น้ำตกบนดวงอาทิตย์

นักถ่ายภาพดาราศาสตร์พบปรากฏการณ์ประหลาดบนดวงอาทิตย์ ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับน้ำตก ที่มีความสูงมากกว่า 100,000 กิโลเมตร

ภาพพลาสมาที่มีลักษณะคล้ายกับน้ำตกบนดวงอาทิตย์

(ที่มาภาพ: Eduardo Schaberger Poupeau)

ภาพปรากฏการณ์คล้ายกับน้ำตกบนดวงอาทิตย์นี้ บันทึกเมื่อวันที่ 9 มีนาคม ค.ศ. 2023 ผ่านกล้องถ่ายภาพชนิดพิเศษ โดยนักถ่ายภาพดาราศาสตร์ชาวอาเจนตินา ชื่อว่า Eduardo Schaberger Poupeau ซึ่งเขาสังเกตเห็นความประหลาดนี้ได้ภายหลังจากที่อัพโหลดภาพลงคอมพิวเตอร์เรียบร้อยแล้ว และพบว่าภาพของเขาที่ได้นั้น มีความละม้ายคล้ายกับน้ำตกที่อยู่บนดวงอาทิตย์เสียจริง ๆ

ในทางวิชาการเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า Polar Crown Prominence หรือ PCP เป็นปรากฏการณ์บนดวงอาทิตย์ที่มีลักษณะคล้ายกับสายน้ำที่กำลังตกลงพื้น มีชื่อเรียกกันเล่น ๆ ว่า Plasma Waterfalls หรือน้ำตกพลาสมา

PCP เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นปกติบนดวงอาทิตย์ และมักจะเกิดขึ้นถี่ขึ้นเมื่อเข้าใกล้วันครบรอบวัฏจักรสุริยะ (ทุก ๆ 11 ปี โดยประมาณ) ที่เรียกว่า Solar Maximum เช่นเดียวกับปรากฏการณ์ดวงอาทิตย์ที่เกี่ยวข้องกับพลาสมาอื่น ๆ

การเกิด PCP มีความคล้ายกับการเกิดเปลวสุริยะ ซึ่งเป็นผลมาจากความไม่สม่ำเสมอของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ ทำให้พลาสมาซึ่งเป็นแก๊สที่แตกตัวเป็นไอออน เกิดการพวยพุ่งออกจากพื้นผิวดวงอาทิตย์ โดย PCP มักจะเกิดขึ้นใกล้กับบริเวณขั้วของดวงอาทิตย์ทั้งขั้วเหนือและขั้วใต้ประมาณละติจูดที่ 60 - 70 องศา ซึ่งครั้งนี้คาดว่าพลาสมาพุ่งสูงขึ้นไปจากผิวดวงอาทิตย์ถึง 100,000 กิโลเมตรเลยทีเดียว

ถึงแม้ว่า PCP จะมีลักษณะคล้ายกับการตกของกระแสน้ำที่น่าจะไหลได้อย่างสม่ำเสมอ แต่การตกของพลาสมาภายใน PCP แต่ละจุดนี้ ไม่ได้เป็นการตกอย่างอิสระเหมือนน้ำตกบนโลก เพราะมันเกี่ยวเนื่องกับความเข้มของสนามแม่เหล็กในแต่ละตำแหน่ง ส่งผลให้พลาสมาพุ่งด้วยความเร็วได้สูงสุดถึง 36,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งเร็วเกินกว่าที่ผู้เชี่ยวชาญคำนวณได้จากความเข้มของสนามแม่เหล็กเสียอีก ซึ่งยังเป็นปริศนาที่นักวิจัยพยายามหาคำตอบกันอยู่

ภาพ PCP (ในวงกลม) ซึ่งถ่ายเมื่อวันที่ 10 มีนาคม ค.ศ.2023 โดยหอสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ Solar Dynamics Observatory ของนาซา

(ที่มาภาพ: NASA/SDO)

งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการชื่อ Frontiers in Physics เมื่อปี ค.ศ. 2021 ระบุว่า PCP มีขั้นตอนการเปลี่ยนแปลง 2 ระยะหว่างการปะทุ ได้แก่ “ระยะเชื่องช้า” เป็นช่วงที่พลาสมาพุ่งขึ้นจากผิวดวงอาทิตย์อย่างช้า ๆ และ “ระยะรวดเร็ว” เป็นช่วงที่พลาสมาถูกสนามแม่เหล็กเร่งให้พุ่งขึ้นไปที่ตำแหน่งสูงสุด ซึ่งมีความเป็นไปได้ว่าความเร็วของพลาสมาที่เกินขีดจำกัดอาจเกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้ อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ยังคงต้องวิจัยเพิ่มเติมกันต่อไปเพื่อบ่งชี้เหตุผลให้ได้อย่างชัดเจน

ภาพเคลื่อนไหวปรากฏการณ์ PCP ที่แสดงให้เห็นถึงการเคลื่อนที่ขึ้นและการตกลงของพลาสมา เมื่อวันที่ 30 พฤศจิกายน ค.ศ.2006

(ที่มาภาพ: NASA)

นักฟิสิกส์ดวงอาทิตย์สนใจปรากฏการณ์พวยพุ่งของพลาสมาบนดวงอาทิตย์ เนื่องจากเป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยมวลสารบนชั้นโคโรนา หรือ Coronal Mass Ejections (CME) ซึ่งเป็นพลาสมามวลมหาศาลที่หลุดออกมาจากชั้นบรรยากาศดวงอาทิตย์ ขณะที่ PCP จะเป็นพลาสมาที่ถูกสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ยึดเหนี่ยวเอาไว้ ทำให้พลาสมาที่พวยพุ่งออกมา ตกวนกลับไปกลับมาสู่พื้นผิวของตัวมันเอง ไม่ได้หลุดออกจากชั้นบรรยากาศ จึงเป็นที่สนใจต่อนักฟิสิกส์นิวเคลียร์

จากกระบวนการเกิด PCP นี้ หากเราศึกษาข้อมูลในเชิงลึกให้มากขึ้นต่อไปอีก อาจช่วยให้เราสามารถปรับปรุงการทดลองเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบฟิวชัน ที่เป็นพลังงานสะอาด และเป็นไปได้ว่าในอนาคตจะมาทดแทนพลังงานจากฟอสซิลที่เรากำลังใช้อยู่ในปัจจุบันนี้ก็เป็นได้