Betelgeuse: ดาวบีเทลจุสคืออะไร? | นาซ่าเผยความลับที่แสงดาวหายไป | สัญญาณระเบิดของซูเปอร์โนวา?

Betelgeuse: ดาวบีเทลจุสคืออะไร? | นาซ่าเผยความลับที่แสงดาวหายไป | สัญญาณระเบิดของซูเปอร์โนวา?

มนุษย์ต่างดาวโบราณ ตอนที่ 5: เทคโนโลยีเอเลี่ยน & หลุมเจาะปริศนาอียิปต์ & การหลอมละลายหิน แทนการตัดหิน
มนุษย์ต่างดาวโบราณ ตอนที่ 5: เทคโนโลยีเอเลี่ยน & หลุมเจาะปริศนาอียิปต์ & การหลอมละลายหิน แทนการตัดหิน
สิงหาคม 14, 2020
มนุษย์ต่างดาวโบราณ ตอนที่ 6: ตำนานโมเสส & เครื่องแมนนา (Manna Machine) & ไขปริศนารูบนหินแกรนิต
มนุษย์ต่างดาวโบราณ ตอนที่ 6: ตำนานโมเสส & เครื่องแมนนา (Manna Machine) & ไขปริศนารูบนหินแกรนิต
สิงหาคม 17, 2020
Betelgeuse: ดาวบีเทลจุสคืออะไร? | นาซ่าเผยความลับที่แสงดาวหายไป | สัญญาณระเบิดของซูเปอร์โนวา?

ภาพเปรียบเทียบให้เห็นถึงวิวัฒนาการของความเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันบริเวณพื้นที่ทางตอนใต้ของดาวยักษ์แดงบีเทลจุส (ภาพจาก NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI))

ดาวบีเทลจุส (Betelgeuse) โดยปกติคือหนึ่งในดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดบนท้องฟ้ายามค่ำคืนเป็นอันดับที่ 10 รองมาจากดาวไรเจล (Rigel) และสว่างเป็นอันดับสองในกลุ่มดาวนายพราน (Orion) สีของดาวออกภายในโทนแดง จัดเป็นดาวกึ่งแปรแสง ซึ่งมีความส่องสว่างปรากฏ (Apparent magnitude) อยู่ระหว่าง +0.0 ถึง +1.3 ซึ่งเป็นช่วงที่กว้างที่สุดของดาวในกลุ่มโชติมาตร (Magnitude) ที่เป็น 1 

สำหรับในช่วงความยาวคลื่นใกล้อินฟราเรดแล้ว ดาวบีเทลจุส ถือเป็นดาวที่สว่างที่สุดบนท้องฟ้าในยามค่ำคืนเลยทีเดียว ในขณะเดียวกันเรายังสามารถเรียกดาวบีเทลจุสในอีกชื่อว่า ‘อัลฟาโอริออนิส’ (α Orionis ในภาษาละตินคือ Alpha Orionis) ก็ได้ ซึ่งเป็นชื่อเรียกตามระบบการตั้งชื่อดาวฤกษ์ของเบเยอร์ (Bayer) และมีชื่อเรียกย่อว่า อัลฟาโอริ (Alpha Ori หรือ α Ori)

บีเทลจุสถูกจัดประเภทเป็นดาวยักษ์แดง (ในหมวดสเปกตรัม M1-2) และเป็นหนึ่งในดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เพื่อให้จินตนาการออกว่า บีเทลจุส นั้นใหญ่แค่ไหน หากเรานำดาวยักษ์แดงดวงนี้ มาวางไว้แทนที่ดวงอาทิตย์ภายในระบบสุริยะ พื้นที่ผิวของดาวจะแผ่ขยายไปไกลเกินกว่าแถบดาวเคราะห์น้อย นั่นก็เท่ากับว่า มันจะกลืนกินวงโคจรของดาวพุธ, ดาวศุกร์, โลก, ดาวอังคาร และอาจมีความเป็นไปได้ว่าจะใหญ่โตเลยไปถึงดาวพฤหัสบดีเลยทีเดียว อย่างไรก็ตาม บีเทลจุส ไม่ใช่ดาวยักษ์แดงเพียงดวงเดียวภายในกาแล็กซีทางช้างเผือก เพราะยังมีดาวฤกษ์ ‘วีวาย หมาใหญ่’ (VY Canis Majoris) กับ ดาวมิวในกลุ่มดาวซีฟิอัส (Mu Cephei) อยู่อีก ที่มีขนาดใหญ่กว่า ดาวบีเทลจุส

