ในปี 1936 นักดาราศาสตร์ได้พบกับเหตุการณ์พิศวงในกลุ่มดาวนายพราน ดาวฤกษ์อายุน้อยที่มีชื่อว่า FU Orionis (FU Ori) จู่ ๆ ก็สว่างขึ้นมากกว่า 100 เท่าจากความสว่างเดิมในเวลาไม่กี่เดือน ซึ่งการเปลี่ยนแปลงจากการสว่างในครั้งนั้นไม่ได้เหมือนกับเหตุการณ์ระเบิดซูเปอร์โนวาที่ความสว่างมันจะลดลงตามกาลเวลา แต่ความสว่างของมันยังค่อนข้างเท่าเดิมแม้จะผ่านมานานแล้วก็ตาม

เมื่อเร็ว ๆ นี้นักดาราศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลติดตามกิจกรรมบนพื้นผิวของดาวฤกษ์ FU Ori เพื่อศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างพื้นผิวของดาวกับจานพอกพูนมวลสารรอบดาวที่ถูกดูดเข้าสู่ผิวดาว ซึ่งดำเนินมาแล้วกว่า 90 ปี

ภาพวาดของดาวในกลุ่ม T Tauri

สิ่งหนึ่งที่แปลกประหลาดจากการสังเกตการณ์โดยกล้องฯ ฮับเบิล คือ ณ บริเวณจานพอกพูนมวลชั้นในที่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ดวงนี้มีอุณหภูมิสูงจนผิดปกติ ซึ่งท้าทายแนวคิดเดิม ๆ ไปอย่างสิ้นเชิง อุณหภูมิของจานพอกพูนมวลที่สัมผัสกับพื้นผิวของ Fu Ori มีอุณหภูมิมากกว่า 16,000 เคลวิน หรือเกือบ 3 เท่าของอุณหภูมิพื้นผิวดวงอาทิตย์ของเรา และมันปลดปล่อยความสว่างในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตมากกว่าที่คาดคิดไว้ด้วยเช่นกัน

การค้นพบนี้เพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของมวลสารภายในจานพอกพูนมวลของดาวฤกษ์ที่กำเนิดใหม่ แต่เดิมเราจัด FU Ori ให้เป็นดาวฤกษ์ในกลุ่มของ T Tauri แต่เป็นพวกที่มีพฤติกรรมแปลกประหลาดจนไม่สามารถอธิบายได้ เนื่องจาก FU Ori นั้นมีการปะทุและเปลี่ยนแปลงความสว่างที่รวดเร็ว ซึ่งตามปกติสำหรับดาวฤกษ์ในกลุ่ม T Tauri จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงค่าความสว่าง การปะทุ และการที่จานพอกพูนมวลสัมผัสกับตัวพื้นผิวของดาวในลักษณะที่ FU Ori เป็นอยู่

ภาพตำแหน่งของ FU Ori ในกลุ่มดาว Orion ภาพแผนที่โดย สมาคมดาราศาสตร์สากล

ตามปกติแล้วจานพอกพูนมวลเป็นจุดที่มีมวลค่อนข้างมากเมื่อเทียบกับตัวดาวฤกษ์และมีความไม่เสถียรของระบบอยู่ หากเกิดการรบกวนระบบโดยดาวฤกษ์ที่อยู่เป็นคู่หรือระบบข้างเคียงก็อาจจะทำให้ไม่เสถียรยิ่งขึ้นไปอีก ให้อัตราการสะสมมวลสารในจานพอกพูนมวล ความเร็วของจานพอกพูนมวล หรือสมดุลสนามแม่เหล็กระหว่างจานพอกพูนมวลกับดาวฤกษ์เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งส่งผลต่อการตกของสสารจากจานพอกพูนมวลไปยังพื้นผิวของดาวฤกษ์

ในกรณีของ FU Ori คาดว่าสมดุลการตกของสสารในจานพอกพูนมวลนั้นมากกว่าดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ ในกลุ่ม ทำให้ค่าความสว่างของดาวฤกษ์เปลี่ยนแปลงไป เพราะตามปกติแล้วดาวฤกษ์ที่มีจานพอกพูนมวลควรมีค่าความสว่างที่น้อยกว่าดาวฤกษ์ปกติเนื่องจากจานพอกพูนมวลเป็นตัวบดบังแสงจากดาวฤกษ์ และยังพบว่าอัตราเร็วของสสารที่บริเวณใกล้กับพื้นผิวของดาวฤกษ์นั้นช้าลงเมื่อเทียบกับการหมุนของจานพอกพูนมวลในส่วนอื่น ๆ นั่นอาจหมายความว่าวัตถุในจานพอกพูนมวลนั้นพุ่งเข้าชนและถูกดูดกลืนโดยพื้นผิวของดาวฤกษ์และวัตถุที่พุ่งชนนั้นเคลื่อนที่ช้าลงและมีความร้อนที่สูงมากขึ้น

ภาพวาดพฤติกรรมและปรากฏการณ์ที่ดาวฤกษ์ FU Ori ดูดกลืนจานพอกพูนมวลรอบดาวจนเกิดการปะทุและเปล่งรังสีอัลตราไวโอเลตออกมา

เพื่อทำความเข้าใจมากยิ่งขึ้นเกี่ยวกับความผิดปกติของการหมุนและการชนของสสารในจานพอกพูนมวลทางนักดาราศาสตร์จึงมีการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสังเกตการณ์ FU Ori ด้วยอุปกรณ์ COS (Cosmic Origins Spectrograph) และ STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) ในการสังเกตมวลสารของดวงดาว ทำให้พบว่าแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับการพอกพูนมวลสารในจานพอกพูนมวลเดิมที่มีอยู่นั้นยังไม่ครอบคลุมกรณีของ FU Ori

จากการคาดการณ์และสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ขึ้นมาใหม่พบว่าที่ FU Ori นั้น มวลสารที่ถูกเร่งความเร็วใกล้กับพื้นผิวมีความเร็วลดลงเนื่องจากคลื่นกระแทกที่เกิดจากการชนของสสารกับพื้นผิวสร้างแรงสั่นสะเทือนที่ส่งผลต่อความเร็วและการรวมของสสารในจานพอกพูนมวล ซึ่งสิ่งนี้ปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของรังสีอัลตราไวโอเลตจำนวนมากที่ตรวจวัดกันได้

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ใหม่นี้ทำให้นักดาราศาสตร์เพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการก่อกำเนิดของระบบสุริยะและดาวเคราะห์ได้มากยิ่งขึ้น ในเรื่องของพฤติกรรมของสสารในจานพอกพูนมวล การสะสมมวลของสสารและวิวัฒนาการของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ได้มากยิ่งขึ้น

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

กล้องฯ ฮับเบิลไขปริศนาดาวฤกษ์อายุน้อยเปล่งแสงปริศนามากว่า 90 ปี