"นักดาราศาสตร์" ตรวจจับ "แสงออโรรา" ในช่วงคลื่นอินฟราเรดของ "ดาวยูเรนัส" ได้เป็นครั้งแรก หลังจากพยายามมาเกือบ 40 ปี
วันที่ 7 พ.ย. 2566 เฟซบุ๊ก NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ โพสต์ข้อความโดยระบุว่า นักดาราศาสตร์ตรวจจับ แสงออโรรา ในช่วงคลื่นอินฟราเรดของดาวยูเรนัสได้เป็นครั้งแรก หลังจากพยายามมาเกือบ 40 ปี การค้นพบนี้เป็นข้อมูลที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินขนาดยักษ์ ชื่อว่า Keck II บนภูเขาไฟเมานาเคอา หมู่เกาะฮาวาย สหรัฐอเมริกา และงานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสารวิชาการ Nature Astronomy เมื่อวันที่ 23 ตุลาคม ค.ศ. 2023 นำทีมโดย Emma Thomas
กล้องโทรทรรศน์เค็กทู (Keck II) เป็นกล้องโทรทรรศน์คุณภาพสูง ติดตั้งอยู่บริเวณจุดสูงสุดของภูเขาไฟเมานาเคอา (Mauna Kea) ในหมู่เกาะฮาวาย ประเทศสหรัฐอเมริกา กล้องโทรทรรศน์เค็กเป็นกล้องแฝด ประกอบด้วย Keck I และ Keck II โดยแต่ละตัวมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของกระจกหลักประมาณ 10 เมตร โดยกระจกหลักของกล้องประกอบขึ้นจากกระจกรูปหกเหลี่ยมขนาดเล็กจำนวน 36 บาน ซึ่งกล้องโทรทรรศน์เค็กทั้งสองตัวสามารถทำงานร่วมกันได้ ภาพถ่ายจึงมีคุณภาพสูง
แสงออโรรา (Aurora) เกิดขึ้นเมื่อประจุอนุภาคที่มากับลมสุริยะ ทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ และเคลื่อนไปตามเส้นสนามแม่เหล็กเข้าหาขั้วแม่เหล็ก เมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ อนุภาคที่มีประจุจะชนกับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศ ส่งผลให้โมเลกุลเหล่านั้นเรืองแสง เกิดเป็นแสงสีสันสวยงามเหนือชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์
สำหรับการเกิดออโรราบนโลกนั้น เป็นผลมาจากอนุภาคที่มีประจุจากลมสุริยะชนกับอะตอมของออกซิเจนและไนโตรเจน จนเกิดเป็นแสงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน สามารถมองเห็นได้แถบพื้นที่บริเวณใกล้กับขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ ส่วนออโรราที่เกิดขึ้นบนดาวยูเรนัสนั้น ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาของมนุษย์โดยตรงเหมือนกับบนโลกของเรา เพราะเกิดขึ้นจากโมเลกุลของไฮโดรเจนและฮีเลียมในชั้นบรรยากาศที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าบนโลกมาก เมื่อถูกกระตุ้นโดยอนุภาคที่มีประจุของลมสุริยะ จึงปลดปล่อยพลังงานออกมาในช่วงความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด
...
ออโรราบนดาวยูเรนัสในช่วงความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลต ถูกพบเห็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1986 โดยยานวอยเอเจอร์ 2 ของ NASA ซึ่งได้บินผ่านดาวเคราะห์ในปีนั้น และต้องใช้เวลาอีกเกือบ 40 ปี จึงจะสามารถบอกได้ว่า ในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดเราก็สามารถพบออโรราได้เช่นกัน
การค้นพบครั้งนี้เป็นผลสืบเนื่องมาจากเมื่อวันที่ 5 กันยายน ค.ศ. 2006 Emma Thomas นักศึกษาปริญญาโทจากมหาวิทยาลัยเลสเตอร์ ประเทศอังกฤษ ได้ใช้ข้อมูลจาก Keck II Near-Infrared Spectrometer หรือ NIRSPEC ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการสังเกตการณ์วัตถุท้องฟ้าในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดใกล้ ศึกษาดาวยูเรนัสแล้วพบเส้นสเปกตรัมของ “ไตรไฮโดรเจน แคทไออน (trihydrogen cation)” หรือ H3+ ซึ่งเป็นโมเลกุลของแก๊สไฮโดรเจนที่แตกตัวเป็นประจุบวก ประกอบไปด้วย โปรตอน 3 ตัว และอิเล็กตรอน 2 ตัว
ลมสุริยะที่ปะทะเข้ากับชั้นบรรยากาศของดาวยูเรนัส จะทำให้แก๊สไฮโดรเจนแตกตัวเป็นไอออน แล้วก่อตัวเป็นโมเลกุล H3+ ขึ้น พร้อมกับปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของรังสีอินฟราเรด เกิดขึ้นบริเวณขั้วเหนือของดาว ซึ่งอาจกล่าวได้ว่าสิ่งนี้คือ “แสงเหนือ” บนดาวยูเรนัสนั่นเอง
นักดาราศาสตร์พบว่าอุณหภูมิที่วัดได้ของดาวยูเรนัส และดาวเคราะห์ที่เป็นดาวแก๊สยักษ์ทุกดวง ต่างก็มีอุณหภูมิที่สูงกว่าในแบบจำลองเกือบร้อยองศาเซลเซียสแทบทั้งสิ้น ซึ่งเป็นไปได้ยากว่าจะเป็นผลมาจากความร้อนของดวงอาทิตย์เพียงอย่างเดียว หนึ่งในสมมติฐานที่เป็นไปได้คือ แสงออโรราพลังงานสูงที่เกิดขึ้น อาจเป็นต้นกำเนิดพลังงานความร้อนที่แพร่กระจายจากขั้วแม่เหล็ก ไปสู่แนวเส้นศูนย์สูตรของสนามแม่เหล็ก จึงทำให้ตัวดาวเคราะห์มีอุณหภูมิสูงกว่าตามที่แบบจำลองได้คำนวณไว้
โดยปกติแล้วแกนสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ จะมีทิศทางที่สอดคล้องกันกับแกนการหมุนรอบตัวเอง แต่สำหรับดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน มีแกนสนามแม่เหล็กที่เอียงไปจากแกนการหมุนรอบตัวเองมากถึง 59 องศา และ 47 องศาตามลำดับ ดังนั้น การศึกษาแสงออโรราที่มีความเกี่ยวข้องกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก อาจช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้เบาะแสอะไรใหม่ๆ เกี่ยวกับความผิดปกติของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นกับดาวเคราะห์แก๊สทั้งสองดวงนี้ได้.
ขอบคุณเฟซบุ๊ก NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