พบออโรราของเนปจูนในที่สุด
เนปจูนอยู่ที่ขอบนอกของระบบสุริยะที่กว้างใหญ่เย็นเยือกและมืดมิด ห่างจากดวงอาทิตย์ออกไปเกือบ 5 พันล้านกิโลเมตร เป็นครั้งแรกที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ของนาซาได้จับภาพกิจกรรมออโรราสว่างบนเนปจูนได้ ออโรราเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งมักจะมีกำเนิดจากดวงอาทิตย์ ถูกดักไว้ในสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์และสุดท้ายก็ชนกับชั้นบรรยากาศส่วนบนๆ พลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากการชน ได้สร้างแสงเรืองอันเป็นเอกลักษณ์
ในอดีต นักดาราศาสตร์ได้พบเห็นร่องรอยที่บอกใบ้ถึงกิจกรรมออโรราบนเนปจูนเช่น ในการบินผ่านของยานวอยยาจเจอร์ 2(Voyager 2) ในปี 1989 อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพและการยืนยันออโรราบนเนปจูนหลุดมือนักดาราศาสตร์มานาน แม้ว่าจะตรวจสอบออโรราได้สำเร็จบนดาวพฤหัสฯ, ดาวเสาร์ และยูเรนัส เนปจูนจึงเป็นชิ้นส่วนที่ขาดหายไปของปริศนาเมื่อเอ่ยถึงการตรวจจับออโรราบนดาวเคราะห์ยักษ์ในระบบสุริยะ
กลับเป็นว่า การถ่ายภาพกิจกรรมออโรราบนเนปจูนจะเป็นไปได้ด้วยความไวช่วงอินฟราเรดใกล้ของเวบบ์เท่านั้น Henrik Melin ผู้เขียนนำจากมหาวิทยาลัยนอร์ธอัมเบรีย ซึ่งทำงานวิจัยในขณะที่อยู่ที่มหาวิทยาลัยเลสเตอร์ กล่าว มันน่าทึ่งอย่างมากที่ไม่เพียงแต่ได้เห็นออโรรา แต่รายละเอียดและความชัดเจนของสัญญาณก็ทำให้ผมช๊อคไปเลย ผลสรุปของทีมเผยแพร่ใน Nature Astronomy
ภาพซ้าย ภาพเร่งสีของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ภาพขวา ภาพรวมประกอบข้อมูลจากกล้องเวบบ์ ปื้นสีเขียวฟ้าเป็นกิจกรรมออโรรา และเมฆสีขาวเป็นข้อมูลจากสเปคโตรกราฟอินฟราเรดใกล้ของเวบบ์ ซ้อนอยู่บนภาพเนปจูนจากกล้องมุมกว้าง 3(WFC3) ของฮับเบิล
ข้อมูลที่ได้จากเดือนมิถุนายน 2023 โดยใช้สเปคโตรกราฟอินฟราเรดใกล้ของเวบบ์ นอกเหนือจากภาพของดาวเคราะห์ นักดาราศาสตร์ยังเก็บสเปคตรัมเพื่อจำแนกองค์ประกอบและตรวจสอบอุณหภูมิในชั้นไอโอโนสเฟียร์(ionosphere; ชั้นบรรยากาศส่วนบนที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งมักจะสร้างออโรราขึ้น) ของดาวเคราะห์ด้วย เป็นครั้งแรกที่พวกเขาได้พบเส้นการเปล่งคลื่นที่สว่างอย่างมากซึ่งระบุถึงการมีอยู่ของไตรไฮโดรเจนไอออนบวก(trihydrogen cation; H3+) ซึ่งอาจถูกสร้างในออโรรา ในภาพเนปจูนจากเวบบ์ ออโรราที่เรืองสว่างปรากฏคล้ายรอยเปื้อนสีฟ้าเขียว
H3+เป็นตัวระบุกิจกรรมออโรราได้อย่างชัดเจนบนดาวเคราะห์ยักษ์ทั้งหมด คือ พฤหัสฯ, ดาวเสาร์ และยูเรนัส และเราก็หวังว่าจะพบสิ่งเดียวกันบนเนปจูน เมื่อเราสำรวจดาวเคราะห์ตลอดหลายปีด้วยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่ดีที่สุดเท่าที่มี Heidi Hammel จากสมาคมมหาวิทยาลัยเพื่อการวิจัยดาราศาสตร์ ผู้นำโครงการ Guaranteed Time Observation ที่เก็บข้อมูลนี้ อธิบาย มีแต่เพียงด้วยเวบบ์ที่สุดท้ายแล้วเราก็ยืนยันได้
กิจกรรมออโรราที่พบบนเนปจูนยังแตกต่างอย่างชัดเจนจากสิ่งที่เราคุ้นเคยบนโลก หรือกระทั่งดาวพฤหัสฯ หรือดาวเสาร์ โดยแทนที่จะกำจัดอยู่แค่ที่ขั้วเหนือและใต้ของดาวเคราะห์เนื่องจากสนามแม่เหล็กของพวกมันเรียงตัวค่อนข้างอยู่ในแนวเดียวกับแกนการหมุนรอบตัว แต่ออโรราของเนปจูนนั้นอยู่ที่ละติจูดกลางทางภูมิศาสตร์ของดาวเคราะห์ ลองคิดถึงตำแหน่งของอเมริกาใต้บนโลก
