ภาพจำของดาวยูเรนัสเป็นดาวเคราะห์ที่วงแหวนตั้งฉากกับระนาบการโคจร การหมุนรอบตัวเองที่มีทิศทางแปลกประหลาดทำให้การวัดความเร็วในการหมุนรอบตัวเองที่สังเกตได้เมื่อเกือบ 40 ปีก่อนนั้นเต็มไปด้วยคำถาม ซึ่งเมื่อเร็ว ๆ นี้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ใช้เทคนิคการสังเกตการณ์ใหม่ที่ช่วยไขคำตอบของปริศนาที่ถูกตั้งคำถามทิ้งไว้เมื่อ 40 ปีก่อนได้แล้ว

การตรวจวัดการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์นับว่าเป็นความท้าทายของการสำรวจดาวเคราะห์ภายในระบบสุริยะของเรา เนื่องจากสิ่งที่เรามองเห็นจากภาพถ่ายของดาวเคราะห์เหล่านั้นเป็นเพียงส่วนของยอดเมฆภายในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ไม่ใช่การหมุนรอบตัวเองที่แท้จริงของตัวดาว หนึ่งในวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ใช้ในการตรวจวัดการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์นั้นคือการวัดข้อมูลสัญญาณคลื่นวิทยุที่แผ่ออกมาจากสนามแม่เหล็กของดวงดาวเหล่านี้แล้วนำมาแปรค่าเป็นอัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์ดวงนั้น

ภาพถ่ายขั้วเหนือของดาวยูเรนัส ที่ถ่ายภาพและสังเกตเห็นชั้นบรรยากาศส่วนบนและพายุในชั้นบรรยากาศของดาว ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

วิธีการใช้คลื่นวิทยุที่แผ่ออกมาจากสนามแม่เหล็กในการวัดอัตราการหมุนของดาวเคราะห์ก๊าซนั้นใช้ได้ผลกับดาวพฤหัสบดีและดาวเนปจูน แต่กับดาวเสาร์และดาวยูเรนัสกลับเป็นกรณีพิเศษที่ใช้วิธีการตรวจวัดดังกล่าวได้ไม่แม่นยำเท่าที่ควร ซึ่งในส่วนของดาวยูเรนัสคือตัวดาวมีสนามแม่เหล็กที่เอียงจากแกนหมุนมากถึง 59 องศา และตำแหน่งศูนย์กลางสนามแม่เหล็กยังเยื้องออกจากจุดศูนย์กลางของดาว ทำให้ไม่สามารถใช้คลื่นวิทยุเป็นตัวบอกคาบหมุนได้แม่นยำเท่ากับค่าที่ได้จากดาวพฤหัสบดีได้

ปริศนาคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวยูเรนัสเป็นปริศนาที่ถูกทิ้งไว้มายาวนานเกือบ 40 ปีแล้ว ข้อมูลสัญญาณคลื่นวิทยุที่ยานวอยเอเจอร์ 2 สำรวจมานั้นแม่นยำหรือไม่ รวมทั้งระยะเวลาในการเก็บข้อมูลก็มีเพียงไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น ทำให้ปริศนาการหมุนรอบตัวเองของดาวยูเรนัสนั้นยังคงค้างคามาถึงทุกวันนี้

ภาพถ่ายดาวยูเรนัสจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่ติดตามการหมุนของตัวดาวยูเรนัสผ่านแสงออโรรา

แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ข้อมูลการสังเกตการณ์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเพื่อวิเคราะห์ข้อมูลการหมุนรอบตัวเองของดาวยูเรนัส ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้กล่าวว่าวิธีการใหม่ที่อาศัยข้อมูลจากกล้องฮับเบิลนี้ให้ความแม่นยำในการวัดที่มากกว่ายานวอยเอเจอร์ 2 ถึง 1,000 เท่า

กล้องฮับเบิลจะอาศัยภาพถ่ายดาวยูเรนัสแล้วระบุตำแหน่งที่ปรากฏของแสงออโรราบริเวณขั้วสนามแม่เหล็กจากภาพ กินระยะเวลาในการเก็บข้อมูลนานกว่าทศวรรษ ซึ่งทีมวิจัยสามารถวิเคราะห์ตำแหน่งที่เปลี่ยนไปของขั้วแม่เหล็กตามเวลา และใช้มันเป็นตัวแทนการหมุนภายในของดาว

ภาพถ่ายของดาวยูเรนัสจากยานวอยเอเจอร์ 2

ผลของการศึกษาทำให้ทราบว่าดาวยูเรนัสนั้นมีคาบการหมุนรอบตัวเองที่ 17 ชั่วโมง 14 นาที 52 วินาที ซึ่งนานกว่าค่าที่ได้จากการบินผ่านของยานวอยเอเจอร์ 2 ของ NASA ในปี 1986 อยู่ 28 วินาที

อีกทั้งข้อมูลที่ได้จากการติดตามแสงออโรราของดาวยูเรนัสทำให้เราพบว่าการปรากฏตัวของแสงออโรราบนดาวยูเรนัสนั้นไม่แน่นอนทั้งช่วงเวลาที่เกิดและตำแหน่ง ซึ่งทั้งหมดนี้ก็มีสาเหตุมาจากการแกนสนามแม่เหล็กเบี่ยงออกจากแกนการหมุนอย่างมีนัยสำคัญ

ความสำเร็จจากการศึกษาคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวยูเรนัสจากข้อมูลของกล้องฮับเบิลช่วยทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถหาข้อสรุปให้กับคำถามที่ค้างคาใจเหล่านักวิทยาศาสตร์ตลอดช่วงระยะเวลาเกือบ 40 ปีลงได้ ซึ่งการค้นพบนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจสนามแม่เหล็กของดาวยูเรนัสได้มากขึ้นแล้วยังช่วยการออกแบบวิธีการศึกษาดาวยูเรนัสต่อในอนาคตอีกด้วย

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 ฮับเบิล ไขปริศนาคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวยูเรนัส