ในบรรดาเทห์ฟากฟ้าต่างๆ ที่มีอยู่ในจักรวาล เทห์ฟากฟ้าบางดวงมีความพิเศษมากเกินไปในการก่อตัวและลักษณะเฉพาะของมัน ในบรรดาเทห์ฟากฟ้าเหล่านี้เราพบพัลซาร์ หลายคนไม่ทราบ พัลซาร์คืออะไร หรือมีความเกี่ยวข้องอะไร ตามคำจำกัดความทั่วไปและเรียบง่าย พัลซาร์เป็นดาวนิวตรอนที่มีความหนาแน่นสูงและมีสนามแม่เหล็กสูง ซึ่งปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นพัลส์ปกติขณะที่มันหมุนรอบแกนของมัน
ในบทความนี้ เราจะบอกคุณว่าพัลซาร์คืออะไร มีรูปแบบอย่างไร ลักษณะเฉพาะ และความสำคัญ
พัลซาร์คืออะไร
พัลซาร์เป็นวัตถุทางดาราศาสตร์ประเภทหนึ่งที่มีขนาดกะทัดรัดและมีพลังสูงที่เรียกว่าดาวนิวตรอน ดาวนิวตรอนเป็นเศษซากที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งเป็นผลมาจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาไปสู่ดาวมวลมาก พัลซาร์จำเพาะสามารถสังเกตได้เมื่อแกนการหมุนของมันชี้เข้าหาโลกและปล่อยรังสีออกมาเป็นระยะๆ
ลักษณะเด่นที่สุดของพัลซาร์คือความสามารถในการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นจังหวะสม่ำเสมอ ตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงรังสีแกมมา พัลส์เหล่านี้เกิดจากการหมุนอย่างรวดเร็วของดาวนิวตรอนและสนามแม่เหล็กที่รุนแรงของมัน เมื่อพัลซาร์หมุน จะตรวจพบการแผ่รังสีของมันเป็นระยะๆ ทำให้เกิดสัญญาณที่ดูเหมือนจะ "เต้นเป็นจังหวะ" บนท้องฟ้า
การหมุนของพัลซาร์สามารถหมุนได้รวดเร็วอย่างไม่น่าเชื่อ โดยมีคาบตั้งแต่เสี้ยววินาทีไปจนถึงหลายวินาที การหมุนอย่างรวดเร็วนี้ยังส่งผลให้เกิดสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มข้นสูงมาก ซึ่งมีความเข้มข้นมากกว่าสนามแม่เหล็กของโลกถึงหลายพันล้านเท่า สนามแม่เหล็กอันเข้มข้นเหล่านี้สามารถส่งผลต่อการแผ่รังสีและการก่อตัวของลมอนุภาคพลังงานสูงรอบพัลซาร์ได้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในอวกาศได้ในบทความเกี่ยวกับ ภูเขาไฟขนาดใหญ่ของโลก.
วิธีการสร้าง
พัลซาร์ก่อตัวเมื่อดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ (มีมวลอย่างน้อย 3 เท่าของดวงอาทิตย์) ใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์จนหมดและระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา ในระหว่างการระเบิด แกนกลางของดาวจะยุบตัวภายใต้แรงโน้มถ่วง และถูกบีบอัดให้เป็นทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายกิโลเมตร ผลก็คือดาวมีความหนาแน่นสูงมาก ประมาณมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ แต่อัดแน่นจนกลายเป็นวัตถุขนาดเท่าเมือง
เนื่องจากการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม ดาวนิวตรอนจึงเริ่มหมุนอย่างรวดเร็ว (ในบางกรณีหลายร้อยครั้งต่อวินาที) หากดาวฤกษ์มีสนามแม่เหล็กแรง พลังงานแม่เหล็กที่เก็บอยู่ในสนามจะถูกแปลงเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งปล่อยออกมาในรูปของพัลส์แสงขณะที่ดาวหมุนรอบตัวเอง
พัลซาร์มีลักษณะเด่นหลายประการ เราสามารถพูดได้ในส่วนแรกว่าพวกมันปล่อยรังสีความยาวคลื่นที่สั้นมากเช่น รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา และบริเวณคลื่นวิทยุของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ประการที่สอง พัลส์มีความสม่ำเสมอและแม่นยำอย่างยิ่ง โดยมีคาบที่สามารถวัดได้ด้วยความแม่นยำอย่างยิ่ง ในที่สุด พัลซาร์ก็มีสนามแม่เหล็กแรงมาก อาจแรงกว่าสนามแม่เหล็กโลกหลายล้านเท่า
การค้นพบ
ตามรายงานของนิตยสารวิทยาศาสตร์ National Geographic ระบุว่า พัลซาร์ถูกค้นพบในช่วงปลายทศวรรษ 1960 ในปี 1967 โดยนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาชื่อ Jocelyn Bell และที่ปรึกษาของเธอ Antony Hewish ที่หอดูดาวดาราศาสตร์วิทยุ Mullard Shield ใกล้เมืองเคมบริดจ์ ความจริงก็คือพวกเขาพบกับแหล่งสัญญาณวิทยุที่ซ้ำทุกคืนในช่วงเวลาทำการ พวกเขามาจากที่เดียวกันบนท้องฟ้าและคิดว่าพวกเขากำลังติดต่อกับมนุษย์ต่างดาวเป็นครั้งแรก
นอกจากพัลซาร์จะเป็นวัตถุท้องฟ้าที่มีเอกลักษณ์และน่าสนใจแล้ว ยังเป็นดาวนิวตรอนที่มีความหนาแน่นและมีสนามแม่เหล็กสูงอีกด้วย โดยพัลซาร์จะแผ่รังสีเป็นพัลส์สม่ำเสมอในขณะที่หมุนรอบตัวเอง พวกมันเป็นผลจากการยุบตัวของดาวขนาดใหญ่กลายเป็นซูเปอร์โนวา และมีประโยชน์ในการศึกษาฟิสิกส์พื้นฐาน เช่น ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปและฟิสิกส์ของสสารหนาแน่น หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความเกี่ยวข้องของปรากฏการณ์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ คุณสามารถดูบทความเกี่ยวกับ ดาวเคราะห์น้อยเคปเลอร์และผลกระทบต่อดาราศาสตร์สมัยใหม่.