นั่นมีสาเหตุจากธรรมชาติของสนามแม่เหล็กเนปจูนอันประหลาด ซึ่งพบเป็นครั้งแรกโดยวอยยาจเจอร์ ซึ่งเอียง 47 องศาจากแกนการหมุนรอบตัวของดาวเคราะห์ เนื่องจากกิจกรรมออโรราขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่สนามแม่เหล็กขดเข้าหาชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ ออโรราเนปจูนจึงอยู่ไกลจากขั้วแกนการหมุนรอบตัว
การสำรวจเนปจูนโดยสเปคโตรกราฟอินฟราใกล้บนเวบบ์
การตรวจจับออโรราเนปจูนได้จะช่วยให้เราเข้าใจว่าสนามแม่เหล็กเนปจูนมีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคที่หลั่งไหลจากดวงอาทิตย์(ลมสุริยะ) จนถึงที่ส่วนไกลโพ้นของระบบสุริยะ อย่างไรบ้าง ซึ่งจะเปิดหน้าต่างบานใหม่สู่วิทยาศาสตร์ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์
จากการสำรวจของเวบบ์ ทีมยังตรวจสอบอุณหภูมิในชั้นไอโอโนสเฟียร์เนปจูนได้เป็นครั้งแรกนับตั้งแต่การบินผ่านของวอยยาจเจอร์ 2 ผลสรุปบอกใบ้ว่าเพราะเหตุใด กิจกรรมออโรราของเนปจูนจึงซ่อนจากสายตานักดาราศาสตร์มาได้นานขนาดนี้ Melin กล่าวว่า ผมตะลึงเลย ชั้นบรรยากาศส่วนบนๆ ของเนปจูนเย็นตัวลงมาหลายร้อยองศา ในความเป็นจริงแล้ว อุณหภูมิในปี 2023 สูงเกินครึ่งของอุณหภูมิที่ตรวจได้ในปี 1989 มานิดหน่อยเท่านั้น
ตลอดหลายปีนี้ นักดาราศาสตร์ได้ทำนายความเข้มของกิจกรรมออโรราบนเนปจูน โดยอ้างอิงจากอุณหภูมิที่วอยยาจเจอร์บันทึกไว้ อุณหภูมิที่เย็นลงอย่างมากน่าจะเป็นผลให้ออโรราสลัวลงมาก ออโรราซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคมีประจุกระตุ้นก๊าซในชั้นบรรยากาศทำให้พวกมันเปล่งแสงออกมา อุณหภูมิที่สูงก็หมายถึงอนุภาคทรงพลังจำนวนมากและอัตราการชนที่สูง ออโรราจึงสว่างกว่า
อุณหภูมิที่เย็นลงน่าจะเป็นเหตุผลที่ทำให้ออโรราเนปจูนหลุดรอดจากการตรวจจับมาได้ยาวนาน การเย็นตัวลงยังบอกว่าพื้นที่ส่วนนี้ในชั้นบรรยากาศเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากมายแม้ว่าดาวเคราะห์จะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าโลก 30 กว่าเท่า แต่มันก็มีชั้นบรรยากาศส่วนบนที่มีพลวัตสูง
image credit: reddit.com
ด้วยการค้นพบใหม่เหล่านี้ ขณะนี้นักดาราศาสตร์หวังว่าจะได้ศึกษาเนปจูนด้วยเวบบ์เต็มตลอดหนึ่งรอบวัฎจักรสุริยะซึ่งยาวนานราว 11 ปี ซึ่งผลักดันโดยสนามแม่เหล็กดวงอาทิตย์ โอกาสต่อไปในการใช้เวบบ์ศึกษาเนปจูนในปี 2026 ในเวลาหนึ่งเดือนเต็ม ผลสรุปที่ได้น่าจะให้แง่มุมสู่กำเนิดสนามแม่เหล็กที่พิสดารของเนปจูน และแม้แต่อธิบายว่าเพราะเหตุใดมันจึงเอียงอย่างมากได้
สิ่งที่เรารอคอยและฝันถึงกับปฏิบัติการในอนาคตสู่ยูเรนัสและเนปจูน ขณะนี้เราทราบว่าจะมีความสำคัญแค่ไหนที่ต้องมีเครื่องมือที่สำรวจในช่วงอินฟราเรดเพื่อศึกษาออโรราอย่างต่อเนื่อง Leigh Fletcher จากมหาวิทยาลัยเลสเตอร์ ผู้เขียนร่วมในรายงานนี้ กล่าวเสริม สุดท้ายแล้วหอสังเกตการณ์อวกาศนี้ได้เปิดหน้าต่างสู่ไอโอโนสเฟียร์แห่งสุดท้ายบนดาวเคราะห์ยักษ์ที่เคยซ่อนตัวอยู่ การสำรวจเหล่านี้ซึ่งนำโดย Fletcher ทำเป็นส่วนหนึ่งของ Guaranteed Time Observation program 1249 ของ Hammel
แหล่งข่าว phys.org : Webb captures Neptune’s auroras for first time
space.com : James Webb Space Telescope captures 1st images of Neptune’s elusive auroras
iflscience.com : Neptune’s lost aurorae first hinted at 36 years ago has been captured for first time
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
