:: PULSAR -- พัลซ่าร์ ประภาคารแห่งอวกาศ ::

กระทู้สนทนา

สวัสดีครับ  วันนี้เนื้อหาดาราศาสตร์ขอเสนอเรื่อง Pulsar ครับ

   เมื่อดาวฤกษ์มวลมากจบชีวิตลงด้วยการระเบิดเป็น Supernova ไปแล้ว  การระเบิดนี้จะทำให้เหลือ
วัตถุชนิดหนึ่งซึ่งเกิดจากการ “บีบอัด” ที่รุนแรงมาก จนอิเล็กตรอนเข้ารวมตัวกับโปรตรอนจน
กลายเป็นนิวตรอนทั้งหมด  วัตถุนี้เรียกว่า "ดาวนิวตรอน : Neutron Star"  อะตอมของดาวนิวตรอน
จะไม่มีช่องว่างระหว่างโปรตรอน (ประจุบวก) และอิเล็กตรอน (ประจุลบ) ทำให้ประจุบวกและประจุลบอยู่ชิดติดกัน
จึงเป็นที่มาของคำว่า “นิวตรอน” (ประจุกลาง) ครับ  ในเนื้อของดาวนิวตรอนประกอบด้วยอนุภาคนิวตรอนเป็นหลัก

ภาพการกำเนิด และ วิวัฒนาการของดาวฤกษ์  จะเห็นว่าดาวนิวตรอนกำเนิดด้วยเงื่อนไขอย่างไร

  ดาวนิวตรอนจะมีขนาดเล็กมากมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10 – 20 กิโลเมตร แต่มี
ความหนาแน่นสูงมากครับ เพราะเนื้อสสารของดาวไม่มีที่ว่างอยู่เลยจึงสามารถบีบอัดมวลมหาศาล
ให้มีปริมาตรเล็กได้  ดาวนิวตรอนมีลิมิตของมวลไม่เกิน 3 เท่าของดวงอาทิตย์ เพราะถ้าหาก
มีมวลมากกว่านี้ แรงโน้มถ่วงของดาวจะเอาชนะแรงดัน Degeneracy ของดาวนิวตรอน
ทำให้แก่นดาวยุบตัวเป็นหลุมดำ

   ตอนที่กำเนิดดาวนิวตรอน นั้น ส่วนแก่นของมันจะได้รับโมเมนตัมเชิงมุมมาอย่างรุนแรงจากการระเบิด
และการเปลี่ยนแปลงรัศมีจากใหญ่ไปเล็ก  โมเมนตัมอันนี้จะทำให้เกิดความเร็วในการหมุนรอบตัวเองขึ้นครับ
ความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของดาวนิวตรอนจะอยู่ระหว่าง 1 รอบกว่า ๆ ไปจนถึง 700 รอบต่อวินาที ครับ
ด้วยเหตุนี้ดาวนิวตรอนจึงสามารถส่งคลื่นวิทยุออกมาเป็นช่วงจากขั้วของดาวเอง  เป็นที่มาของชื่อ  “ Pulsar ”

นี่เป็นภาพของการหมุนรอบตัวเองของ Pulsar  และการโคจรรอบกับคู่ของตัวเอง  ที่มักจะเรียกว่า binary companion
http://navy007.net/P.html

จากภาพนี้ แสดงถึง “แกนหมุน” (แท่งสีแดง) กับทิศทางปล่อยคลื่นวิทยุ (ที่ขั้วเหนือ – ใต้)
ทำให้ทิศทางคลื่นวิทยุที่มาถึงโลกจะได้รับเป็นช่วง ๆ ตามความเร็วการหมุนของดาวนิวตรอนครับ

Pulsar ที่น่าสนใจ 5 แห่ง

1. Pulsar ที่มีชื่อเสียงมากที่สุด คือ Vela pulsar   มันคือ ดาวนิวตรอนชื่อว่า PSR B0833-45
ระยะห่างจากเราประมาณ 950 ปีแสง อยู่ในทิศทางกลุ่มดาวใบเรือ  Pulsar ดวงนี้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง
19 กิโลเมตร (สิบเก้ากิโลเมตร)  มันเป็นเศษซากที่เหลือจากการระเบิดของ Supernova จากดาวฤกษ์ดวงใหญ่
ก่อนหน้านี้เมื่อ 10,000 ปีที่แล้วครับ  การระเบิดครั้งนี้รุนแรงมากจนดาวฤกษ์ดวงนั้นยุบตัวลงจนเป็นวัตถุ
ที่มีความหนาแน่นสูง คือ ดาวนิวตรอนดวงนี้เอง

Vela Pulsar นี้  มีการหมุนรอบตัวเองที่ค่อนข้างเร็วจากโมเมนตัมที่เกิดจากการระเบิดเมื่อครั้งก่อกำเนิดตัวมันเอง
โดยเป็น Pulsar ที่มีคาบสั้นเพียง 89.93 มิลลิวินาที  หรือมีรอบหมุนรอบตัวเองเร็วถึง 11.195 รอบ ต่อ วินาที

ภาพนี้คือภาพถ่ายในย่าน X-Ray แสดงถึง JET พลังงานสูงที่ฉีดออกมาจาก Vela Pulsar
จากภาพนี้  ดาวนิวตรอนเองจะมีขนาดเพียง 19 กิโลเมตร  ซึ่งแน่นอนว่าเราจะไม่เห็นแน่นอน
แต่ที่เห็นนี้คือฝุ่น gas พลังงานสูงที่ห้อมล้อมตัวดาวใว้  จนแผ่อาณาเขตออกไปหลายล้านกิโลเมตร

ตำแหน่งของ Vela Pulsar ในวงสีแดงครับ

ในคลิปนี้ คือภาพจริงของ Vela Pulsar กำลังฉีด JET พลังงานสูง
โดย JET ลำนี้มีความเร็วสูงถึง 70% ของความเร็วแสง และฉีดไปไกลนับสิบ ๆ ปีแสง
คลิปนี้บันทึกโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Chandra โดยบันทึกในย่าน X-Ray

2. Pulsar PSR B0531+21 ใน Crab Nebula (เนบิวล่าปู : M1 , NGC 1952)
ตัว Nebula นี้อยู่ในทิศทางกลุ่มดาววัว (constellation of Taurus) มีขนาดประมาณ 11 ปีแสง
และห่างจากโลก 6,500 ปีแสง และแสงปรากฏเดินทางถึงโลกประมาณปี ค.ศ.1054
Crab Nebula นี้น่าสนใจมากเพราะใจกลางเศษซากจากการระเบิดของ Supernova อยู่
โดยเป็นดาวนิวตรอนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 กิโลเมตร หมุนรอบตัวเองเร็ว 30 รอบต่อวินาที
Crab Nebula นี้เป็นวัตถุทางดาราศาสตร์ชิ้นแรกในประวัติศาสตร์ที่ระบุได้ว่าเกิดจาก Supernova

ภาพของ Crab Nebula

ภาพของ Pulsar PSR B0531+21 ในภาพซ้อนกันของ 2 ย่านแสง คือ ย่าน X-ray และย่าน Optical

3. Pulsar PSR J0437-4715  เป็นดาวนิวตรอนที่อยู่ห่างจากเราไป 510 ปีแสง  ในทิศทางกลุ่มดาวขาตั้งภาพ
Pulsar ดวงนี้ถือเป็น pulsar สว่างที่ใกล้ที่สุดในขณะนี้ครับ  มันมีมวล 1.8 เท่าของดวงอาทิตย์ และหมุนรอบตัวเอง
ด้วยความเร็ว 173.7 รอบ/วินาที  ที่พิเศษคือ pulsar ดวงนี้มีดาวฤกษ์ที่โคจรรอบกันด้วย  เป็นดาวฤกษ์ประเภท
แคระขาวมวลต่ำ  โคจรรอบกันทุก 5.75 วัน ด้วยวงโคจรที่กลมมากครับ

4. Pulsar PSR B1937+21  ดวงนี้อยู่ในทิศทางกลุ่มดาวหมาจิ้งจอก  ห่างจากเรา  11,700 ปีแสง
pulsar ดวงนี้มีความพิเศษตรงที่มันหมุนรอบตัวเองเร็วมากถึง 642 รอบ/วินาที  ซึ่งรอบหมุนเร็วได้ขนาดนี้
เกินกว่าที่นักดาราศาสตร์เคยคาดใว้  ซึ่งคาดว่าการที่สามารถหมุนเร็วขนาดนี้ได้อาจได้รับอิทธิพลจาก
ดาวฤกษ์ที่โคจรรอบกันก็ได้

5. Pulsar PSR J1748-2446ad  ดวงนี้อยู่ในทิศทางกลุ่มดาวคนยิงธนู  ห่างจากเราไป 18,000 ปีแสง
ดวงนี้มีความพิเศษตรงที่มันเป็น pulsar ที่หมุนเร็วที่สุด โดยหมุนรอบตัวเองเร็วถึง 716 รอบ/วินาที
หรือหากเทียบกับโลก  มันจะหมุนเร็วกว่าโลกถึง 62 ล้านเท่า !!  การหมุนเร็วขนาดนี้จะมีความเร็ว
ที่เส้น equator ของ pulsar ดวงนี้ถึง 70,000 กม./วินาที (24% ของความเร็วแสง)

เชิญฟังเสียงของการหมุนรอบตัวเองของ Pulsar ทั้ง 4 ดวง (รายการที่ 1 - 4) ครับ
http://navy007.net/Pulsar.html

จบแล้ว สวัสดีครับ