นักดาราศาสตร์ได้ใช้การสังเกตการณ์พร้อมกันจากทั้งภาคพื้นดินและในอวกาศ เพื่อวัดอุณหภูมิและความเร็วของก๊าซที่ถูกขับออกจากดาวฤกษ์อายุน้อยคล้ายดวงอาทิตย์ ผลการศึกษาพบว่าการขับมวลสารนี้มีองค์ประกอบสองส่วนที่แตกต่างกัน คือ ส่วนที่ร้อนและเคลื่อนที่เร็ว ตามมาด้วยส่วนที่เย็นกว่าและเคลื่อนที่ช้ากว่า การค้นพบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจว่าดาวฤกษ์อายุน้อยส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมโดยรอบอย่างไร ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมที่ดาวเคราะห์และสิ่งมีชีวิตอาจกำลังก่อตัว และยังให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับยุคแรกเริ่มของระบบสุริยะ โลก และชีวิตบนโลกของเราด้วย
ดวงอาทิตย์ของเรามักมีการปล่อยมวลสารขนาดมหึมาของก๊าซร้อนที่มีประจุไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า พลาสมา (plasma) ออกมาเป็นครั้งคราว ซึ่งเกี่ยวข้องกับการลุกจ้าของดวงอาทิตย์ (solar flares) ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การพ่นมวลโคโรนา (Coronal Mass Ejections หรือ CMEs)
จากการสังเกตการณ์ที่ผ่านมา พบว่าดาวฤกษ์อายุน้อยที่คล้ายดวงอาทิตย์มักเกิดการลุกจ้าที่รุนแรงบ่อยครั้ง และบางครั้งก็สัมพันธ์กับการเกิด CMEs ขนาดมหึมาที่ใหญ่กว่าที่เคยสังเกตได้จากดวงอาทิตย์ในปัจจุบันอย่างเทียบไม่ติด
แม้ว่า CMEs บนดวงอาทิตย์ของเราจะมีองค์ประกอบที่อุณหภูมิต่างกัน ตั้งแต่ 10,000 เคลวิน ไปจนถึง 1,000,000 เคลวิน แต่ข้อมูล CMEs ของดาวฤกษ์ดวงอื่นที่ผ่านมากลับจำกัดอยู่แค่การตรวจพบองค์ประกอบอุณหภูมิเดียว โดยเฉพาะพลาสมาที่มีอุณหภูมิต่ำ
เพื่อให้เข้าใจปรากฏการณ์ CME ของดาวฤกษ์อายุน้อยได้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ทีมวิจัยนานาชาติ นำโดย โคสุเกะ นาเมกาตะ จากมหาวิทยาลัยเกียวโต จึงได้วางแผนการสังเกตการณ์หลายรูปแบบพร้อมกัน โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) เพื่อสังเกตการณ์ในย่านรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ร่วมกับกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินในญี่ปุ่นและเกาหลี เพื่อวัดองค์ประกอบที่อุณหภูมิต่างกันของ CME
เป้าหมายของพวกเขาคือ ดาวฤกษ์ EK Draconis ซึ่งเป็นดาวฤกษ์อายุน้อยคล้ายดวงอาทิตย์ อยู่ห่างออกไป 111 ปีแสง ในทิศทางของกลุ่มดาวมังกร (Draco)
ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการสังเกตการณ์องค์ประกอบที่แตกต่างกันของ CME จากดาว EK Draconis อย่างชัดเจน
- ระลอกแรก (ร้อน-เร็ว) พลาสมาร้อนที่อุณหภูมิ 100,000 เคลวิน ถูกพ่นออกมาด้วยความเร็วสูงถึง 300 ถึง 550 กิโลเมตรต่อวินาที
- ระลอกสอง (เย็น-ช้า) ประมาณ 10 นาทีต่อมา ก๊าซที่เย็นกว่า ที่อุณหภูมิประมาณ 10,000 เคลวิน ก็ถูกพ่นตามออกมาด้วยความเร็ว 70 กิโลเมตรต่อวินาที
ผลลัพธ์นี้ชี้ให้เห็นว่า องค์ประกอบที่ร้อนกว่าของ CME ของดาวฤกษ์ มีพลังงานจลน์ (kinetic energies) ที่สูงกว่าองค์ประกอบที่เย็นกว่ามาก ซึ่งหมายความว่ามันสามารถส่งผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (exoplanet) ที่โคจรอยู่รอบๆ ได้รุนแรงกว่าที่เคยประเมินไว้ โดยอาศัยข้อมูลจากพลาสมาเย็นเพียงอย่างเดียว
เบาะแสสู่ยุคแรกเริ่มของระบบสุริยะและกำเนิดชีวิต
เนื่องจากดวงอาทิตย์ในวัยเยาว์ สันนิษฐานว่ามีลักษณะคล้ายกับดาว EK Draconis การค้นพบนี้จึงให้ภาพที่ชัดเจนขึ้นว่าสภาพแวดล้อมในระบบสุริยะยุคแรกเริ่มนั้นเป็นอย่างไร ซึ่งในอดีตน่าจะถูกปั่นป่วนด้วย CMEs ที่รุนแรงและรวดเร็วเช่นนี้ตลอดเวลา
ที่น่าสนใจคือ การศึกษาเชิงทฤษฎีและการทดลองชี้ว่า CMEs ที่รวดเร็วและรุนแรงเหล่านี้ แม้จะดูเหมือนเป็นการทำลายล้าง แต่ก็อาจมีบทบาทสำคัญในการริเริ่มการสร้างชีวโมเลกุล (biomolecules) และก๊าซเรือนกระจก (greenhouse gases) ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญต่อการกำเนิดและดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ในยุคแรกเริ่ม
ดังนั้น การค้นพบนี้จึงส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับสภาพเอื้ออาศัยของดาวเคราะห์ (planetary habitability) และเงื่อนไขที่ทำให้สิ่งมีชีวิตถือกำเนิดขึ้นบนโลก และอาจรวมถึงที่อื่นในจักรวาลด้วย
ทีมวิจัยวางแผนที่จะศึกษาต่อด้วยการสังเกตการณ์ใหม่ในย่านรังสีเอกซ์ (X-rays) คลื่นวิทยุ (radio waves) และกล้องโทรทรรศน์อวกาศ UV รุ่นต่อไป เพื่อทำความเข้าใจสภาพแวดล้อมรอบดาวฤกษ์อายุน้อยที่ซึ่งดาวเคราะห์ และอาจรวมถึงสิ่งมีชีวิต กำลังก่อตัวขึ้น
ข้อมูลอ้างอิง: NAOJ
- Young Star Cooks Surroundings with Different Temperatures
