ภาพดวงอาทิตย์ถ่ายโดยยานอวกาศ
ภาพดวงอาทิตย์ถ่ายโดยยานอวกาศ
ช้างแวน (Changvan) คือเครื่องตรวจวัดนิวตรอน ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ได้รับการผลิตจากทีมนักวิจัยจากภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ร่วมกับนักวิจัยจากหลากหลายสถาบัน เพื่อสร้างเครื่องตรวจวัดนิวตรอนสำหรับล่องไปยังทวีปแอนตาร์กติกาพร้อมกับเรือสำรวจวิจัย “เซว่หลง” (Xue Long) หรือ “เรือมังกรหิมะ” จากสถาบันวิจัยขั้วโลกแห่งจีน (Polar Research Institute of China : PRIC)
การเดินทางนี้เกิดขึ้นในช่วงคาบเกี่ยวฤดูร้อนของทวีปแอนตาร์กติกาในช่วงปี 2018-2019 ซึ่งเหมาะสมกับการเดินทางไปยังขั้วโลกใต้ด้วยเรือตัดน้ำแข็งของโครงการวิจัยทางวิทยาศาสตร์จากทั่วทุกมุมโลก คณะเดินทางได้ออกเรือจากท่าเรือเซี่ยงไฮ้ ลัดเลาะลงไปตามแผ่นดินต่าง ๆ จนไปถึงสถานีวิจัยจงซาน (Zhongshan) ซึ่งตั้งอยู่บริเวณชายฝั่งของทวีปแอนตาร์กติกา
อุปกรณ์ตรวจจับนิวตรอนภายใน “ช้างแวน” จะเริ่มเก็บข้อมูลของอนุภาคนิวตรอนตั้งแต่เริ่มต้นออกเดินทางจากท่าเรือเซี่ยงไฮ้จนไปถึงทวีปแอนตาร์กติกา และเดินทางกลับด้วยเรือลำเดียวกันจนถึงท่าเรือเซี่ยงไฮ้ เพื่อนำข้อมูลของระดับพลังงานนิวตรอนที่ตรวจจับได้จากระดับละติจูดที่เปลี่ยนแปลงไปมาวิเคราะห์ผล
คณะนักวิจัยได้นำข้อมูลจากเครื่องตรวจวัดนิวตรอนที่มีการเดินทางลักษณะเดียวกันตั้งแต่ปี 1994-2007 เข้ามาใช้ในการวิเคราะห์ผลร่วมด้วย ซึ่งช่วงเวลา 13 ปีดังกล่าว ครอบคลุมช่วงวัฏจักรของดวงอาทิตย์ โดยสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์เกิดการกลับขั้วในปี 2000 (ก่อนปี 2000 สนามแม่เหล็กมีขั้วบวก และหลังปี 2000 สนามแม่เหล็กมีขั้วลบ) การเก็บข้อมูลของช้างแวนมีความพิเศษตรงที่การเดินทางอยู่ในช่วง Solar Minimum (ดวงอาทิตย์มีกิจกรรมน้อยที่สุด) ของปี 2019 และอยู่ในช่วงของสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์มีขั้วบวก ทำให้นักวิจัยมีข้อมูลพิเศษในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมในสองปีการสำรวจที่อยู่ใน Solar Minimum เดียวกันและขั้วสนามแม่เหล็กเดียวกัน ซึ่งไม่เคยมีใครศึกษามาก่อน รวมถึงข้อมูลของช้างแวนช่วยยืนยันผลการทดลองก่อนหน้าในการศึกษาการตัดข้ามของสเปกตรัมของสองปีการสำรวจที่อยู่ในช่วง Solar Minimum แต่ขั้วของสนามแม่เหล็กต่างกันอีกด้วย
