จักรวาลกระสับกระส่าย
ทำความเข้าใจดาราศาสตร์เอกซเรย์ในยุคจันทราและนิวตัน
Eric M. Schlegel
Oxford University Press: 2002 228 หน้า $30
ข้อมูล20รับ100เอ็กซ์เรย์ (สีน้ำเงิน) เสริมข้อมูลออปติคัล (สีเขียว) และข้อมูลวิทยุ (สีแดง) ในภาพนี้ของเศษซากซุปเปอร์โนวา
การมอบรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ส่วนหนึ่งของปีนี้ให้แก่ Riccardo Giacconi สำหรับบทบาทของเขาในการก่อตั้งดาราศาสตร์เอ็กซ์เรย์ได้จุดประกายความสนใจในสาขาที่ในช่วง 40 ปีที่ผ่านมาได้ค้นพบปรากฏการณ์ใหม่และสุดขั้วในจักรวาล ในแบนด์วิดธ์ที่แคบซึ่งดวงตาของเราอ่อนไหว ท้องฟ้าดูเหมือนคงที่ ถูกครอบงำด้วยแหล่งกำเนิดคงที่และคงที่ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นดาวและกาแล็กซี แต่ด้วยอุปกรณ์เอ็กซ์เรย์ นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบจักรวาลที่แตกต่างและรุนแรงมาก ซึ่งเต็มไปด้วยแหล่งกำเนิดที่สั่นสะเทือน ระเบิด และระเบิด ซึ่งกฎของฟิสิกส์ถูกผลักให้สุดขั้ว ประชากรที่แปลกใหม่ของท้องฟ้าเอ็กซ์เรย์รวมถึงเครื่องเร่งความเร็วจักรวาลของทุกมิติที่ขับเคลื่อนอนุภาคให้ใกล้เคียงกับความเร็วของแสง ดาวนิวตรอนหนาแน่นมากจนวัสดุหนึ่งช้อนชาจะมีน้ำหนักมากเท่ากับโคลีเซียมโรมันบนโลก หลุมดำที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่นและปะทุเป็นหยดด้วยความเร็วสัมพัทธภาพ และหลุมดำสัตว์ประหลาดที่อยู่ใจกลางกาแลคซี่ (รวมถึงทางช้างเผือกของเราด้วย)
รังสีเอกซ์ยังให้มุมมองโดยตรงเกี่ยวกับรูปแบบสสารเรืองแสงที่มีมากที่สุดในจักรวาล นั่นคือ ก๊าซร้อนที่อยู่ในหลุมแรงโน้มถ่วงของกระจุกดาราจักร ซึ่งเป็นโครงสร้างที่มีแรงดึงดูดมากที่สุดในจักรวาล อุณหภูมิของมันสูงมาก (10 6 -10 7K) ว่าก๊าซนี้มองเห็นได้เฉพาะที่ความยาวคลื่นเอ็กซ์เรย์ ที่ความยาวคลื่นแสง กระจุกดาวจะปรากฏเป็นกาแลคซีที่มีความเข้มข้นบนท้องฟ้า แต่กาแลคซีเหล่านี้เป็นเพียงจุดเล็กๆ เมื่อเทียบกับมวลของก๊าซเรืองแสงร้อนที่เห็นในภาพรังสีเอกซ์ ทว่าสิ่งนี้ไม่ได้คำนึงถึงมวลรวมของกระจุกดาวซึ่งถูกครอบงำโดยสสารมืด ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของมวลของจักรวาล การศึกษาก๊าซเอ็กซ์เรย์ที่ร้อนควรให้เบาะแสแก่นักวิจัยถึงที่มาของสสารมืดที่เข้าใจยากนี้ คุณสมบัติของก๊าซร้อนยังได้รับผลกระทบจากสสารที่ปล่อยออกมาจากกาแลคซีในกระจุกดาว โดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุหนัก (โลหะ) ที่สังเคราะห์ขึ้นในช่วงสุดท้ายของชีวิตของดาวฤกษ์ผ่านการระเบิดของซุปเปอร์โนวา การก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ กาแล็กซี
The Restless Universeของ Eric Schlegelเป็นหนังสือวิทยาศาสตร์ยอดนิยมที่บอกว่านักดาราศาสตร์เอ็กซ์เรย์กำลังสำรวจจักรวาลอย่างไร เนื่องจากบรรยากาศของเราปิดกั้นรังสีเอกซ์อย่างสมบูรณ์ เครื่องมือจึงต้องตั้งอยู่บนดาวเทียม ดาวเทียมเอ็กซ์เรย์ที่สำคัญสองดวงกำลังโคจรรอบโลก ได้แก่ Chandra ของ NASA และ Newton ของ European Space Agency Schlegel นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ซึ่งทำงานในโปรแกรม Chandra มาหลายปี อธิบายถึงความท้าทายที่นักดาราศาสตร์เอ็กซ์เรย์เผชิญในการสร้างหอดูดาวแห่งนี้และปล่อยมันสู่อวกาศ แต่หนังสือเล่มนี้ไปไกลเกินกว่าเรื่องนี้ มันทำให้คนธรรมดามีภูมิหลังที่จะเข้าใจทั้งในปัจจุบันและอนาคตของดาราศาสตร์เอ็กซ์เรย์ หลังจากประวัติโดยย่อของภาคสนาม ภาคกลางของหนังสือครอบคลุมวิธีการที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้รับภาพเอ็กซ์เรย์ของแหล่งกำเนิดบนท้องฟ้า
หลักการทำงานของเครื่องมือ
ที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งพัฒนาขึ้นโดยนักวิจัยตั้งแต่ยุคแรกๆ ของดาราศาสตร์เอ็กซ์เรย์นั้นได้รับการกล่าวถึงอย่างชัดเจน โดยใช้การเปรียบเทียบกับชีวิตประจำวัน และสำหรับบางหัวข้อ ผู้อ่านสามารถติดตามความก้าวหน้าของความรู้ที่ได้จากเทคนิคต่างๆ ในการถ่ายภาพ การจับเวลา และสเปกโทรสโกปีได้อย่างง่ายดาย Schlegel มักจะขยายการอภิปรายนี้ให้ครอบคลุมการสังเกตการณ์ที่ความยาวคลื่นอื่น ๆ และช่วยให้ผู้อ่านชื่นชมความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นว่าการวิจัยสมัยใหม่ในด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ได้มาจากการรวบรวมข้อมูลจากความยาวคลื่นจากวิทยุไปยังรังสีแกมมา จากนั้นเขาก็แสดงให้เห็นว่าฟิสิกส์ดาราศาสตร์เกี่ยวกับอะไร: แนวหน้าของฟิสิกส์ที่จักรวาลเป็นห้องทดลองที่สามารถตรวจสอบกฎทางกายภาพภายใต้สภาวะที่รุนแรงได้ ผู้เขียนสรุปโดยอธิบายการทดลองในอนาคตที่ท้าทายที่สุดบางส่วน
การแนะนำผู้อ่านตั้งแต่เทคนิคและการทดลองไปจนถึงวิทยาศาสตร์เป็นจุดแข็งหลักของหนังสือ แต่แทบจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ ส่งผลให้การนำเสนอพาโนรามาทางวิทยาศาสตร์ค่อนข้างไม่สม่ำเสมอและเป็นชิ้นเป็นอัน นอกจากนี้ สิ่งที่ขาดหายไปจากหนังสือเล่มนี้คือผลงานล่าสุดของ Chandra และ Newton หลายชิ้น (ได้รับหลังจากเขียนหนังสือเล่มนี้) และความสำเร็จที่สำคัญบางประการของดาวเทียมเอ็กซ์เรย์รุ่นก่อนๆ แต่สิ่งเหล่านี้เป็นเกร็ดเล็กเกร็ดน้อย หนังสือเล่มนี้ให้เรื่องราวที่น่าอ่านเกี่ยวกับการสำรวจจักรวาลผ่านการฉายรังสีเอกซ์ ซึ่งเป็นรากฐานที่มั่นคงสำหรับผู้ที่ต้องการอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความรู้อันน่าตื่นเต้นของมนุษย์ในด้านนี้20รับ100
