สวยสมการรอคอย! นาซาบันทึกภาพ “ออโรรา” บนดาวเนปจูนได้เป็นครั้งแรก

องค์การอวกาศนาซา (NASA) เปิดเผยว่า กล้องโทรทรรศน์อวกาศ เจมส์ เว็บบ์ (JWST) สามารถจับภาพ “ออโรรา” ที่สว่างไสวบนดาวเนปจูนได้ โดยนับเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์สามารถถ่ายภาพดังกล่าวได้

ปรากฏการณ์ออโรราเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคพลังงานสูง ซึ่งมักมีต้นกำเนิดมาจากดวงอาทิตย์ ติดอยู่ในสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ และพุ่งชนชั้นบรรยากาศด้านบน พลังงานที่ปลดปล่อยออกมาในระหว่างการชนกันนี้ก่อให้เกิดแสงเรืองรองที่เราเรียกกันว่าแสงออโรรานั่นเอง

NASA, ESA, CSA, STScI, Heidi Hammel (AURA), Henrik Melin (Northumbria University), Leigh Fletcher (University of Leicester), Stefanie Milam (NASA-GSFC)

ในอดีต นักดาราศาสตร์ได้พบเห็นสัญญาณการเกิดออโรราบนดาวเนปจูน เช่น ในการบินผ่านของยานโวเอเจอร์ 2 ของนาซาเมื่อปี 1989 อย่างไรก็ตาม ที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ไม่สามารถถ่ายภาพหรือยืนยันปรากฏการณ์ออโรราบนดาวเนปจูนได้เลย แม้จะตรวจพบปรากฏการณ์ดังกล่าวบนดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดาวยูเรนัสได้สำเร็จก็ตาม

เฮนริก เมลิน จากมหาวิทยาลัยนอร์ธัมเบรีย ซึ่งทำการวิจัยนี้ขณะอยู่ที่มหาวิทยาลัยเลสเตอร์ หัวหน้าทีมวิจัย กล่าวว่า “การถ่ายภาพออโรราบนดาวเนปจูนทำได้ด้วยความไวต่อแสงอินฟราเรดใกล้ของกล้องเว็บบ์เท่านั้น มันน่าทึ่งมากที่ได้เห็นออโรรา ไม่เพียงเท่านั้น แต่รายละเอียดและความชัดเจนของมันยังทำให้ผมตกใจมากด้วย”

ภาพดังกล่าวถ่ายในเดือน มิ.ย. 2023 โดยใช้สเปกโตรกราฟอินฟราเรดระยะใกล้ของเว็บบ์ นอกจากภาพของดาวเคราะห์แล้ว นักดาราศาสตร์ยังได้สเปกตรัมเพื่อกำหนดลักษณะองค์ประกอบและวัดอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศชั้นบนของดาวเคราะห์ที่ชื่อไอโอโนสเฟียร์

เป็นครั้งแรกที่พวกเขาพบการแผ่รังสีที่โดดเด่นมากซึ่งบ่งบอกถึงการมีอยู่ของไอออนไตรไฮโดรเจน (H3+) ซึ่งสามารถเกิดขึ้นในออโรราได้ ในภาพถ่ายเนปจูนของเว็บบ์ ออโรราปรากฏเป็นรอยด่างที่แสดงเป็นสีฟ้าอมเขียว

ไฮดี แฮมเมล จากสมาคมมหาวิทยาลัยวิจัยดาราศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์สหวิทยาการของเว็บบ์ กล่าวว่า “H3+ เป็นตัวบ่งชี้การเกิดออโรราของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ (Gas Giant) ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดาวยูเรนัส”

ทั้งนี้ ออโรราที่เห็นบนดาวเนปจูนนั้นแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากที่เราเคยเห็นบนโลก หรือแม้แต่บนดาวพฤหัสบดีหรือดาวเสาร์ เพราะแทนที่จะถูกจำกัดให้อยู่แค่ขั้วเหนือและขั้วใต้ของดาว แต่แสงออโรราของดาวเนปจูนกลับตั้งอยู่ตรงกลาง ถ้าเทียบกับโลก ตำแหน่งจะอยู่ที่ประมาณทวีปอเมริกาใต้

สาเหตุเกิดจากลักษณะที่แปลกประหลาดของสนามแม่เหล็กของดาวเนปจูน ซึ่งมีสนามแม่เหล็กเอียง 47 องศาจากแกนหมุนของดาว และเนื่องจากออโรรามีพื้นฐานมาจากจุดที่สนามแม่เหล็กมาบรรจบกับชั้นบรรยากาศของดาว ออโรราของดาวเนปจูนจึงอยู่ไกลจากขั้วหมุนของดาว

จากการสังเกตการณ์ของเว็บบ์ ทีมวิจัยยังได้วัดอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศด้านบนของดาวเนปจูนเป็นครั้งแรก ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่า เหตุใดออโรราของดาวเนปจูนจึงซ่อนตัวจากสายตานักดาราศาสตร์มาได้เป็นเวลานาน

เมลินบอกว่า “ผมรู้สึกประหลาดใจมาก เพราะชั้นบรรยากาศด้านบนของดาวเนปจูนเย็นลงหลายร้อยองศา”

ตลอดหลายปีที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ได้ทำนายความรุนแรงของออโรราของดาวเนปจูนโดยอ้างอิงจากอุณหภูมิที่ยานโวเอเจอร์ 2 บันทึกเอาไว้ อุณหภูมิที่เย็นลงอย่างมากจะส่งผลให้เกิดออโรราที่จางลงมาก อุณหภูมิที่เย็นลงนี้อาจเป็นสาเหตุที่ทำให้แสงเหนือของดาวเนปจูนไม่ถูกตรวจพบเป็นเวลานาน

 

เรียบเรียงจาก NASA