ดวงอาทิตย์นั้นมีวงจรกิจกรรมของดวงดาวที่เป็นวัฏจักร นักวิทยาศาสตร์ทราบแล้วว่าดวงอาทิตย์มีวัฏจักรที่จะมีการสลับขั้วของสนามแม่เหล็กตัวเองทุก ๆ 11 ปี การสลับกันระหว่างขั้วเหนือและขั้วใต้ของดวงอาทิตย์จะทำให้สนามแม่เหล็กที่ปั่นป่วนของดวงอาทิตย์ปั่นป่วนหนักยิ่งขึ้น ส่งผลทำให้พื้นผิวไม่เสถียรและเกิดจุดดำบนดวงอาทิตย์มากยิ่งขึ้น ช่วงที่ความไม่เสถียรเกิดขึ้นมากเราเรียกว่า Solar Maximum และช่วงที่ไม่ได้มีการสลับขั้วของดวงอาทิตย์ทำให้สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ไม่มีความปั่นป่วน จุดดำบนดวงอาทิตย์จึงน้อยลง ช่วงเวลาที่สงบสุขนี้เรียกว่า Solar Minimum
ในช่วงปี 2018-2020 เป็นช่วง Solar Minimum อย่างพอดิบพอดี ซึ่งเป็นช่วงที่ดวงอาทิตย์มีกิจกรรมเกิดขึ้นบนพื้นผิวน้อย เครื่องตรวจจับนิวตรอนของ “ช้างแวน” ได้ตรวจวัดระดับนิวตรอนที่มาจากทั้งดวงอาทิตย์และจากภายนอกระบบสุริยะที่อาจมาจากนอกกาแลกซีของเรา จากข้อมูลพบว่าในช่วงเวลาที่มันได้ตรวจวัดนั้น คือช่วงเวลาที่พบจำนวนของนิวตรอนจากนอกระบบสุริยะของเราเป็นจำนวนมาก เมื่อเทียบกับช่วงเวลาที่มี Solar Maximum และไม่มีการเปลี่ยนแปลงของช่วงพลังงานของนิวตรอนที่มาจากดวงอาทิตย์ อีกทั้งยังเป็นการยืนยันว่าช่วงเวลาที่อยู่ใน Solar Minimum ดวงอาทิตย์ไม่มีการสลับขั้วของสนามแม่เหล็ก การนำข้อมูลเก่าจากการเดินทางเมื่อหลายปีก่อนมาวิเคราะห์ร่วมด้วย ยังนับเป็นการยืนยันผลการวิจัยอีกทางหนึ่ง
ในช่วงเวลาที่เกิด Solar Maximum เป็นช่วงเวลาที่น่าสนใจแต่ก็แฝงด้วยอันตรายเช่นกัน เนื่องจากช่วงที่ความปั่นป่วนสูง ดวงอาทิตย์จะคายพลังงานภายในตัวมันออกมาเพื่อรักษาเสถียรภาพของตัวเองไว้ เกิดเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “พายุสุริยะ” ซึ่งอาจส่งผลต่อการใช้ชีวิตประจำวันของมนุษย์ได้ เช่น ไฟฟ้าดับ ท่อส่งน้ำมันรั่ว หรือ GPS ไม่สามารถใช้งานได้เนื่องจากดาวเทียมจำเป็นต้องหยุดการทำงาน และอาจทำให้เกิดการสูญเสียโครงสร้างพื้นฐานในด้านระบบพลังงานและการโทรคมนาคมได้ หากไม่มีการวางแผนรับมือเกี่ยวกับพายุสุริยะและกิจกรรมของดวงอาทิตย์ที่ดีพอ
เนื่องจากช่วงเวลาของคาบวัฏจักรหนึ่งรอบของดวงอาทิตย์กินระยะเวลายาวนาน การศึกษาวิจัยดวงอาทิตย์จึงดำเนินไปได้ช้า องค์ความรู้ที่ดูเหมือนซ้ำซากจำเจนั้นจึงเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากเป็นการยืนยันว่าองค์ความรู้ที่เรามีอยู่นั้นถูกต้อง อันจะเป็นรากฐานสำคัญสำหรับการศึกษาเพื่อต่อยอดต่อไป การวิจัยเกี่ยวกับดวงอาทิตย์ในครั้งนี้จึงถือว่าเป็นองค์ความรู้ที่สำคัญต่อการเดินทางของมนุษยชาติอีกครั้งหนึ่ง
ที่มาข้อมูล: iopscience
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech