ข่าวดาราศาสตร์
แสงออโรราบนดาวเนปจูนจาก JWST
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (James Webb Space Telescope : JWST) เผยภาพแสงออโรรา (aurora) บนดาวเนปจูนเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ การค้นพบนี้เป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรม Guaranteed Time Observation และผลจากการสำรวจนี้ถูกตีพิมพ์ลงในวารสาร Nature Astronomy
จากการบินโฉบผ่านดาวเนปจูนของยานวอยเอเจอร์ 2 (Voyager 2) ในปี ค.ศ. 1989 นักดาราศาสตร์พบสัญญานที่น่าสนใจเกี่ยวกับแสงออโรราบนดาวเคราะห์ดวงนี้ แต่ข้อมูลและภาพถ่ายในขณะนั้นยังไม่สามารถยืนยันถึงปรากฏการณ์แสงออโรราบนดาวเนปจูนได้ ซึ่งในขณะนั้นดาวเคราะห์แก๊สดวงอื่นในระบบสุริยะ (ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส) ได้รับการยืนยันว่ามีปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นแล้วทั้งสิ้น
ภาพด้านซ้าย เป็นภาพที่ได้จากกล้องถ่ายภาพ WFC3 ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล แสดงให้เห็นดาวเนปจูนที่มีสีฟ้าคมชัด พร้อมกับเมฆสีขาวบริเวณขั้วใต้ของดาว ขณะที่ภาพด้านขวาเป็นการผสานข้อมูลระหว่างฮับเบิลและเจมส์ เว็บบ์ แสดงให้เห็นแถบพื้นที่สีเขียวอ่อนทางด้านขวา ซึ่งบ่งชี้ถึงกระบวนการเกิดแสงออโรราบนดาวเนปจูน และนักดาราศาสตร์พบว่าการศึกษาแสงออโรราของดาวเคราะห์ที่ห่างไกลดวงนี้จำเป็นต้องอาศัยการศึกษาในช่วงคลื่นอินฟราเรดความละเอียดสูงของกล้องเจมส์ เว็บบ์ เท่านั้น และเป็นการไขปริศนาที่มีมาอย่างยาวนานของนักดาราศาสตร์
นอกกจากนี้ผลจากการศึกษาสเปกตรัมช่วยให้สามารถศึกษาองค์ประกอบและวัดอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere) ของดาวเนปจูน รวมถึงการพบเส้นสเปกตรัมของ “ไตรไฮโดรเจน แคทไออน (trihydrogen cation)” หรือ H3+ ซึ่งเป็นโมเลกุลของแก๊สไฮโดรเจนที่แตกตัวเป็นประจุบวก ประกอบไปด้วย โปรตอน 3 ตัว และอิเล็กตรอน 2 ตัว ซึ่งสามารถบ่งบอกได้ถึงแสงออโรราที่เกิดเช่นเดียวกันกับดาวเคราะห์แก๊สดวงอื่น
แสงออโรรา จะเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่มีประจุจากดวงอาทิตย์ ถูกแรงจากสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ ทำให้เคลื่อนไปตามเส้นสนามแม่เหล็กและพุ่งเข้าหาขั้วแม่เหล็ก เมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ อนุภาคที่มีประจุจะชนกับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศ ส่งผลให้โมเลกุลเหล่านั้นเรืองแสง เกิดเป็นแสงสีสันสวยงามเหนือชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์
อย่างไรก็ตามแสงออโรรราที่เกิดขึ้นบนดาวเนปจูนนั้นต่างจากออโรราที่เกิดขึ้นบนโลก ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ เนื่องจากออโรราบนดาวเนปจูนนั้นไม่เพียงแต่กระจุกอยู่บริเวณขั้วเหนือหรือขั้วใต้ แต่เกิดการกระจายตัวไปยังบริเวณเส้นศูนย์สูตรด้วย เนื่องจากดาวเนปจูนมีแกนสนามแม่เหล็กที่เอียงไปจากแกนการหมุนรอบตัวเองถึง 47 องศา ส่งผลให้แสงออโรรากระจายไปถึงเส้นศูนย์สูตรของดาว
อีกทั้งข้อมูลจากกล้องเจมส์ เว็บบ์ ยังช่วยให้นักดาราศาสตร์วัดอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศของดาวเนปจูนได้เป็นครั้งแรกนับตั้งแต่การบินโฉบผ่านของยานวอยเอเจอร์ 2 เมื่อ 36 ปีที่แล้ว ซึ่งดาวเนปจูนเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลที่สุดในระบบสุริยะ จึงมีอุณหภูมิชั้นบรรยากาศที่ต่ำมาก ซึ่งนักดาราศาสตร์คาดว่าอุณหภูมิที่ต่ำอย่างสุดขั้วนี้เอง ที่ส่งผลให้แสงออโรราสามารถตรวจจับได้ยากมาก
นักดาราศาสตร์มีแผนที่จะศึกษาดาวเนปจูนตลอดช่วงระยะเวลาของ วัฏจักรสุริยะ (solar cycle) ซึ่งจะเกิดการแปรปรวนของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ และจะเกิดการปลดปล่อยอนุภาคที่มีประจุ ลมสุริยะ และพายุสุริยะ ทั้งมากและน้อยในช่วงเวลา 11 ปี ซึ่งการศึกษานี้อาจจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ค้นพบอะไรใหม่ ๆ เกี่ยวกับความผิดปกติของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นกับดาวเนปจูนได้ในอนาคต
เรียบเรียง : กฤษดา รุจิรานุกูล - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ สดร.
อ้างอิง : https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-captures-neptunes-auroras-for-first-time/