maryland 5 starมติพล ตั้งมติธรรม 在Facebook 的評價

Question

Accepted Answer

ภาพพื้นผิวของพัลซาร์ภาพแรกวันที่ 12 ธันวาคม 2562 ผลงานที่ตีพิมพ์ใน Astrophysical Journal Letters ได้เปิดเผยให้เห็นถึงภาพแสดงพื้นผิวของพัลซาร์ J0030 จากข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์อวกาศในช่วงความยาวคลื่นรังสีเอ็กซ์ NASA’s Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) ที่ติดตั้งอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ภาพพื้นผิวนี้จัดเป็นภาพพื้นผิวภาพแรกที่เราเคยมีเกี่ยวกับพัลซาร์หรือดาวนิวตรอน ซึ่งแตกต่างจากภาพที่เราเคยเชื่อกันมาตลอดโดยสิ้นเชิง แสดงให้เห็นว่าดาวนิวตรอนนั้นอาจจะซับซ้อนกว่าที่เราเคยคาดคิดกันเป็นอย่างมากแต่ภาพที่เราเห็นนี้บอกอะไรเราได้บ้าง? ก่อนอื่นเราต้องมาทบทวนความเข้าใจกันเสียก่อนดาวนิวตรอน- เมื่อดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ดับลง แรงโน้มถ่วงอันมหาศาลจะยุบแกนกลางของมันลง และบีบอัดให้แม้กระทั่งอิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ อะตอมนั้นถูกบีบให้เข้าไปรวมกับโปรตรอนในนิวเคลียส แรงโน้มถ่วงอันมหาศาลนี้จะสามารถบีบอัดให้มวลสารของซากดาวฤกษ์ทั้งหมดเปลี่ยนแปลงไปเป็นนิวตรอน ซึ่งเป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นมากที่สุดในเอกภพ (แต่น้อยกว่าหลุมดำ) โดยหากเราเปลี่ยนดวงอาทิตย์ของเราให้เป็นดาวนิวตรอนแล้ว จะได้ทรงกลมที่มีขนาดเล็กกว่ากรุงเทพมหานคร และมวลสารจากดาวนิวตรอนขนาดหนึ่งกลักไม่ขีดสามารถมีมวลได้มากกว่า 5 พันล้านตัน (สามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับดาวแคระขาว ดาวนิวตรอน และหลุมดำได้ที่โพสต์เก่า [4])สนามแม่เหล็ก และพัลซาร์- แต่ถึงแม้ว่าทั้งดาวนิวตรอนนั้นจะเต็มไปด้วยนิวตรอนซึ่งมีประจุเป็นกลาง บริเวณผิวของมันนั้นสามารถมีประจุโปรตอนและอิเล็กตรอนอิสระไหลเวียนไปมาได้ แท้จริงแล้วเราเชื่อกันว่าพื้นผิวของดาวนิวตรอนนั้นจะมีคุณสมบัติเป็นตัวนำยิ่งยวด ซึ่งผลจากการที่เป็นตัวนำยิ่งยวดอย่างหนึ่ง ก็คือความสามารถในการคงสนามแม่เหล็กเอาไว้ได้ เท่ากับว่าพื้นผิวดาวนิวตรอนนั้นสามารถคงสภาพสนามแม่เหล็กของใจกลางของดาวฤกษ์ในวินาทีสุดท้ายก่อนที่จะยุบตัวกลายเป็นดาวนิวตรอนเอาไว้ได้ ด้วยพื้นผิวของดาวนิวตรอนนั้นมีสนามแม่เหล็กที่รุนแรงนี้เอง จึงทำให้มีจุดที่ ร้อน และสามารถปล่อยรังสี โดยเฉพาะคลื่นวิทยุออกมาตามขั้วแม่เหล็กได้ ไม่เพียงเท่านั้น เนื่องจากดาวนิวตรอนนั้นมีอัตราการหมุนที่เร็วมาก สัญญาณจากคลื่นวิทยุที่ส่งออกมาจากขั้วของมันนั้นจึงมีลักษณะที่ซ้ำกันเป็นรอบ สอดคล้องกับการกวาดรังสีไปรอบๆ คล้ายกับประภาคารที่กวาดแสงไปรอบๆ จะทำให้กะลาสีเห็นแสงไฟกระพริบเป็นจังหวะได้การสังเกตสัญญาณวิทยุความเข้มสูงที่เปล่งออกมาเป็นจังหวะนี่เอง คือวัตถุที่เราเรียกว่า พัลซาร์ (มาจากคำว่า pulse หรือการปล่อยออกมาเป็นจังหวะๆ) ถึงขนาดที่พัลซาร์วิทยุแรกที่เราพบ ถูกตั้งชื่อขำๆ ว่า LGM-1 (Little Green Men-1) เพราะเป็นสัญญาณปริศนาจากห้วงอวกาศที่ส่งออกมาเป็นจังหวะ ราวกับมาจากมนุษย์ต่างดาวความเข้าใจเดิมเกี่ยวกับพัลซ่าร์- อย่างไรก็ตาม เราไม่สามารถสังเกตเห็นพื้นผิวของดาวนิวตรอนได้โดยตรง เนื่องจากขนาดที่เล็กเกินกว่าดาวเคราะห์ใดในระบบสุริยะ แต่ด้วยระยะห่างที่อาจไกลออกไปหลายพันปีแสง (J0030 นั้นอยู่ห่างออกไปถึง 1,100 ปีแสง) จึงไม่มีโอกาสที่เราจะสามารถสังเกตเห็นรายละเอียดบนพื้นผิวได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการแผ่รังสีนั้นมาจากสนามแม่เหล็ก เราจึงเชื่อว่าบริเวณที่มีความเข้มสูงน่าจะอยู่บริเวณขั้วทั้งสองของสนามแม่เหล็ก ซึ่งหากขั้วสนามแม่เหล็กนั้นไม่ได้อยู่ตรงกันกับขั้วการหมุนและขั้วสนามแม่เหล็กนั้นกวาดผ่านมาบริเวณโลกได้ เราก็จะสามารถสังเกตเห็นดาวนิวตรอนดวงนั้นเป็นพัลซ่าร์ ภาพของพัลซ่าร์ที่เรามีจึงเป็นวัตถุทรงกลมสมบูรณ์แบบขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นสูง มวลมหาศาล หมุนไปรอบๆ โดยที่มี hot spot ชี้ไปตามขั้วแม่เหล็กทั้งสอง และกวาดไปรอบๆตามการหมุนของดาวนิวตรอนพื้นผิวที่สังเกตได้ของพัลซ่าร์- พัลซ่าร์นั้นมีลักษณะพิเศษสองอย่างที่ทำให้นักวิจัยสามารถวิเคราะห์ถึงภาพพื้นผิวอย่างที่เราเห็นได้ อันดับแรก ดาวนิวตรอนนั้นเป็นวัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงมหาศาล เสียจนแม้กระทั่งการเดินทางของแสงนั้นก็สามารถถูกเบี่ยงเบนไปได้ โดยปรกติแล้วนั้นเราจะไม่สามารถเห็นวัตถุทรงกลมได้เพียงด้านเดียว (เช่นเดียวกับที่เราไม่สามารถเห็นด้านไกลของดวงจันทร์ได้) อย่างไรก็ตาม ดาวนิวตรอนที่มีมวลมหาศาลนั้น สามารถดึงดูดให้แสงที่ชี้ออกไปจากพื้นผิวสามารถเลี้ยวกลับมาได้ (สามารถดูวีดีโอในลิงก์ [3] ประกอบได้ในนาทีที่ 1:13 เป็นต้นไป) ทำให้เราสามารถสังเกตเห็นพื้นผิวของดาวนิวตรอนได้มากกว่า 50% และมากยิ่งขึ้นในกรณีที่เป็นดาวนิวตรอนมวลมาก นอกไปจากนี้ ดาวนิวตรอนยังมีการหมุนรอบตัวเอง ทำให้ด้านที่สามารถสังเกตเห็นได้นั้นเปลี่ยนแปลงไปเรื่อยตามการหมุนยกตัวอย่างเช่น หากเรามีลูกบอลลูกหนึ่งที่แต้มจุดสีส้มเอาไว้และหมุนรอบตัวเอง จุดสีส้มนี้อาจจะใช้เวลาครึ่งหนึ่งหันมาหาผู้สังเกต