กาแล็กซีแอคทีฟ

นักดาราศาสตร์ประมาณจำนวนกาแล็กซีทั้งหมดได้ราว 4 หมื่นล้านกาแล็กซี จากบริเวณที่สามารถสำรวจไปถึงได้ในเอกภพ กาแล็กซีกังหัน(Spiral Galaxies) และกาแล็กซีทรงรี (Elliptical Galaxies) มีกำลังส่องสว่างมาจากการรวมกันของกำลังส่องสว่างของดาวฤกษ์ที่อยู่ภายในกาแล็กซีนั้น ซึ่งมีความเข้มสูงในช่วงคลื่นที่ตามองเห็น และช่วงคลื่นใกล้เคียง แต่จะมีกาแล็กซีอีกจำนวนหนึ่งที่มีกำลังส่องสว่างมากกว่าปกติ เนื่องจากกาแล็กซีเหล่านี้มีกลไกในการสร้างพลังงานอันมหาศาลจากบริเวณใจกลางของกาแล็กซี กาแล็กซีบางดวงมีกำลังส่องสว่างมากกว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกของเราถึง 1000 เท่าเลยทีเดียว เราเรียกว่า กาแล็กซีแอคทีฟ



ภาพถ่ายแสดงความแตกต่างระหว่างกาแล็กซีแอคทีฟ NGC 5548 (รูปซ้าย)กับกาแล็กซีปกติ NGC 3277(รูปขวา)

ชนิดของกาแล็กซีแอคทีฟ 
กาแล็กซีแอคทีฟมีการแผ่พลังงานหลากหลายรูปแบบ บางกาแล็กซีแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารุนแรงในช่วงคลื่นวิทยุ บางกาแล็กซีแผ่คลื่นรุนแรงในช่วงคลื่นอินฟราเรด อุลตร้าไวโอเล็ต และเอกซเรย์ เราอาจแบ่งกาแล็กซีแอคทีฟออกเป็นชนิดหลักๆ ได้ดังนี้ 
1. กาแล็กซีเซย์เฟริท (Seyfert Galaxies) ลักษณะโดยทั่วไป คล้ายกาแล็กซีกังหัน แต่มีการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างรุนแรงราว จากบริเวณใจกลางขนาดเล็กของกาแล็กซี มีพลังงานมากกว่า 100 เท่า ของกาแล็กซีทางช้างเผือกทั้งดวง
2. กาแล็กซีวิทยุ(Radio Galaxies) เป็นกาแล็กซีแอคทีฟที่มีเจ็ทส์พุ่งออกมาทั้งสองข้างจากใจกลางกาแล็กซี เนื่องจาก
มีทิศทางหันด้านข้างตรงมายังโลก ทำให้แลเห็นใจกลางของกาแล็กซีได้ไม่เด่นชัดนัก คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาจากใจกลางกาแล็กซีจึงถูกดูดกลืน และบดบังโดยสารระหว่างดาวและหมู่ดาวภายในกาแล็กซีเอง ส่วนเจ็ทส์ทั้งสองนั้นเมื่อพุ่งออกสู่อวกาศด้านบนและด้านล่างของระนาบกาแล็กซี แล้วกระแทกเข้ากับสารระหว่างดาวที่เบาบางระหว่างทางที่พุ่งออกไป ปลายสุดจะเกิดเป็นจุดร้อน (Hot Spot) ล้อมรอบด้วยกลุ่มก๊าซร้อนขนาดมหึมา แลดูลูกตุ้มสองข้าง และมีการแผ่คลื่นวิทยุรุนแรงมาก จึงถูกเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า แหล่งกำเนิดวิทยุลูกตุ้มคู่



