กล้องโทรทรรศน์อวกาศไอซ์พี จับทิศทางสนามแม่เหล็กพัลซาร์สุดขั้วได้เป็นครั้งแรกของโลก

นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จครั้งยิ่งใหญ่ในการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศไอซ์พี (Imaging X-ray Polarimetry Explorer: IXPE) ของนาซา ในการวัดระยะและทิศทางของสนามแม่เหล็กโดยตรงจากดาวพัลซาร์ (Pulsar) รหัส PSR J1101−6101 ซึ่งตั้งอยู่ใจกลางเนบิวลาประภาคาร (Lighthouse Nebula) ได้เป็นครั้งแรก การค้นพบครั้งนี้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal เมื่อวันพฤหัสบดีที่ผ่านมา ช่วยเปิดเผยข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างของวัตถุอวกาศที่สุดขั้วในเอกภพ

ดาวพัลซาร์คือ ดาวนิวตรอน (Neutron Star) ชนิดหนึ่งที่มีสนามแม่เหล็กกำลังสูงและหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วที่น่าเหลือเชื่อ โดยพัลซาร์ดวงนี้หมุนเร็วถึง 16 รอบต่อวินาที ซึ่งดาวนิวตรอนเหล่านั้นคือซากแกนกลางของดาวฤกษ์มวลมากที่หลงเหลืออยู่หลังจากสิ้นอายุขัย แม้จะมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรา แต่กลับถูกอัดแน่นจนมีขนาดเทียบเท่ากับเมืองเมืองหนึ่งเท่านั้น ทำให้นักวิทยาศาสตร์มักใช้มันเป็นห้องปฏิบัติการตามธรรมชาติในการศึกษาฟิสิกส์สุดขั้ว โดยในการศึกษานี้ ทีมวิจัยได้พุ่งเป้าไปที่การตรวจวัดการสั่นของคลื่นแสงหรือที่เรียกว่า โพลาไรเซชัน (Polarisation) ของรังสีเอกซ์ (X-ray) ที่แผ่ออกมาจากส่วนขยายสองเส้นของพัลซาร์ ได้แก่ ส่วนที่เป็นเส้นใยยาว (Filament) และส่วนทางเดินสั้น (Trail) ที่เกิดจากอนุภาคความเร็วเกือบเท่าแสงพุ่งไปชนกับแก๊สในอวกาศจนเกิดคลื่นกระแทกรูปหัวเรือ (Bow shock)

ทีมนักดาราศาสตร์นำโดย แจ็ก ดินส์มอร์ (Jack Dinsmore) นักศึกษาระดับปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ได้ใช้เวลาเกือบ 18 วันในช่วงเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2568 ในการเก็บข้อมูลการเรียงตัวของสนามแม่เหล็กผ่านเทคนิคการวิเคราะห์ขั้นสูง เนื่องจากเนบิวลาแห่งนี้มีความริบหรี่อย่างมาก ผลการวิเคราะห์ยืนยันด้วยความเชื่อมั่นมากกว่าร้อยละ 99 ว่า สนามแม่เหล็กมีทิศทางขนานไปกับการไหลของอนุภาคตามแนวเส้นใยยาว ซึ่งตรงตามทฤษฎีที่เคยคาดการณ์ไว้ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2551 ว่าอนุภาคพลังงานสูงสามารถเล็ดลอดผ่านคลื่นกระแทกและไหลไปตามเส้นแรงสนามแม่เหล็กของกาแล็กซีได้จริง แต่ระดับของโพลาไรเซชันที่วัดได้กลับสูงเกินคาด ซึ่งบ่งชี้ว่าสนามแม่เหล็กในบริเวณดังกล่าวมีความปั่นป่วนต่ำกว่าที่แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ดั้งเดิมเคยคำนวณไว้

ความน่าทึ่งยังไม่หมดเพียงเท่านี้ เมื่อข้อมูลจากกล้องไอซ์พีระบุว่าสนามแม่เหล็กในรังสีเอกซ์มีทิศทางขนานไปกับส่วนทางเดินสั้น แต่ผลการสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นวิทยุกลับแสดงให้เห็นทิศทางของสนามแม่เหล็กที่ตั้งฉากกันอย่างสิ้นเชิง นิโคโล บุชเชียนตินี (Niccolò Bucciantini) จากสถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งชาติอิตาลี ร่วมอธิบายว่า ความขัดแย้งของทิศทางสนามแม่เหล็กระหว่างช่วงคลื่นวิทยุและรังสีเอกซ์นี้ เป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่าอนุภาคที่มีระดับพลังงานต่างกันจะอาศัยอยู่ในพื้นที่ที่แยกจากกันโดยสิ้นเชิงภายในระบบ และเป็นคำใบ้สำคัญว่ามีกลไกการเร่งความเร็วของอนุภาคที่แตกต่างกันมากกว่าหนึ่งรูปแบบกำลังทำงานอยู่ภายในพัลซาร์ดวงนี้ ซึ่งเป็นโจทย์ข้อใหม่ให้เหล่านักฟิสิกส์เร่งหาคำตอบต่อไป

ข้อมูลอ้างอิง: NASA/Michael Allen

• NASA Space Telescope Maps Magnetic Fields of ‘Lighthouse’ Pulsar