ความสำคัญของพัลซาร์
ดังที่เราได้เห็นแล้วว่า นอกเหนือจากการให้ข้อมูลอันมีค่าเกี่ยวกับฟิสิกส์สุดโต่งในจักรวาลแล้ว พัลซาร์ยังมีบทบาทสำคัญในการวิจัยทางดาราศาสตร์หลายแขนงอีกด้วย พื้นที่บางส่วนที่พัลซาร์มีความสำคัญ ได้แก่:
- ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป: พัลซาร์สามารถใช้เพื่อศึกษาผลกระทบของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ เช่น ความโค้งของกาลอวกาศรอบวัตถุขนาดใหญ่ การวัดเวลาการมาถึงของพัลส์อย่างแม่นยำขณะที่มันผ่านสนามโน้มถ่วงของดาวฤกษ์อื่นหรือวัตถุขนาดใหญ่ทำให้เราสามารถตรวจสอบการทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้
- เรื่องสุดขั้ว: พัลซาร์เป็นห้องปฏิบัติการทางธรรมชาติสำหรับการสำรวจสสารภายใต้สภาวะที่รุนแรง ความหนาแน่นและแรงกดดันอันมหาศาลในดาวนิวตรอนทำให้ข้อมูลเกี่ยวกับสสารในสถานะที่เราไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ในห้องปฏิบัติการบนพื้นโลกได้ ซึ่งรวมถึงโครงสร้างภายในของดาวนิวตรอนและคุณสมบัติของสสารหนาแน่นมาก
- การนำทางในอวกาศ: พัลซาร์ใช้ในการนำทางในอวกาศที่มีความแม่นยำสูง สัญญาณพัลซาร์พัลซาร์สามารถตรวจจับได้จากยานสำรวจอวกาศระยะไกล และใช้เป็น "บีคอน" ของจักรวาลเพื่อคำนวณตำแหน่งของยานในอวกาศอย่างแม่นยำ
- จักรวาลวิทยา: ดาวพัลซาร์ยังมีประโยชน์ในจักรวาลวิทยาด้วย สามารถใช้ศึกษามวลสารระหว่างดวงดาวและทำแผนที่การกระจายตัวของสสารในกาแลคซีของเราได้ นี่อาจให้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างและวิวัฒนาการของทางช้างเผือก นอกจากนี้ การศึกษาของคุณยังสามารถเสนอมุมมองเกี่ยวกับ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะถูกปราบปรามได้อย่างไร.
- การตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง: พัลซาร์บางตัวเรียกว่าพัลซาร์มิลลิวินาที มีความเสถียรของการเต้นเป็นจังหวะสูงเป็นพิเศษ สิ่งเหล่านี้สามารถใช้เป็นนาฬิกาจักรวาลที่แม่นยำในการทดลองตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง ช่วยยืนยันการมีอยู่ของคลื่นเหล่านี้ และเพื่อศึกษาปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ เช่น การควบรวมของหลุมดำ
- วิวัฒนาการของดาวฤกษ์: การศึกษาพัลซาร์และความสัมพันธ์ของพวกมันกับการระเบิดของซูเปอร์โนวาทำให้เราได้รับข้อมูลอันมีค่าเกี่ยวกับวิวัฒนาการและวงจรชีวิตของดาวมวลมาก สิ่งนี้ช่วยให้เราเข้าใจได้ดีขึ้นว่าดาวฤกษ์ประเภทต่างๆ ในจักรวาลก่อตัวและวิวัฒนาการอย่างไร
อย่างที่คุณเห็น พัลซาร์มีความสำคัญต่อนักดาราศาสตร์ เพราะให้ข้อมูลอันมีค่าเกี่ยวกับคุณสมบัติสุดขั้วของสสาร ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กเข้มข้น และพลวัตของดาวนิวตรอน ฉันหวังว่าข้อมูลนี้จะช่วยให้คุณเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับพัลซาร์คืออะไรและความสำคัญของมัน