กล้องอวกาศฮับเบิล

3. ควอซาร์ (Quasars) เป็นกาแล็กซีแอคทีฟที่อยู่ห่างไกลมากที่สุด และเยาว์วัยมากที่สุดเช่นกัน ควอซาร์ถูกค้นพบครั้งแรกในปีค.ศ. 1960 เป็นวัตถุท้องฟ้าที่สร้างความประหลาดใจให้กับวงการดาราศาสตร์มากที่สุด จนนำไปสู่การไขความลับมากมายของกาแล็กซีแอคทีฟ
4. บลาซาร์ (Blazars) เป็นกาแล็กซีวิทยุที่หันทิศทางของเจ็ทส์พุ่งตรงมายังโลกของเรา ซึ่งส่งผลให้เราสังเกตเห็นปรากฏการณ์ต่างๆ แตกต่างไปจากกาแล็กซีแอคทีฟชนิดอื่นเป็นอย่างมาก และเปิดโอกาสให้เราได้ศึกษาค้นคว้าคุณสมบัติของกาแล็กซีแอคทีฟในอีกแง่มุมหนึ่งที่สำคัญ

นอกจากนี้แล้ว กาแล็กซีแอคทีฟแต่ละชนิดยังได้แบ่งแยกออกเป็นชนิดย่อยๆอีกหลายชนิด 

การแผ่พลังงานของกาแล็กซีแอคทีฟ 
กาแล็กซีแอคทีฟมีคุณสมบัติที่น่าตื่นตาตื่นใจเป็นอย่างมาก ในการเป็นวัตถุที่มีในการแผ่พลังงานออกมามากที่สุดในฟากฟ้า ด้วยกลไกที่สำคัญและโดดเด่นมากที่สุดคือ แหล่งพลังงานจากผลของสนามแรงโน้มถ่วงอันมหาศาลของ หลุมดำมวลยิ่งยวด (Supermassive Black Hole) ภายในใจกลางของกาแล็กซี พร้อมด้วยเจ็ทส์ที่พุ่งออกมาจากใจกลางนี้สู่อวกาศอย่างรุนแรง รวดเร็ว และยาวไกล นำพาพลังงานมหาศาลออกสู่ภายนอก
เมื่อนักดาราศาสตร์ตรวจสอบลึกลงไปในบริเวณส่วนกลางของกาแล็กซีแอคทีฟ ก็พบแกนกลางซึ่งเป็นหลุมดำมวลยิ่งยวด ล้อมรอบด้วยสสารที่ถูกแรงดึงดูดของหลุมดำมวลยิ่งยวดนี้ ไหลวนเข้ามาแล้วก่อตัวเกิดเป็นแอคเครชั่นดีสค์ (Accretion Disk) และเรียกแกนกลางนี้ว่า แกนกลางกาแล็กซีแอคทีฟ (Active Galactic Nuclei, AGN)



ภาพวาดแสดงโครงสร้างของกาแล็กซีกังหันที่เป็นกาแล็กซีแอคทีฟ มีเจ็ทส์พุ่งออกมาจากบริเวณใจกลางกาแล็กซี เป็นที่อยู่ของหลุมดำมวลยิ่งยวด

หลุมดำมวลยิ่งยวด (Supermassive Black Hole) 
ที่จุดศูนย์กลางของกาแล็กซีแอคทีฟ เป็นที่อยู่ของมวลสารขนาดมหึมาอัดแน่นอยู่ในปริมาตรเล็กๆ มีแรงโน้มถ่วงมหาศาลดึงดูดสสาร และอนุภาคต่างๆโดยรอบเข้ามาสู่ใจกลางของกาแล็กซี พลังงานศักย์โน้มถ่วงของสสารถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์ อนุภาคต่างๆวิ่งเข้ามาด้วยความเร็วสูงเกิดการชนกันเอง ทำให้เปลี่ยนพลังงานจลน์เป็นพลังงานความร้อน สสารบางส่วนแปรเปลี่ยนจากมวลสารไปเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามสมการ E = mc2