ปัจจุบันนี้ค่ามวลของดาวบีเทลจุสยังค่อนข้างแกว่ง เพราะมีความเป็นไปได้ตั้งแต่ต่ำกว่า 10 เท่าเล็กน้อย ไปจนถึง 20 เท่า ของมวลดวงอาทิตย์ (มีตัวเลขอยู่ที่ 11.6 +5.0 -3.9 M), มีขนาดรัศมีใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ราว 887 เท่า, มีอุณหภูมิประมาณ 3,200 องศาเซลเซียส และใช้เวลาหมุนรอบตัวเองราวๆ 36 ปี

จากการคำนวณยังพบว่า บีเทลจุส อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 700 ปีแสง และมีอายุราว 8.0 – 8.5 ล้านปี และด้วยการที่มันมีมวลมหาศาล จึงทำให้วิวัฒนาการของของมันดำเนินไปอย่างรวดเร็ว และคาดว่าภายในอีกไม่เกิน 100,000 ปี จากนี้ มันจะระเบิดออกกลายเป็นซูเปอร์โนวาอย่างน่าตื่นตา ปัจจุบันมันกำลังเคลื่อนหนีห่างออกไปจากบ้านเกิด ในกลุ่มดาว Orion OB1 รวมถึงหนีห่างไปจากดาวไถ (Orion’s Belt) ซึ่งเป็นเข็มขัดของกลุ่มดาวนายพราน การเคลื่อนตัวของบีเทลจุสพบว่ามีความเร็วอยู่ที่ 30 กิโลเมตรต่อวินาที มุ่งหน้าทะลุผ่านกลุ่มฝุ่นและแก๊สในอวกาศ พร้อมกับสร้าง ‘แนวเขตคลื่นสะท้าน’ (Bow shock) ออกมากว้าง​ถึง 4 ปีแสง

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลถ่ายรูปนี้เอาไว้ในเดือนกุมภาพันธ์ ปี ค.ศ. 1995 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงโครงสร้าง อันสวยงามของ ‘แนวเขตคลื่นสะท้าน’ (Bow shock) กว้างประมาณครึ่งปีแสง อันเกิดจากลมสุริยะของดาวฤกษ์อายุน้อย ‘แอลแอล โอริออนิส’ (L.L. Orionis) ปะทะเข้ากับ มวลของแก๊สและฝุ่นขนาดใหญ่จากเนบิวลานายพราน (ภาพจาก Hubble Heritage Team (AURA / STScI), C. R. O’Dell(Vanderbilt U.), NASA)
Bow shock ของดาวดาวบีเทลจุส (ภาพโดย Vasilii Gvaramadze, using data from ESA/Herschel/PACS/L. Decin et al.)

ในทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์การเกิด ‘แนวเขตคลื่นสะท้าน’ (Bow shock) จะเกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กของดาวมีปฏิสัมพันธ์กับพลาสมาที่ไหลอยู่ใกล้ๆ อย่างเช่นลมสุริยะ สำหรับโลก และดาวเคราะห์ที่มีสนามแม่เหล็กดวงอื่นๆ โบว์ช็อค หรือ แนวเขตคลื่นสะท้าน ก็คือขอบเขตที่ความเร็วของลมสุริยะลดลงอย่างกะทันหัน เป็นผลมาจากอนุภาคที่เคลื่อนเข้ามาใกล้กับบริเวณชั้นปะทะกับสนามแม่เหล็ก (magnetopause) สำหรับดาวฤกษ์แล้วแนวเขตคลื่นสะท้านก็คือ สถานที่ๆ ลมสุริยะเคลื่อนที่มาบรรจบกันกับมวลสารระหว่างดาว (Interstellar medium)

และตั้งแต่เดือนตุลาคม ปี ค.ศ. 2019 บีเทลจุส ก็เริ่มมืดลงอย่างเห็นได้ชัดเจน และกลางเดือนกุมภาพันธ์ ในปี ค.ศ. 2020 ความสว่างก็ลดลงไปอีก จากค่าความส่องสว่างที่ 0.5 ไปสู่ 1.7 (ยิ่งตัวเลขมากค่าความสว่างยิ่งลดลง) โดยในวันที่ 22 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2020 บีเทลจุส จึงหยุดการหรี่แสงลง แล้วเริ่มกลับมาสว่างอีกครั้ง ในขณะที่ผลจากการสังเกตด้วยกล้องอินฟาเรด นักดาราศาสตร์กลับไม่พบถึงการเปลี่ยนแปลงของความสว่างอย่างมีนัยสำคัญใดๆ เลย ในตลอด 50 ปี ที่ผ่านมา ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของแสงดาวที่ลดลง จึงน่าจะเป็นผลมาจากการถูกบดบัง มากกว่าที่จะเป็นการเปลี่ยนแปลงของแสงดาวที่เกิดจากตัวของดาวฤกษ์เอง อีกทั้งจากการศึกษาเพิ่มเติมในปัจจุบัน ก็ชี้ให้เห็นว่ากลุ่มของ ‘ฝุ่นรอบดาวขนาดใหญ่’ (Circumstellar dust) อาจเป็นคำอธิบายได้ถูกต้องที่สุดที่ไปทำให้แสงดาวได้หายไป 

ภาพซ้ายคือดาวบีเทลจุสที่สว่างปกติในวันที่ 22 กุมภาพันธ์ 2012 ส่วนภาพขวาถ่ายไว้ในมุมเดียวกันในวันที่ 21 กุมภาพันธ์ 2020 สังเกตว่าแสงลดความสว่างลงไปเกือบครึ่ง (ภาพจาก wiki/H. Raab)

สำหรับในบั้นปลายของชีวิต ภายหลังจากดาวบีเทลจุส ระเบิดออกเป็นซูเปอร์โนวาแล้ว ซากที่หลงเหลืออยู่ตรงใจกลางดาว ก็คาดว่ามีความเป็นไปได้ที่กลายเป็น “ดาวนิวตรอน” เป็นอย่างน้อย  และหากมวลหลงเหลือมากพอก็สามารถกลายเป็น “หลุมดำ” ได้เช่นเดียวกัน แต่ในขณะที่ในงานวิจัยที่ติดตามและศึกษาวิวัฒนาการของดาวบีเทลจุส ในปี ค.ศ 2014 ระบุว่า ในบั้นปลายของชีวิต ดาวบีเทลจุส จะยังไม่กลายเป็นหลุมดำภายหลังจากดาวฤกษ์สิ้นอายุขัย เนื่องจากว่ามีมวลที่แกนดาวไม่มากพอ ดังนั้นเศษซากที่หลงเหลืออยู่จึงน่าจะยุบตัวกลายเป็นดาวนิวตรอนเสียมากกว่า โดยประมาณการมวลเอาไว้อยู่ที่ 1.5 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ 

