ทีมนักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจวัดปริมาณกำมะถันในพื้นที่ระหว่างดวงดาว (Interstellar Medium) ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ XRISM ได้เป็นครั้งแรก ผ่านการใช้รังสีเอกซ์จากดาวฤกษ์คู่ในการสังเกตการณ์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ XRISM ของญี่ปุ่น ซึ่งร่วมด้วยกับ NASA และ ESA ยังคงสร้างความมหัศจรรย์ใหม่ ๆ ได้อย่างไม่รู้จบ ล่าสุดได้มีการนำไปใช้ตรวจวัดปริมาณกำมะถันที่ล่องลอยอยู่ในอวกาศลึกของพื้นที่ระหว่างดวงดาว ผ่านการใช้รังสีเอกซ์ที่ปลดปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์ระบบคู่ ซึ่งการศึกษาในครั้งนี้สามารถตรวจวัดกำมะถันที่อยู่ในสถานะของแข็งและก๊าซโดยตรงจากพื้นที่ระหว่างดวงดาวได้เป็นครั้งแรก

ภาพถ่ายของ GX 340+0 โดยภาพถ่ายนี้เกิดจากการรวมข้อมูลจากย่านอินฟราเรด แสงที่ตามองเห็น และรังสีเอกซ์ โดย GX 340+0 จุดที่ใช้ในการศึกษานั้นอยู่ที่จุดสีฟ้ากึ่งกลางของภาพ ภาพจาก NASA

กำมะถันถือว่าเป็นหนึ่งในธาตุที่สำคัญต่อชีวิตบนโลก ร่างกายของสิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องใช้กำมะถันเพื่อให้ระบบต่าง ๆ ภายในร่างกายสามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์ ธาตุนี้จึงอาจจะเป็นอีกหนึ่งปัจจัยในการก่อกำเนิดของชีวิตภายนอกอวกาศอื่นด้วยเช่นกัน กำมะถันเป็นธาตุที่สามารถเปลี่ยนแปลงสถานะกลับไปกลับมาระหว่างของแข็งและก๊าซได้โดยง่าย นักวิทยาศาสตร์จึงคาดการณ์ว่าเป็นไปได้ที่จะพบธาตุกำมะถันในสองสถานะนี้ในอวกาศ

ในอดีตเคยมีการตรวจพบกำมะถันในสถานะก๊าซภายในสสารระหว่างดวงดาวด้วยการใช้รังสีอัลตราไวโอเลต แต่เมื่อเข้าไปในบริเวณที่มีความหนาแน่นของสสารระหว่างดวงดาวมากขึ้น เช่น เมฆโมเลกุลที่เป็นแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ กำมะถันในรูปก๊าซนั้นจะหายไปอย่างรวดเร็ว นักวิทยาศาสตร์จึงสันนิษฐานว่ากำมะถันอาจจะควบแน่นกลายเป็นของแข็งหรืออาจจะรวมตัวกับน้ำแข็งหรือธาตุอื่น ๆ

ภาพวาดของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ XRISM ภาพจาก NASA

หลักการในการศึกษาในครั้งนี้เหมือนกับการฉายรังสีเอกซ์เพื่อตรวจร่างกายที่แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์จะอยู่ด้านหลังของสิ่งที่ต้องการศึกษา เพื่อให้รังสีเอกซ์เดินทางทะลุผ่าน โดยแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ในครั้งนี้คือระบบดาวคู่ GX 340+0 ซึ่งอยู่ห่างออกไปกว่า 35,000 ปีแสงในกลุ่มดาวแมงป่องทางซีกฟ้าใต้ โดยใช้เครื่องมือ Resolve บน XRISM นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดพลังงานของรังสีเอกซ์จาก GX 340+0 และพบว่ามีกำมะถันในทั้งรูปก๊าซและของแข็ง ซึ่งอาจผสมอยู่กับเหล็ก

นักวิจัยได้กล่าวว่า เคมีของสสารระหว่างดวงดาวที่พวกเขาได้ทำการศึกษานั้นแตกต่างจากเคมีของกำมะถันบนโลก พวกเขาจึงได้ทดลองผสมกำมะถันกับเหล็กเพื่อจำลองสิ่งที่ได้จากที่ XRISM สังเกตได้ ซึ่งอาจจะต้องใช้เวลาอีกสักพักใหญ่กว่าที่จะสรุปโครงสร้างของสสารระหว่างดวงดาวที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบนี้ได้

ภาพถ่ายของเซนเซอร์แคลอรีมิเตอร์ Resolve ที่เป็นเครื่องมือหลักในการศึกษาในครั้งนี้ ภาพจาก NASA

สารประกอบกำมะถัน-เหล็กมักพบในอุกกาบาต นักวิทยาศาสตร์จึงเชื่อว่ากำมะถันอาจกลายเป็นของแข็งในเมฆโมเลกุลโดยรวมตัวกับเหล็ก และเคลื่อนที่ผ่านอวกาศในรูปแบบของสารประกอบ โดยสารประกอบที่อาจตรงกับข้อมูลของ XRISM ได้มีการนำเสนอว่าอาจจะเป็น ไพร์โรไทต์ (Pyrrhotite) ทรอยไลต์ (Troilite) และไพไรต์ (Pyrite) หรือที่รู้จักกันว่า “ทองของคนโง่” (Fool’s Gold) เนื่องจากมีสีเหลืองแวววาวคล้ายทองคำจนนักขุดทองในสมัยก่อนเข้าใจผิด และทีมวิจัยยังใช้ข้อมูลจากระบบดาวคู่ X-ray อีกหนึ่งระบบคือ 4U 1630-472 เพื่อช่วยยืนยันผลการค้นพบของสสารระหว่างดวงดาวนี้ด้วย

แม้ว่าการศึกษาและตรวจจับกำมะถันจากสสารระหว่างดวงดาวด้วยรังสีเอกซ์ครั้งนี้จะไม่ใช่ครั้งแรกเพราะเคยมีการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราในการศึกษามาแล้วก่อนหน้านี้ แต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศ XRISM ก็สามารถให้ความละเอียดและคุณภาพของข้อมูลที่มีคุณภาพสูงอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

นักดาราศาสตร์ใช้กล้องฯ XRISM วัดปริมาณกำมะถันระหว่างดวงดาว