นักฟิสิกส์ผุดไอเดียใหม่ใช้สำรวจด้านในของดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่แสนจะร้อนแรง โดยมีอุณหภูมิผิวหน้าสูงถึงราว 6,000 องศาเซลเซียส และมีอุณหภูมิที่แก่นชั้นในสูงอย่างมหาศาลถึง 15 ล้านองศาเซลเซียส ดังนั้นส่วนลึกของดวงอาทิตย์จึงไม่ใช่เป้าหมายของการสำรวจอวกาศที่มนุษย์สามารถจะเข้าถึงได้อย่างง่ายดาย ด้วยยานอวกาศชนิดใด ๆ เท่าที่มีอยู่ในปัจจุบัน

แม้โครงสร้างด้านในของดวงอาทิตย์จะประกอบด้วยก๊าซและพลาสมาเป็นส่วนใหญ่ แต่ก็มีความหนาแน่นสูงจนแสงไม่อาจเดินทางทะลุผ่านไปได้โดยสะดวก ซึ่งแสงจากแก่นกลางของดวงอาทิตย์นั้นจะต้องใช้เวลากว่า 100,000 ปี จึงจะฉายส่องมาถึงผิวด้านนอกของดาวได้ ทำให้นักดาราศาสตร์ไม่อาจใช้แสงเป็นเครื่องมือในการสำรวจโครงสร้างส่วนลึกของดวงอาทิตย์ อย่างเช่นที่ทำกับดาวเคราะห์อื่น ๆ ในจักรวาล

แต่ล่าสุดทีมนักดาราศาสตร์ชาวญี่ปุ่น ได้เสนอแนวคิดใหม่ว่าด้วยการใช้คลื่นความโน้มถ่วง (gravitational wave) เป็นเครื่องมือสำรวจโครงสร้างด้านในของดวงอาทิตย์ โดยได้เผยแพร่รายงานวิจัยเรื่องนี้ในคลังเอกสารวิชาการออนไลน์ arXiv.org เมื่อวันที่ 17 เม.ย. ที่ผ่านมา

การใช้คลื่นความโน้มถ่วงเพื่อศึกษาปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์นั้น กำลังเริ่มมาแรงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่องค์ความรู้ของนักดาราศาสตร์ในเรื่องนี้จัดว่ายังอยู่เพียงในขั้นเริ่มต้น โดยยังคงต้องพัฒนากล้องโทรทรรศน์หรืออุปกรณ์ตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงชนิดที่มีกำลังอ่อนให้ได้เสียก่อน จึงจะใช้เทคนิคนี้สำรวจห้วงจักรวาลส่วนที่เคยทำไม่ได้ในอดีตได้สำเร็จ

รศ.ดร. ริวอิจิ ทากาฮาชิ ผู้นำทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮิโรซากิของญี่ปุ่น บอกว่าคลื่นความโน้มถ่วงนั้นมีคุณสมบัติคล้ายกับคลื่นแสงในหลายด้าน แต่วัตถุส่วนใหญ่นั้นจะ “โปร่งใส” ต่อคลื่นความโน้มถ่วง กล่าวคือยอมให้คลื่นความโน้มถ่วงทะลุผ่านไปได้ทั้งหมดโดยไม่มีการปิดกั้นดูดซับไว้เลย

อย่างไรก็ตาม คลื่นความโน้มถ่วงสามารถได้รับผลกระทบจากมวลของวัตถุที่มันเคลื่อนผ่านได้ โดยวัตถุมวลมากสามารถทำให้เกิดปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง (gravitational lens) ซึ่งบิดงอคลื่นความโน้มถ่วงให้มีทิศทางหักเหเปลี่ยนแปลงไปได้

หากใช้คลื่นความโน้มถ่วงสำรวจด้านในของดวงอาทิตย์ โครงสร้างส่วนลึกในบริเวณต่าง ๆ ซึ่งมีมวลมากน้อยไม่เท่ากัน ก็จะตอบสนองด้วยการทำให้เกิดปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงที่มีระดับความรุนแรงแตกต่างกันออกไป จนเสมือนว่าเราสามารถมองเห็นด้านในของดวงอาทิตย์ได้ แบบเดียวกับที่แพทย์ใช้เครื่องสแกนเอ็มอาร์ไอสำรวจอวัยวะภายในร่างกายมนุษย์นั่นเอง

เทคนิคนี้ถือว่าล้ำหน้ากว่าวิธีการในปัจจุบัน ซึ่งใช้การวัดคลื่นสั่นสะเทือนที่ผิวหน้าของดวงอาทิตย์ เพื่อให้ทราบถึงข้อมูลต่าง ๆ ที่เดินทางมากับคลื่นเสียงจากด้านใน

สำหรับแหล่งกำเนิดของคลื่นความโน้มถ่วงที่จะนำมาใช้สำรวจส่วนลึกของดวงอาทิตย์นั้น ทีมผู้วิจัยเสนอให้ใช้พัลซาร์ (pulsar) หรือดาวนิวตรอนที่หมุนแบบอสมมาตร ซึ่งปัจจุบันนักดาราศาสตร์รู้จักดาวนิวตรอนชนิดนี้แล้วถึง 500 ดวง และในจำนวนนี้มี 3 ดวงโคจรอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม โดยเคลื่อนผ่านด้านหลังของดวงอาทิตย์ไปเป็นประจำ