และเวลาอีกครึ่งหนึ่งไม่โผล่มาให้เห็น แต่หากเรามีเลนส์หรือกระจกที่ทำให้เราสามารถสังเกตเห็นด้านหลังของลูกบอลนี้ได้ เช่นเดียวกับแรงโน้มถ่วงของดาวนิวตรอนที่ทำให้แสงเลี้ยวเบนไป เราอาจจะสามารถสังเกตเห็นจุดสีนี้เป็นระยะเวลาที่นานขึ้นทีมนักวิจัยใช้หลักการเดียวกันนี้ และคอมพิวเตอร์ เพื่อเปรียบเทียบภาพพื้นผิวกับสัญญาณจากพัลซ่าร์ J0030 ที่ตรวจวัดได้โดย NICER และหาแบบจำลองที่สอดคล้องกับข้อมูลที่สังเกตได้มากที่สุด โดยนักวิจัยสองทีมจาก University of Amsterdam (ภาพซ้าย) และ University of Maryland (ภาพขวา) และทั้งสองทีมพบว่าพัลซ่าร์นี้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 26 กม. และมีมวลประมาณ 1.4 เท่าของดวงอาทิตย์ และได้ภาพที่ใกล้เคียงกันเป็นอย่างมาก ดังภาพสิ่งหนึ่งที่เห็นได้ชัดก็คือ จุดสว่างบนพัลซ่าร์นั้นไม่ได้มีอยู่สองขั้วตรงข้ามกันอย่างที่เราเข้าใจแต่เดิม ไม่เพียงเท่านั้น แต่จุดสว่างนั้นอาจจะถูกยืดออกเป็นเส้นโค้ง และอาจจะมีหลายจุดอยู่ใกล้ขั้วหมุนในทิศเดียวกัน นอกจากนี้ ภาพจาก University of Amsterdam ยังเผยให้เห็นถึงจุดที่มีความสว่างน้อยลงมานิดหน่อย แต่อยู่ใกล้ขั้วที่มากกว่าการที่ทีมนักวิจัยที่ไม่เกี่ยวข้องกันสองทีมนั้นสามารถได้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกัน ช่วยยืนยันให้เราทราบได้ถึงความน่าเชื่อถือในแบบจำลองพื้นผิวของพัลซ่าร์นี้ และสิ่งที่เราพบก็ได้บอกให้เราทราบว่าสนามแม่เหล็กบนพื้นผิวของดาวนิวตรอนนั้นอาจจะซับซ้อนเกินกว่าที่เราเคยเข้าใจแต่เดิม และช่วยเตือนเราว่ายังมีอะไรอีกมากที่เราไม่เข้าใจเกี่ยวกับพัลซ่าร์และดาวนิวตรอนแต่อย่างหนึ่งที่แน่นอนก็คือ ในอนาคตอันใกล้นี้เราน่าจะได้เห็นพื้นผิวของพัลซ่าร์มากขึ้นเรื่อยๆ และจะมีอะไรอีกมากเกี่ยวกับดาวนิวตรอนและพัลซ่าร์ที่รอการค้นหาจากเราอยู่อ้างอิง/อ่านเพิ่มเติม:[1] แถลงข่าวจากนาซ่า https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasa-s-nicer-delivers-best-ever-pulsar-measurements-1st-surface-map[2] บทความใน ApJ https://iopscience.iop.org/journal/2041-8205/page/Focus_on_NICER_Constraints_on_the_Dense_Matter_Equation_of_State[3] animation ใน youtube https://www.youtube.com/watch?v=zukBXehGHas[4] บทความเกี่ยวกับ ดาวแคระขาว ดาวนิวตรอน และหลุมดำ https://www.facebook.com/matiponblog/photos/a.255101608033386/255102854699928/

關於 maryland 5 star ，我們在網路上蒐集到這些相關的討論、資訊與評價

「maryland 5 star」的推薦目錄：

maryland 5 star 在 มติพล ตั้งมติธรรม Facebook 的最佳解答

About author

你可能也想看看

搜尋相關連結