 อิเลคตรอนโวลท์ ไม่สามารถเดินทางไปได้ไกลในห้วงอวกาศก่อนที่จะถูกดูดกลืนไว้
ความจริงที่ว่าละแวกเพื่อนบ้านติดๆ กันของระบบสุริยะนั้นปราศจากฝุ่นในห้วอวกาศระหว่างดวงดาวที่จะเปล่งโฟตอนเหล่านี้กลับออกมาอีกครั้ง ได้บอกถึงการมีอยู่ของพลาสมาที่เปล่งรังสีเอกซ์แบบอ่อน ซึ่งไปแทนที่วัสดุสารเป็นกลาง(ทางไฟฟ้า) รอบระบบสุริยะใน LHB จึงเป็นที่มาของทฤษฎี LHB
แต่มีปัญหาข้อใหญ่อย่างหนึ่งเกี่ยวกับทฤษฎีนี้เกิดขึ้นในปี 1996 เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบว่าการแลกเปลี่ยนระหว่างลมสุริยะ(solar wind) ซึ่งเป็นกระแสธารอนุภาคมีประจุที่พัดพาออกจากดวงอาทิตย์ กับอนุภาคใน จีโอโคโรนา(geocorona) ของโลก ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศส่วนนอกสุดของโลก ได้เปล่งโฟตอนรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานใกล้เคียงกับที่เสนอไว้ว่ามีกำเนิดจาก LHB
กล้องโทรทรรศน์อีโรสิตา ซึ่งเป็นเครื่องมือหลักของปฏิบัติการ SRG(Spectrum-Röntgen-Gamma) ที่ส่งออกในปี 2019 เป็นเครื่องมือที่เหมาะสมที่สุดในการไขปริศนานี้ ที่ระยะทาง 1.6 ล้านกิโลเมตรจากโลก อิโรสิตาเป็นกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ตัวแรกที่สำรวจเอกภพจากภายนอกจีโอโคโรนาของโลก ซึ่งหมายความว่าสามารถกำจัดสิ่งที่อาจเป็นสัญญาณรบกวนรังสีเอกซ์ ออกจากการสำรวจโฟตอนจาก LHB ได้
แบบจำลองสามมิติแสดงละแวกเพื่อนบ้านของระบบสุริยะ ภายในฟองร้อนท้องถิ่น(Local Hot Bubble)
นอกจากนี้ การสำรวจ e RASS1(e ROSITA’s All Sky Survey) รวบรวมข้อมูลในระหว่างหนึ่งรอบวัฏจักรสุริยะที่ยาวนาน 11 ปี เมื่อลมสุริยะอ่อนแอที่สุด(solar minimum) นี่จะลดปริมาณการปนเปื้อนจากการแลกเปลี่ยนของลมสุริยะลงอีก Michael Yeung นักวิจัยที่สถาบันฟิสิกส์มักซ์พลังค์ ผู้นำทีมกล่าวในแถลงการณ์ว่า พูดอีกอย่างก็คือ การเผยแพร่ข้อมูล e RASS1 สู่สาธารณชนในปีนี้ได้ให้ภาพท้องฟ้าในช่วงรังสีเอกซ์ที่ปนเปื้อนน้อยที่สุดเท่าที่เคยทำมา ทำให้มันเป็นเครื่องมือที่ดีเยี่ยมที่สุดในการศึกษา LHB
หลังจากแบ่งซีกฟ้าทางช้างเผือกออกเป็นพื้นที่ 2000 ส่วน Yeung และเพื่อนร่วมงานวิเคราะห์แสงจากพื้นที่ทั้งหมดเหล่านี้ สิ่งที่ได้พบก็คือ การไล่ระดับอุณหภูมิใน LHB ที่เห็นได้อย่างชัดเจน โดยทางช้างเผือกซีกเหนือเย็นกว่าทางช้างเผือกซีกใต้ ทีมยังบอกว่าก๊าซร้อนใน LHB มีความหนาแน่นที่ค่อนข้างเป็นเนื้อเดียวกัน เปรียบเทียบกับก๊าซอยู่ในเมฆโมเลกุลที่หนาทึบและเย็นที่ขอบของ LHB ได้ ทีมก็สามารถทำแผนที่ LHB ในแบบสามมิติได้
นี่เผยให้เห็นว่า LHB ถูกยืดออกไปทางขั้วซีกกาแลคซี ก๊าซร้อนขยายไปสู่ทิศทางที่มีความต้านทานต่ำที่สุด ซึ่งในกรณีนี้ ก็คือออกจากดิสก์ของทางช้างเผือกไป ซึ่งก็ไม่ใช่เรื่องที่สร้างความประหลาดใจเมื่อผลเดียวกันก็พบโดย ROSAT ซึ่งเป็นกล้องรุ่นก่อน e ROSITA เมื่อราวสามทศวรรษก่อนแล้ว แต่แผนที่สามมิติยังเผยให้เห็นสิ่งที่ซ่อนอยู่
สิ่งที่เราไม่ทราบก็คือการมีอยู่ของอุโมงค์”ทางออก” ท่ามกลางดวงดาวสู่ทิศทางกลุ่มดาวคนครึ่งม้า ซึ่งถากกวาดช่องว่างแห่งหนึ่งในตัวกลางในอวกาศ(interstellar medium) ที่เย็นกว่า Michael Freyberg สมาชิกทีม นักฟิสิกส์ที่ MPE กล่าวในแถลงการณ์ พื้นที่นี้โดดเด่นต่างออกมาต้องขอบคุณความไวที่พัฒนาขึ้นมากของ e ROSITA และกลยุทธการสำรวจที่แตกต่างกันอย่างมากกับ ROSAT
ข้อมูลจากการสำรวจ e RASS1(e ROSITA All-Sky Survey) แสดงเป็น 2 รูปแบบ
ที่น่าตื่นเต้นก็คือ ทีมสงสัยว่าอุโมงค์ที่กลุ่มดาวคนครึ่งม้าใน LHB อาจจะเป็นเพียงแค่ส่วนหนึ่งของเครือข่ายอุโมงค์ก๊าซร้อนที่วิ่งระหว่างก๊าซเย็นในตัวกลางในอวกาศระหว่างดาวฤกษ์ เครือข่ายในตัวกลางนี้น่าจะค้ำจุนและคงอยู่ได้โดยอิทธิพลของดาวในรูปของลมดวงดาว, ซุปเปอร์โนวาที่เป็นการระเบิดของดาวมวลสูง และไอพ่นที่ปะทุจากดาวที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่เอี่ยม หรือดาวฤกษ์ทารก(protostars) ปรากฏการณ์ประหลาดเหล่านี้ถูกเรียกรวมๆ ว่า กลไกย้อนกลับจากดาว(stellar feedback) และเชื่อกันว่าอุโมงค์วิ่งไปทั่วทางช้างเผือก
นอกเหนือจากแผนที่แบบสามมิติของ LHB แล้ว ทีมยังสำรวจสำมะโนซากซุปเปอร์โนวา, ซุปเปอร์บับเบิล และฝุ่น ซึ่งเมื่อผนวกรวมเป็นแผนที่จะกลายเป็นแบบจำลองปฏิสัมพันธ์ในละแวกเพื่อนบ้านระบบสุริยะในแบบสามมิติ นี่ยังรวมถึงอุโมงค์ในตัวกลางที่พบก่อนหน้านี้ที่เรียกว่า อุโมงค์กลุ่มดาวสุนัขใหญ่(Canis Majoris tunnel) ซึ่งคิดกันว่าพาดผ่านระหว่าง LHB กับเนบิวลากัม(Gum Nebula) หรือระหว่าง LHB กับ GSH238-00-09 ซุปเปอร์บับเบิลที่อยู่ห่างไกลออกไปอีก
ทีมยังทำแผนที่เมฆโมเลกุลหนาทึบที่ขอบของ LHB ซึ่งกำลังวิ่งหนีห่างจากเรา เมฆเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นเมื่อ LHB ถูกไถกวาดไป และวัสดุสารที่ถูกกวาดก็ไปกองรวมจนมีความหนาแน่นสูงสุดขั้ว นี่ยังอาจจะบ่งใบ้ว่าดวงอาทิตย์เข้าสู่ฟองท้องถิ่นความหนาแน่นต่ำนี้ เมื่อไหร่
ความจริงที่น่าสนใจอีกอย่างก็คือ ดวงอาทิตย์จะต้องเข้าสู่ LHB เมื่อไม่กี่ล้านปีก่อน เป็นเวลาที่สั้นมากเมื่อเทียบกับอายุของดวงอาทิตย์ที่ 4.6 พันล้านปี Gabriele Ponti สมาชิกทีม และนักวิทยาศาสตร์ MPE กล่าว ซึ่งก็บังเอิญอย่างยิ่งที่ดวงอาทิตย์ดูเหมือนจะอยู่ที่ตำแหน่งเกือบกึ่งกลางใน LHB เมื่อเรากำลังเคลื่อนที่ผ่านทางช้างเผือกอย่างต่อเนื่อง งานวิจัยนี้เผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics
แหล่งข่าว space.com : 3D map reveals our solar system’s local bubble has an “escape tunnel”
sciencealert.com : mysterious “interstellar tunnel” found in our local pocket of space
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