แอคเครชั่นดีสค์ (Accretion Disk)
แอคเครชั่นดีสค์ เป็นก๊าซร้อนที่ประกอบด้วยอะตอม และไอออนซ์ของธาตุต่างๆ รวมทั้งอิเลคตรอนอิสระ และอนุภาคพลังงานสูงมากมาย ที่ถูกดึงดูดโดยแรงโน้มถ่วงจากหลุมดำมวลยิ่งยวด ไหลวนไปรอบๆแกนกลางของกาแล็กซี มีลักษณะการสะสมพอกพูน จนแลดูคล้ายแผ่นจาน ก๊าซร้อนที่อยู่ด้านบน ด้านล่าง และภายในของแอคเครชั่นดีสค์มีการผลิตรังสีอุลตร้าไวโอเล็ต และรังสีเอกซเรย์ออกมามากมาย รังสีเหล่านี้จะไปกระตุ้นให้สารระหว่างดาวที่อยู่รอบๆเกิดการไอออไนซ์แล้วแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาเหมือนกับเนบิวลาเรืองแสง
ส่วนรังสีอินฟราเรดได้มาจากการที่เม็ดฝุ่นในวงแหวนของเมฆโมเลกุล ที่อยู่ล้อมรอบกาแล็กซีแอคทีฟดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงเอาไว้ แล้วจึงแผ่รังสีอินฟราเรดออกมา

ทอรัส (Torus)
ทอรัส เป็นกลุ่มของสารระหว่างดาวภายในกาแล็กซีแอคทีฟที่ถูกแรงดึงดูดของหลุมดำมวลยิ่งยวด แต่ยังไหลเข้าไปไม่ถึงแกนกลางชั้นใน ซึ่งมีความหนาแน่นสูงมาก สารเหล่านี้ก่อตัวอยู่ล้อมรอบแอคเครชั่นดีสค์เอาไว้อีกชั้นหนึ่ง และยังเป็นแหล่งสะสมมวลสารที่คอยป้อนเข้าสู่ชั้นของแอคเครชั่นดีสค์ 

ทอรัสนี้วางตัวอยู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตรของกาแล็กซีเช่นเดียวกับแอคเครชั่นดีสค์ และมีความหนามากพอที่จะบดบัง และดูดกลืนแสงและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงจากแกนกลางของกาแล็กซี ดังนั้นแล้วแสงและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงจากแกนกลางของกาแล็กซีส่วนใหญ่ จะไม่สามารถแผ่ออกมาทางแนวระนาบเส้นศูนย์สูตรของกาแล็กซีได้มากนัก แต่จะแผ่ออกมาทางด้านบนและด้านล่างของระนาบกาแล็กซี อย่างไรก็ตามแม้ทอรัสจะดูดกลืนแสงและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงไว้ แต่ทอรัสเองก็จะมีการแผ่คลื่นวิทยุและรังสีอินฟราเรดออกมา
เจ็ทส์ (Jets)
การแผ่คลื่นวิทยุรุนแรงจากกาแล็กซีแอคทีฟนั้น มาจากการที่อิเลคตรอนพลังงานสูงซึ่งเป็นอนุภาคมีประจุที่มีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา อิเลคตรอนพลังงานสูงเหล่านี้พบได้ในเจ็ทส์ที่พุ่งออกมาจากแกนกลางกาแล็กซีแอคทีฟ ในบางครั้งพบว่ามีความเร็วเฉียดแสงเลยทีเดียว ความรุนแรงของเจ็ทส์จะพุ่งทะลุสารระหว่างดาวของกาแล็กซีออกสู่อวกาศ ปะทะเข้ากับชั้นของก๊าซระหว่างกาแล็กซีอันเบาบาง เกิดเป็นจุดร้อนที่ปลายสุดทั้งสองด้านของเจ็ทส์ แล้วแพร่กระจายไปสู่บริเวณรอบๆ เรียกว่าโลบ (Lobes) และบริเวณโลบนี่เองที่มีการแผ่คลื่นวิทยุอย่างรุนแรง



ภาพถ่ายแสดงของกาแล็กซีทรงรี NGC 4261 ซึ่งเป็นกาแล็กซีแอคทีฟ

 


หน้าแรก

 

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล