|
กลุ่มวิจัยดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น อรรุจี เหมือนวงศ์ *
รูปที่ 1 กลุ่มกาแลกซี Coma ในย่านแสงที่มองเห็น (ซ้าย) และย่านรังสีเอกซ์ (ขวา) (เครติตภาพ : Omar Lopez- ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับงานด้านดาราศาสตร์ ทั้งนี้สืบเนื่อง จากการบุกเบิกโดย ผศ.ดร. ขาว เหมือนวงศ์ ซึ่งท่านได้อุทิศตนให้กับงานในสาขาดาราศาสตร์อย่างมากมาย ทั้งด้านการสอน การบริการวิชาการให้กับประชาชน และการศึกษาค้นคว้าวิจัย หนึ่งในปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ที่สำคัญที่ทำให้ประชาชน ได้รู้จัก กลุ่มดาราศาสตร์ของมหาวิทยาลัยขอนแก่นอย่างมากนั้นได้แก่ผลงานการคำนวณการเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง เมื่อวันที่ 24 ตุลาคม 2538 ของท่านอาจารย์ สำหรับผู้ที่ได้มีโอกาสสัมผัสประสบการณ์ในวันดังกล่าวเชื่อแน่ว่าจะยังคงประทับใจอยู่อย่าง ไม่รู้ลืม กลุ่มวิจัยดาราศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยขอนแก่นเป็นกลุ่มขนาดเล็ก ปัจจุบันมีอาจารย์ประจำ 1 คน คือ ดร. อรรุจี เหมือนวงศ์ และมีนักศึกษาระดับปริญญาเอก 2 คน แนวทางการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่ประกอบด้วย 2 แนวทางด้วยกัน ได้แก่ ( 1 ) การศึกษาการใช้กลุ่มกาแลกซีเพื่อองค์ความรู้ทางเอกภพวิทยา และ ( 2 ) การศึกษาเมเซอร์ในบริเวณดาวเกิดใหม่ งานวิจัยทั้งสองเรื่องนี้ได้รับความร่วมมืออย่างดียิ่งจากนักวิจัยทั้งในและต่างประเทศ ซึ่งนับว่าเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยให้กลุ่ม วิจัยสามารถแลกเปลี่ยนทางวิชาการและผลักดันให้ผลิตงานวิจัยได้อย่างต่อเนื่อง ( 1 ) การศึกษาการใช้กลุ่มกาแลกซีเพื่อองค์ความรู้ทางเอกภพวิทยา กลุ่มกาแลกซีเป็นวัตถุที่มีความสำคัญยิ่งในการศึกษาวิจัยเอกภพ เพราะเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ในเอกภพที่สามารถนำมา ใช้เชื่อมต่อความเข้าใจทางด้านทฤษฎีและด้านการสังเกตการณ์ของนักเอกภพวิทยาได้วัตถุชนิดนี้ประกอบไปด้วยพลาสมาร้อน ซึ่งสามารถสังเกตได้ในย่านรังสีเอกซ์ (รูปที่ 1 ) แต่เนื่องจากรังสีเอกซ์ถูกดูดกลืนในชั้นบรรยากาศดังนั้นการสังเกตการณ์วัตถุ เหล่านี้จึงต้องใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์ การใช้กลุ่มกาแลกซีเพื่อการศึกษาเอกภพจึงจำเป็นต้องทราบคุณสมบัติทาง รังสีเอกซ์ของวัตถุเหล่านี้ นักทฤษฎีได้สร้างแนวความคิดเกี่ยวกับการเกิดโครงสร้างหรือกลุ่มกาแลกซีเหล่านี้โดยพิจารณา เฉพาะผลของความโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว ดังนั้นความร้อนที่เกิดขึ้นภายในกลุ่มกาแลกซีจึงมาจากการยุบตัวภายใต้ความ โน้มถ่วงเท่านั้น แต่ในการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์ในช่วงปี ค.ศ. 1990 เป็นต้นมา พบว่าคุณสมบัติ ทางรังสีเอกซ์ของพลาสมาในกลุ่มกาแลกซีนั้นไม่สามารถอธิบายได้จากแนวคิดดังกล่าว ทั้งนี้เนื่องจากเอนโทรปีในใจกลาง ของกลุ่มกาแลกซีนั้นมีค่าสูงมากกว่าที่ทฤษฎีนี้ได้ทำนายไว้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาผลทางความร้อนจากปรากฏการณ์ อื่นที่ไม่ใช่ผลของการยุบตัวภายใต้ความโน้มถ่วง ( non-gravitational heating ) จึงทำให้นักทฤษฎีหันมาให้ความสนใจเกี่ยว กับความร้อนที่เกิดจากแหล่งต่างๆ ภายในกลุ่มกาแลกซี ไม่ว่าจะเป็น การสูญเสียพลังงานของก๊าซร้อนที่เรียกว่า radiative cooling หรืออาจเกิดจากความร้อนจาก active galactic nuclei เป็นต้น โดยยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่ากระบวนการทางความร้อน แบบใดจะส่งผลต่อคุณสมบัติทางรังสีเอกซ์ในกลุ่มกาแลกซีมากกว่ากัน เนื่องจากปรากฏการณ์ดังกล่าวนี้มีความซับซ้อน จึงจำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์มาช่วยในการจำลองแบบ เพื่อศึกษาว่าปรากฏการณ์เหล่านี้จะส่งผลต่อคุณสมบัติทาง รังสีเอกซ์ของกลุ่มกาแลกซีอย่างไร กลุ่มดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยขอนแก่น ได้ร่วมมือกับกลุ่มวิจัย Virgo Supercomputing Consortium (http://www.virgo.dur.ac.uk) ซึ่งประกอบด้วยนักวิจัยจากนานาประเทศที่ใช้คอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงในการจำลอง แบบเอกภพเพื่อศึกษาวิวัฒนาการของเอกภพ (รูปที่ 2 ) ร่วมกับ Prof. Dr. Peter Thomas จาก University of Sussex และ Dr. Scott T. Kay จาก University of Oxford ประเทศสหราชอาณาจักร งานวิจัยชิ้นนี้ได้ศึกษาพบว่า การวิวัฒนาการ ของคุณสมบัติทางรังสีเอกซ์ของกลุ่มกาแลกซีมีความแตกต่างกัน ขึ้นกับปรากฏการณ์ทางความร้อนที่นำมาพิจารณาในการ ก่อตัวของกลุ่มกาแลกซีในแบบจำลอง แต่การที่จะสรุปว่าแบบจำลองชนิดใดจะมีความถูกต้องนั้น จะต้องตรวจสอบคุณสมบัติ รังสีเอกซ์ของกลุ่มกาแลกซีที่จำลองได้ เทียบกับ การสังเกตการณ์จริงจากการสำรวจเอกภพ หนึ่งในโครงการสำรวจ ที่จะศึกษากลุ่มกาแลกซีที่เรดชิฟท์ต่างๆ ได้แก่ โครงการ XMM Cluster Survey (XCS; http://www.xcs-home.org) ผลจากการสังเกตการณ์ประกอบกับงานวิจัยนี้จะได้นำมาสร้างองค์ความรู้เกี่ยวกับการเกิดโครงสร้างและฟิสิกส์ภายในกลุ่ม กาแลกซี ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อนักเอกภพวิทยาต่อไป
รูปที่ 2 ภาพโครงสร้างเอกภพที่ได้จากการจำลองแบบใน
รูปที่ 3 แสดงเครือข่าย MERLIN ในประเทศสหราชอาณาจักร ( Multi Element Radio Linked Interferometer Network ) นอกจากการศึกษากลุ่มกาแลกซีในมิติของการเกิดโครงสร้างแล้ว ยังได้เริ่มทำการศึกษาผลของ พลังงานมืด ที่เกี่ยวข้อง กับการเกิดกลุ่มกาแลกซีอีกด้วย ซึ่งงานวิจัยดังกล่าวเป็นการทำงานร่วมกับ Dr. Nelson Nunes จาก Cambridge University ประเทศสหราชอาณาจักร พลังงาน มืดนั้นกำลังได้รับความสนใจจากนักเอกภพวิทยาทั่วโลก เพราะเป็นส่วนประกอบถึงกว่า 70 เปอร์เซ็นต์ของสสารและพลังงานในเอกภพ และทำให้เอกภพของเราขยายตัวด้วยอัตราเร่ง แต่ปัจจุบันนี้นักฟิสิกส์ทฤษฎียัง คงพยายามศึกษาเกี่ยวกับคุณสมบัติที่แท้จริงของพลังงานมืด ซึ่งนับว่าเป็นความท้าทายของนักฟิสิกส์ในปัจจุบัน ( 2 ) งานวิจัยด้านการศึกษาเมเซอร์ในบริเวณดาวเกิดใหม่ เป็นความร่วมมือระหว่างกลุ่มวิจัยกับนักวิจัยทั้งในและต่างประเทศ ได้แก่ ดร. บุษบา คราเมอร์ จากสถาบันวิจัย ดาราศาสตร์แห่งชาติ ดร. นิพนธ์ กสิพร้อง จากมหาวิทยาลัยอุบลราชธานี และ หอสังเกตการณ์ Jodrell Bank ของ University of Manchester ด้วยเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุเมอร์ลิน ( Multi Element Radio Linked Interferometer Network: MERLIN) ซึ่งประกอบไปด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ (เส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 25 เมตร ถึง 76 เมตร) จำนวนทั้งสิ้น 7 ตัว กระจายอยู่ในบริเวณต่างๆ ในประเทศอังกฤษ (รูปที่ 3 ) การศึกษาวิจัยนี้ได้รับความร่วมมือและความ เอื้อเฟื้ออย่างดียิ่งจาก Dr. Jim Cohen และ Dr. Malcolm Gray จากสถาบันดังกล่าว สำหรับในบริเวณที่ดาวเกิดใหม่นั้นจะถูกปกคลุมไปด้วยฝุ่นและกลุ่มโมเลกุลทำให้แสงจากดาวเกิดใหม่ไม่สามารถเล็ดลอด ออกมาได้ จะสังเกตได้เพียงแต่รังสีอินฟราเรดที่แผ่ออกมาจากกลุ่มฝุ่นที่มีความร้อน และคลื่นวิทยุ / ไมโครเวฟที่แผ่ออก มากเท่านั้น งานวิจัยนี้ทำการเก็บข้อมูลและวิเคราะห์สัญญาณที่แผ่ออกมาจากโมเลกุลไฮดรอกซิล ณ ใจกลางบริเวณดาว เกิดใหม่ ซึ่งอยู่ในรูป เมเซอร์ ( Maser: Microwave amplification by stimulated emission of radiation ) การศึกษา สมบัติของเมเซอร์นี้ จะทำให้เราทราบถึงสภาวะทางฟิสิกส์ของบริเวณดาวเกิดใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ค่าความเข้มและ ทิศทางของสนามแม่เหล็กซึ่งมีบทบาทที่สำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการเกิดของดาวฤกษ์ งานวิจัยทั้งสองแขนงนี้ยังคงดำเนินต่อไปได้ด้วยความร่วมมืออย่างดียิ่งจากนักวิจัยและสถาบันต่างๆดังที่ได้กล่าวมาข้างต้น กลุ่มวิจัยมีความตั้งใจที่จะค้นหาองค์ความรู้ใหม่ทางด้านดาราศาสตร์อย่างต่อเนื่องในอนาคต หากนิสิต นักศึกษา หรือคณาจารย์ท่านใดสนใจข้อมูลเพิ่มเติมสามารถติดต่อได้ที่ ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น อ.เมือง จ.ขอนแก่น 40002 ตัวอย่างผลงานวิจัย 1. Muanwong O., Kay S.T., Thomas P.A., “Evolution of X-Ray Cluster Scaling Relations in Simulations with Radiative Cooling and Nongravitational Heating.” Astrophysical Journal , 2006; 649 : 640-648 2. Nammahachak S., Asanok K., Hutawarakorn B.K., Cohen R.J., Muanwong O., Gasiprong N., “OH masers associated with bipolar outflow in ON1.” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , 2006, 371:619-625 กิตติกรรมประกาศ กลุ่มวิจัยขอขอบคุณการสนับสนุนของสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, มูลนิธิโทเรเพื่อการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ ประเทศไทย, โครงการพัฒนาบัณฑิตอุดมศึกษาไทย, เครือข่ายดาราศาสตร์, และภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ท้ายที่สุดนี้ขอขอบพระคุณ Dr. Jim Cohen ซึ่งท่านได้ล่วงลับไปเมื่อไม่นานมานี้ ความเอื้อเพื้อและความทุ่มเทของท่านจะยังคงเป็นที่จดจำและประทับใจตลอดไป
|
