นักดาราศาสตร์ไทยร่วมค้นพบพัลซาร์ใหม่ 15 ดวง วางรากฐานในการสำรวจและค้นหาดาวนิวตรอนด้วยคลื่นวิทยุ
ดร. ติณณ์ ทองมีอาคม นักดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ NARIT ร่วมกับนักดาราศาสตร์นานาชาติกลุ่ม Transients and Pulsars with MeerKAT (TRAPUM) ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ MeerKAT ค้นพบพัลซาร์ใหม่ 15 ดวง จากการสำรวจแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเฟอร์มี (Fermi Gamma-ray Space Telescope) รวมถึงพบพัลซาร์มิลลิวินาทีชนิด "พัลซาร์แมงมุม" ซึ่งเป็นระบบดาวคู่หายาก นำมาใช้ศึกษาด้านฟิสิกส์ และวิวัฒนาการของดวงดาวในขั้นต่อไป อีกทั้งยังชี้ว่า ช่วงคลื่นวิทยุย่าน Ultra High Frequency (UHF) มีประสิทธิภาพในการค้นหาพัลซาร์ที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลของ Fermi มากกว่า L Band วางรากฐานสำคัญสู่การสำรวจพัลซาร์ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่อย่าง SKA ในอนาคต งานวิจัยดังกล่าวตีพิมพ์ในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society เมื่อวันที่ 27 กุมภาพันธ์ 2569
🔶 พัลซาร์คืออะไร
พัลซาร์ (pulsar) คือดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็ว และปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาเป็นลำแสง ลักษณะคล้ายไฟประภาคาร คลื่นที่ตรวจพบได้ส่วนมากเป็นคลื่นวิทยุ เมื่อสังเกตการณ์จากบนโลก เราจะได้รับสัญญาณที่เป็นจังหวะ (pulse) ซ้ำไปมา จึงเรียกวัตถุประเภทนี้ว่า "พัลซาร์"
🔶 เริ่มต้นจากแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาที่ระบุชนิดไม่ได้
การค้นพบครั้งนี้ เริ่มจากเลือกตำแหน่งที่มีโอกาสสูงที่จะพบพัลซาร์ โดยใช้ข้อมูลแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาที่ไม่สามารถระบุได้แน่ชัด (unidentified gamma-ray sources หรือ UnIDs) จาก the Fourth Fermi-LAT Source Catalogue (4FGL) ซึ่งมาจากอุปกรณ์ Large Area Telescope (LAT) บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศเฟอร์มีขององค์การ NASA เนื่องจาก UnIDs บางแหล่ง มีลักษณะการปล่อยสัญญาณคล้ายพัลซาร์ แต่ไม่พบสัญญาณแบบเป็นจังหวะ ที่ยืนยันได้ว่าเป็นพัลซาร์ งานวิจัยนี้จึงใช้การศึกษาช่วงคลื่นวิทยุมาช่วยค้นหา
🔶 ความร่วมมือ TRAPUM และกล้องวิทยุ MeerKAT จนค้นพบพัลซาร์ใหม่ 15 ดวง
กลุ่ม TRAPUM เป็นความร่วมมือระหว่างนักดาราศาสตร์นานาชาติ มีเป้าหมายหลักคือค้นหาและศึกษาวัตถุชั่วคราว (transient) และพัลซาร์ (pulsar) โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ MeerKAT ของหอสังเกตการณ์ ดาราศาสตร์วิทยุแอฟริกาใต้ (SARAO) เป็นเครื่องมือหลัก กล้องดังกล่าวเป็นหนึ่งในกล้องโทรทรรศน์ที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุดในปัจจุบัน ประกอบด้วยจานรับสัญญาณขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 13.5 เมตร จำนวน 64 จาน ตั้งกระจายกันอยู่กลางทะเลทราย
งานวิจัยนี้ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ MeerKAT ชี้ไปยังตำแหน่งที่คาดว่าจะเจอพัลซาร์ จาก UnIDs จำนวน 79 แหล่ง จนสามารถค้นพบพัลซาร์ใหม่ได้ 15 ดวง ในจำนวนนี้เป็นพัลซาร์ปกติ 6 ดวง และเป็นพัลซาร์มิลลิวินาที (millisecond pulsar หรือ MSP) จำนวน 9 ดวง ซึ่งหมุนรอบตัวเองได้หลายร้อยรอบต่อวินาที
เมื่อค้นพบพัลซาร์ในช่วงคลื่นวิทยุแล้ว ได้จับเวลาพัลซาร์ (pulsar timing) เพื่อหาค่าต่าง ๆ และใช้ผลลัพธ์การจับเวลา (timing solution) ที่บ่งบอกถึงลักษณะของพัลซาร์และวงโคจร เป็นจุดตั้งต้นในการค้นหาพัลซาร์ในช่วงคลื่นรังสีแกมมา โดยใช้ข้อมูล เดิมจาก LAT ผลการวิเคราะห์พบว่า พัลซาร์มิลลิวินาที 9 ดวงนี้ มี 7 ดวง ที่ตรวจพบได้ในช่วงคลื่นวิทยุและรังสีแกมมา ยืนยันว่าพัลซาร์เหล่านี้ปล่อยสัญญาณทั้งสองช่วงคลื่น นอกจากนี้ ได้จับเวลาพัลซาร์ช่วงคลื่นวิทยุและรังสีแกมมาร่วมกัน (joint pulsar timing) เพื่อทำให้สามารถศึกษาวงโคจรได้ละเอียดยิ่งขึ้น และพบว่ามี 6 ดวงที่เป็นพัลซาร์ชนิดพิเศษที่เรียกว่า "พัลซาร์แมงมุม"
พัลซาร์แมงมุม (spider pulsar) คือพัลซาร์มิลลิวินาทีในระบบดาวคู่ ที่มีดาวคู่ขนาดเล็กมาก เกิดจากการที่พัลซาร์ดูดกลืนหรือเป่ามวลของดาวคู่ออก เปรียบได้กับแมงมุมบางชนิดกินคู่ของมัน พัลซาร์แมงมุม แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ พัลซาร์แมงมุมแม่ม่ายดำ (black-widow pulsar) และพัลซาร์แมงมุมหลังแดง (redback pulsar) จำแนกได้จากมวลของดาวคู่ ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ทั่วโลกพบพัลซาร์แมงมุมประมา ณ 80 ดวงเท่านั้น การค้นพบครั้งนี้จึงถือเป็นการค้นพบใหม่ ที่จะช่วยเพิ่มจำนวนตัวอย่างสำหรับศึกษาวิวัฒนาระบบดาวคู่ประเภทดังกล่าว
🔶 ใช้ UHF เวิร์คกว่า L band สำหรับค้นหาพัลซาร์มิลลิวินาทีที่เกี่ยวข้องกับ Fermi
การศึกษาครั้งนี้ยังได้เปรียบเทียบย่านความถี่ที่เหมาะสมระหว่างย่าน UHF และ L band สำหรับนำมาใช้ค้นหาพัลซาร์ พบว่า UHF เหมาะแก่การค้นหาพัลซาร์มิลลิวินาทีที่เกี่ยวข้องกับ Fermi มากกว่า การวิจัยนี้จึงถือเป็นการวางรากฐานสำหรับการค้นหาพัลซาร์ในอนาคต โดยเฉพาะการใช้งานกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดยักษ์ Square Kilometre Array (SKA) ของหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุ Square Kilometre Array Observatory (SKAO) ที่มีพื้นที่รับสัญญาณรวมถึง 1 ตารางกิโลเมตร และกำลังจะกลายมาเป็นหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุที่ใหญ่สุดในโลก
องค์ความรู้ที่ได้จากงานว ิจัยดังกล่าวนอกจากวิธีการหา การระบุตำแหน่ง และการเลือกใช้คลื่นความถี่ย่านที่เหมาะสมในการหาพัลซาร์แล้ว การค้นพบพัลซาร์ดังกล่าวยังนำมาซึ่งการศึกษาเชิงลึกในด้านฟิสิกส์ เพื่อขยายขอบเขตความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับวิวัฒนาการของพัลซาร์ในเอกภพได้มากยิ่งขึ้น
อ้างอิง:
[1] MNRAS: https://doi.org/10.1093/mnras/stag406
[2] arXiv: https://arxiv.org/abs/2602.20811
จากประสบการณ์การติดตามงานวิจัยและข่าวสารด้านดาราศาสตร์ ผมเห็นว่าการค้นพบพัลซาร์ใหม่ถึง 15 ดวงครั้งนี้ถือเป็นก้าวสำคัญของวงการดาราศาสตร์ไทยและระดับสากลอย่างมาก พัลซาร์ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนที่หมุนด้วยความเร็วสูงและปล่อยคลื่นแม่เหล็กในรูปแบบสัญญาณเป็นจังหวะ มีบทบาทสำคัญในการศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับฟิสิกส์ของดาวหนาแน่นและวิวัฒนาการของระบบดาวคู่ การใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ MeerKAT ที่ตั้งอยู่ในทะเลทรายแอฟริกาใต้ โดยเฉพาะการชี้เป้าไปยังแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาที่ไม่ทราบแหล่งที่มา (UnIDs) ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเฟอร์มี ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการค้นพบ นอกจากนี้ การเปรียบเทียบการใช้ช่วงคลื่นวิทยุระหว่าง UHF กับ L Band พบว่าคลื่นย่าน UHF ทำงานได้ดีกว่าในการตรวจจับพัลซาร์มิลลิวินาทีที่เกี่ยวข้องกับแหล่งรังสีแกมมา ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญที่จะช่วยวางแผนการวิจัยในอนาคต ในฐานะผู้ที่ติดตามด้านนี้มาอย่างใกล้ชิด ผมตื่นเต้นกับการค้นพบพัลซาร์แมงมุม (spider pulsar) ซึ่งเป็นระบบดาวคู่หายากมาก ช่วยเปิดโอกาสศึกษาวิวัฒนาการของดาวที่ซับซ้อนและกลไกการดูดกลืนมวลในระบบดาวคู่ นอกจากนี้การเพิ่มจำนวนตัวอย่างพัลซาร์แมงมุมจะช่วยให้นักวิจัยสามารถวิเคราะห์และทำความเข้าใจพัลซาร์ประเภทนี้ได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น ผมเชื่อว่างานวิจัยนี้ไม่เพียงแค่เพิ่มพูนความรู้เกี่ยวกับจักรวาลเท่านั้น แต่ยังเป็นการเตรียมพร้อมด้านเทคนิคและวิธีวิทยาสำหรับการใช้งานกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดยักษ์ SKA ซึ่งจะเป็นเครื่องมือสำคัญในการสำรวจอวกาศในอนาคตอันใกล้ ทำให้เราได้เรียนรู้และค้นพบข้อมูลใหม่ๆ ที่ลึกซึ้งขึ้นไปอีกระดับในวงการดาราศาสตร์โลกและสากล
