จินตนาการถึงดาวดวงหนึ่งที่มีขนาดเล็กเพียงแค่เมืองใหญ่ๆ บนโลก แต่กลับมีมวลมหาศาลกว่าดวงอาทิตย์หลายเท่า และหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูงมากจนปล่อยลำแสงออกมาเป็นจังหวะเหมือนกับไฟประภาคารในยามค่ำคืน ดาวลึกลับดวงนี้มีชื่อเรียกว่า “พัลซาร์” (Pulsar) ซึ่งเป็นหนึ่งในวัตถุที่น่าสนใจที่สุดในเอกภพที่เราค้นพบจนถึงปัจจุบัน
พัลซาร์ คืออะไร?
พัลซาร์ คือดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูง และปล่อยรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาจากขั้วแม่เหล็กของมันในลักษณะเป็นลำแสงที่แคบและเข้มข้น เมื่อลำแสงนี้กวาดผ่านโลกของเราเป็นช่วงๆ นักดาราศาสตร์ก็จะตรวจจับสัญญาณได้ในลักษณะคล้ายกับสัญญาณชีพจร (pulse) ซึ่งเป็นที่มาของชื่อ “พัลซาร์” นั่นเอง
การกำเนิดและคุณสมบัติ
พัลซาร์ถือกำเนิดขึ้นจากซากของดาวฤกษ์มวลมากที่สิ้นอายุขัย เมื่อดาวเหล่านี้เผาผลาญเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในแกนกลางจนหมด แรงโน้มถ่วงที่มหาศาลของตัวเองจะเอาชนะแรงดันจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ ทำให้แกนกลางของดาวฤกษ์ยุบตัวลงอย่างรวดเร็วและรุนแรง ก่อให้เกิดการระเบิดครั้งใหญ่ที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา (supernova) ซึ่งจะพัดพาชั้นนอกของดาวออกไปในอวกาศเหลือทิ้งไว้เพียงแกนกลางที่ถูกบีบอัดจนกลายเป็นดาวนิวตรอน (neutron star)
ดาวนิวตรอนมีคุณสมบัติที่น่าทึ่งคือ
- ความหนาแน่นสูง
มวลสารเพียงหนึ่งช้อนชามีน้ำหนักเทียบเท่ากับภูเขาทั้งลูก - การหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็ว
การยุบตัวของดาวทำให้เกิดการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม (angular momentum) ส่งผลให้ดาวนิวตรอนหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วที่เหลือเชื่อ บางดวงหมุนได้หลายร้อยรอบในหนึ่งวินาที - สนามแม่เหล็กที่รุนแรง
สนามแม่เหล็กของพัลซาร์มีความเข้มสูงมากนับล้านล้านเท่าของสนามแม่เหล็กโลก ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการแผ่รังสีออกมาเป็นลำ
ประเภทของพัลซาร์
นักดาราศาสตร์ได้จำแนกพัลซาร์ออกเป็นหลายประเภทตามลักษณะของรังสีที่ปล่อยออกมา เช่น
- พัลซาร์วิทยุ (Radio Pulsar)
พัลซาร์ส่วนใหญ่จัดอยู่ในกลุ่มนี้ โดยจะปล่อยรังสีในย่านคลื่นวิทยุ - พัลซาร์รังสีเอกซ์ (X-Ray Pulsar)
เป็นพัลซาร์ที่ปล่อยรังสีเอกซ์ออกมา ซึ่งมักเกิดจากพัลซาร์ที่โคจรอยู่รอบดาวฤกษ์ดวงอื่น และดึงดูดสสารจากดาวคู่มาสะสมไว้รอบตัว - แมกนีทาร์ (Magnetar)
พัลซาร์ที่มีสนามแม่เหล็กที่รุนแรงที่สุดในบรรดาวัตถุที่รู้จักในเอกภพ
การค้นพบและความสำคัญ
พัลซาร์ถูกค้นพบครั้งแรกในปี ค.ศ. 1967 โดยนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ โจเซลิน เบลล์ เบอร์เนลล์ และ แอนโทนี ฮิววิช การค้นพบนี้สร้างความประหลาดใจอย่างมากในวงการดาราศาสตร์ในตอนแรก เนื่องจากสัญญาณที่ตรวจจับได้มีความสม่ำเสมอจนดูเหมือนไม่ใช่ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ จนบางครั้งถูกเรียกเล่นๆ ว่า “สัญญาณจากมนุษย์ต่างดาว” ก่อนที่จะมีการศึกษาอย่างละเอียดและสรุปได้ว่าเป็นสัญญาณจากดาวนิวตรอนที่หมุนอย่างรวดเร็วนั่นเอง
ในปัจจุบัน พัลซาร์ยังคงเป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาจักรวาล เช่น ใช้ทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ และการค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงในอวกาศ ซึ่งเป็นคลื่นที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของวัตถุขนาดใหญ่ในเอกภพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุคปัจจุบันที่มีกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ เช่น กล้องโทรทรรศน์วิทยุฟาสต์ (FAST) ของจีน ซึ่งช่วยให้เราค้นพบพัลซาร์ใหม่ๆ ได้อย่างรวดเร็วและมากขึ้นกว่าในอดีต
พัลซาร์ไม่เพียงแต่เป็นเพียง “ซาก” ของดาวที่ตายแล้ว แต่ยังเป็น “ห้องทดลอง” ทางธรรมชาติที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาฟิสิกส์ในสภาวะสุดขั้ว ซึ่งไม่สามารถสร้างขึ้นได้บนโลกของเรา และยังคงมีปริศนาอีกมากมายที่รอการค้นพบในอนาคต
ข้อมูลอ้างอิง: NASA
