ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดาวยูเรนัส ดาวยักษ์ก๊าซทั้งสามดวงนี้ต่างก็ค้นพบปรากฏการณ์แสงออโรราเหนือชั้นบรรยากาศไปแล้ว แต่กับดาวเนปจูน ก่อนหน้านี้ยังไม่เคยมีการตรวจจับปรากฏการณ์แสงออโรรานี้ได้เลย ซึ่งขณะนี้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์สามารถจับภาพปรากฏการณ์แสงออโรราเหนือชั้นบรรยากาศของดาวเนปจูนได้สำเร็จเป็นครั้งแรก

ดาวเคราะห์ที่มีสนามแม่เหล็กทุกดวงนั้นควรจะมีปรากฏการณ์ออโรรา และเนปจูนก็เป็นดาวเคราะห์ที่มีสนามแม่เหล็กรุนแรงมาก สิ่งที่เป็นปริศนาของดาวเนปจูนนั้นคือเราพบเบาะแสถึงสัญญาณบางอย่างจากการโฉบผ่านดาวเนปจูนของยานวอยเอเจอร์ 2 เมื่อปี 1989 แต่ยานวอยเอเจอร์ 2 เองก็ไม่สามารถถ่ายภาพของปรากฏการณ์แสงออโรราบนดาวเนปจูนไว้ได้

ภาพถ่ายของดาวเนปจูนจากกล้องถ่ายภาพยานวอยเอเจอร์ 2

จนเมื่อปี 2023 กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ได้ศึกษาดาวเนปจูนด้วยเครื่องถ่ายสเปกตรัมรังสีอินฟราเรดใกล้ (Near-Infrared Spectrograph) เพื่อศึกษาองค์ประกอบและวัดอุณหภูมิของบรรยากาศชั้นบนสุดของดาวเนปจูน ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้พบกับการมีอยู่ของ H3+ (Trihydrogen Cation) ซึ่งเป็นไอออนที่เกิดจากออโรรา ในภาพถ่ายเราจะเห็นตำแหน่งของ H3+ จากสว่างสีน้ำเงินเขียว

เราพบ H3+ ทั้งบนดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดาวยูเรนัส ซึ่งสิ่งนี้เป็นเหมือนกับตัวบ่งบอกการเกิดออโรราบนดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์เหล่านี้ ซึ่งนั่นหมายความว่าดาวเคราะห์ก๊าซขนาดยักษ์อย่างดาวเนปจูนก็ควรจะพบ H3+ เหมือนกัน และเมื่อเราพบ H3+ บนดาวเนปจูน นั่นหมายความว่าเราพบหลักฐานสำคัญของปรากฏการณ์แสงออโรราบนดาวเนปจูนอีกเช่นกัน

การพบ H3+ บนดาวเนปจูนในครั้งนี้ เกิดขึ้นได้จากศักยภาพในการจับภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ที่มีประสิทธิภาพสูงมากจนทำให้เรามองเห็นสัญญาณ H3+ ที่เปล่งออกมาในช่วงคลื่นอินฟราเรด ซึ่งสิ่งนี้สอดคล้องกับสภาพบรรยากาศของดาวเนปจูนที่หนาวเหน็บ เพราะชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่น เช่น ดาวพฤหัสบดี มีอุณหภูมิที่สูงกว่าดาวเนปจูนเป็นอย่างมาก ทำให้การเปล่งแสงของ H3+ อยู่ในย่านคลื่นที่มีพลังงานสูงและสามารถจับภาพได้ด้วยยานอวกาศที่บินโฉบและกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ แต่ด้วยอุณหภูมิที่หนาวเหน็บของดาวเนปจูนนั้นทำให้การเปล่งแสงของ H3+ ออกมาในย่านที่พลังงานต่ำกว่า ต้องอาศัยกล้องเจมส์ เว็บบ์เท่านั้นจึงจะสามารถจับภาพสัญญาณพลังงานต่ำของ H3+ จากดาวเนปจูนได้

(ซ้าย) ภาพถ่ายของดาวเนปจูนจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (ขวา) ภาพถ่ายของดาวเนปจูนจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่นำข้อมูลแสงออโรราเพื่อแสดงตำแหน่งของแสงออโรราบนดาวเนปจูน

จากภาพถ่ายของกล้องเจมส์ เว็บบ์ เราจะสังเกตได้ว่าตำแหน่งปรากฏของแสงออโรราบนดาวเนปจูนนั้นแตกต่างจากตำแหน่งของดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ เช่น บนโลกของเราหรือดาวพฤหัสบดี ที่เราจะพบแสงออโรราบริเวณขั้วเหนือและขั้วใต้ของดาว แต่ตำแหน่งของแสงออโรราของดาวเนปจูนจะอยู่สูงกว่านั้น เทียบได้กับบริเวณอเมริกาใต้ของโลกเราก็ว่าได้ เหตุที่เป็นเช่นนั้นก็เนื่องจากสนามแม่เหล็กของเนปจูนมีความเอียงจากแนวการหมุนรอบตัวเองของมันที่ 47 องศา ทำให้เราเห็นตำแหน่งออโรราห่างไกลจากขั้วการหมุนของมัน

อีกทั้งการสังเกตการณ์ดาวเนปจูนเมื่อปี 2023 นั้นทำให้เราพบว่าอุณหภูมิของดาวเนปจูนนั้นลดลงกว่าการวัดของยานวอยเอเจอร์ 2 เมื่อ 1989 ถึง 50% นับว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ของดาวเนปจูน การเย็นลงอย่างมากนี้ยังบ่งชี้ว่าบริเวณบรรยากาศชั้นบนของเนปจูนสามารถมีการเปลี่ยนแปลงได้ แม้ว่าตำแหน่งของดาวจะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ถึง 30 เท่าของระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ก็ตาม

การค้นพบครั้งนี้เป็นเหมือนกุญแจดอกสุดท้ายเกี่ยวกับปรากฏการณ์แสงออโรราของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ และส่งผลให้นักวิทยาศาสตร์มีแผนที่จะสังเกตการณ์ดาวเนปจูนตลอดวัฏจักรสุริยะเต็มรอบ (11 ปี) ซึ่งอาจให้เบาะแสได้ว่าเหตุใดสนามแม่เหล็กของเนปจูนจึงเอียงมากผิดปกติ และยังอาจอธิบายถึงต้นกำเนิดของสนามแม่เหล็กประหลาดนี้ได้ด้วย

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

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 เจมส์ เว็บบ์ จับภาพแสง “ออโรรา” บนดาวเนปจูนได้เป็นครั้งแรก