กล้องฮับเบิลของนาซ่า ค้นพบแสงที่หายไปอย่างลึกลับบนดาวบีเทลจุส

จากการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่า แสดงให้เห็นว่า ภาวะลดลงของแสงดาวยักษ์แดงบีเทลจุส นั้นมีความเป็นไปได้อย่างมากที่จะเป็นเนื้อสารร้อน ที่พุ่งออกสู่อวกาศ แล้วก่อตัวกลายเป็นกลุ่มเมฆฝุ่น ที่บดบังแสงที่ออกมาจากพื้นผิวของดาวบีเทลจุส 

นักวิจัยของฮับเบิล เสนอแนะว่า กลุ่มเมฆฝุ่นนี้สามารถก่อตัวขึ้นมาได้ภายหลังจากมีการปลดปล่อยพลาสม่าความร้อนสูงออกมาจากผันผวนบนเซลล์พาความร้อนขนาดใหญ่บนพื้นผิวดาว โดยการเคลื่อนตัวของพลาสม่าจะไหลผ่านจากชั้นบรรยากาศร้อน แล้วขึ้นไปยังชั้นบรรยากาศด้านนอกที่เย็นกว่า ซึ่งจะทำให้อนุภาคเย็นตัวลงและก่อตัวเป็นกลุ่มของเม็ดฝุ่นขนาดใหญ่ได้ 

จึงส่งผลทำให้เมฆฝุ่นจำนวนมหาศาลที่เกิดขึ้น ได้ไปปิดกั้นแสงที่ออกมาจากพื้นผิวดาว ราวหนึ่งในสี่ โดยเหตุการณ์นี้เริ่มขึ้นตั้งแต่เมื่อปลายปี ค.ศ. 2019 ก่อนที่ในปีถัดมาในเดือนเมษายนปี ค.ศ. 2020 แสงของดาวจึงกลับมาสว่างแบบปกติอีกครั้ง

บีเทลจุส ปัจจุบันนั้นถือว่าอยู่ในช่วงวาระสุดท้ายของชีวิตแล้ว แม้จะมีอายุได้เพียง 8 ล้านปีก็ตาม แต่เนื่องจากด้วยมวลมหาศาลของมัน จึงส่งผลทำให้ในตอนนี้มันอยู่ในวิวัฒนาการในขั้นของดาวยักษ์แดง ที่พร้อมจะระเบิดออกเป็นซูเปอร์โนวาภายในช่วง 100,000 ปี 

บีเทลจุส มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์เกือบ 900 เท่า ดังนั้นหากนำดาวดวงนี้มาวางไว้ตรงใจกลางของระบบสุริยะ ความยิ่งใหญ่ของมันจะแผ่ขยายไปไกลสุดจนถึงดาวพฤหัสบดี นับว่าเป็นโชคดีของเราในยุคนี้ ที่ได้เห็นปรากฏการณ์ที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน นั่นก็คือการเปลี่ยนแปลงของแสงดาวที่เกิดขึ้นครั้งใหญ่ ซึ่งสามารถเฝ้าสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่า ที่แสงดาวนั้นได้เลือนหายไปตั้งแต่ในเดือนตุลาคม ปี ค.ศ. 2019 ก่อนที่จะเริ่มกลับมาสว่างอีกครั้ง ในช่วงกลางเดือนกุมภาพันธ์ ปี ค.ศ. 2020 (โดยสูญเสียความสว่างไปกว่า 2 ใน 3)

four illustrations of a red-hued star expelling gas, bringing the star into slight shadow
นี่คือภาพกราฟิกทั้งสี่ ที่เปรียบเทียบให้เห็นถึงวิวัฒนาการของความเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันบริเวณพื้นที่ทางตอนใต้ของดาวยักษ์แดงบีเทลจุส ที่จู่ๆ แสงดาวได้เลือนหายไปอย่างกะทันหันเป็นเวลาหลายเดือนในช่วงปลายปี ค.ศ. 2019 ตลอดไปจนถึงในช่วงนี้ต้นปี ค.ศ. 2020 โดยในสองภาพแรกแสดงให้เห็นถึงแสงอัลตราไวโอเลตจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล, ที่สว่าง, จนพลาสม่าร้อนได้ถูกขับออกจากเซลล์นำพาความร้อนขนาดใหญ่บนพื้นผิวของดาว ส่วนในภาพที่สามนั้นแสดงให้เห็นถึงก๊าซที่ไหลล้นออกมาอย่างรวดเร็วไปสู่อวกาศ และต่อมาได้เย็นตัวลงเป็นกลุ่มฝุ่นขนาดใหญ่มาบดบังแสง ดังที่เราจะได้เห็นในมุมมองของดาวบีเทลจุสจากโลกในภาพสุดท้าย ซึ่งพบว่าฝุ่นนั้นปกคลุมพื้นผิวของดาวไปมากกว่า 1 ใน 4 (ภาพจาก NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI))

หรือว่านี่คือลางบอกเหตุของซูเปอร์โนวา

ดาวยักษ์แดงดวงนี้ ถูกลิขิตชะตาชีวิตให้จบลงด้วยการระเบิดออกอย่างรุนแรงที่เรียกว่า “ซูเปอร์โนวา” จนทำให้นักดาราศาสตร์บางคนเกรงว่า การหรี่ลงของแสงดาวคืนลางบอกเหตุ อันนำไปสู่ก่อนเหตุการณ์ที่จะเกิดขึ้นเป็น “ซูเปอร์โนวา” ในขณะที่ระยะห่างของดาว นั้นอยู่ที่ประมาณ 700 ปีแสง นี่ก็หมายความว่าเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นของการลดลงของแสงที่เราได้เห็นบนโลกนั้น ก็คือเหตุการณ์ในอดีตเมื่อราว 1,300 ปีก่อน (แต่แสงเพิ่งเดินทางมาถึงโลก)

อันเดรอา ดูปรี (Andrea Dupree) ผู้ช่วยผู้อำนวยการศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ | Harvard & Smithsonian (CfA), Cambridge, Massachusetts กล่าวว่า ดังนั้นจึงไม่มีใครรู้ว่าดาวดวงนี้ในปัจจุบันมันยังคงเป็นดาวฤกษ์อยู่หรือเปล่า เพราะยังไม่มีใครสังเกตเห็นมันได้จริงๆ ปัจจุบันนักดาราศาสตร์หลายๆ ท่าน ต่างทำการศึกษาดาวฤกษ์ในบั้นปลายมามากมาย และศึกษากันเป็นปีก่อนที่จะเป็นซูเปอร์โนวาจริงๆ พวกเขาไม่ได้ศึกษากันเพียงแค่วันสองวัน หรือเพียงไม่กี่สัปดาห์ก่อนที่จะเกิดเป็นซูเปอร์โนวาแต่อย่างใด ขณะที่โอกาสที่ดาวดวงหนึ่งจะกลายเป็น “ซูเปอร์โนวา” ในเร็วๆ นี้ นั้นยังถือว่ามีความเป็นไปได้ค่อนข้างน้อยมาก 

จากการศึกษาซูเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นภายในกาแล็กซี่แห่งอื่นๆ หากนำมาอ้างอิงกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายในทางช้างเผือกแล้วก็จะพบว่า อัตราเฉลี่ยการเกิดซูเปอร์โนวาภายในดาราจักรทางช้างเผือก จะอยู่ที่ประมาณ 3 ครั้ง ในทุกๆ 100 ปี

แหล่งข้อมูล

  1. Betelgeuse
  2. Hubble Finds That Betelgeuse’s Mysterious Dimming Is Due to a Traumatic Outburst
  3. Evolutionary tracks for Betelgeuse
  4. Bow shock
  5. LL Orionis: When Cosmic Winds Collide
Sci Ways
Sci Ways
นักเดินทางข้ามกาลเวลา
Facebook
กลับสู่บนสุด