ตรวจความเร็วไอพ่นดาวนิวตรอน
นักดาราศาสตร์ได้พบทางที่จะตรวจสอบไอพ่นที่เกิดจากดาวนิวตรอนที่กำลังสะสมมวลสาร เป็นที่คาดหวังว่าเมื่อทำการตรวจสอบไอพ่นกลุ่มใหญ่ได้ ก็จะสามารถตอบคำถามที่คาใจนักดาราศาสตร์มานับตั้งแต่ที่ค้นพบไอพ่นว่า อะไรเร่งความเร็วไอพ่นจึงสูงมากอย่างนี้ได้ จากทฤษฎีหนึ่งบอกว่า เป็นเพราะสนามแม่เหล็กรอบดาว ทฤษฎีอื่นบอกว่าเป็นที่ตัวดาวเอง
หลุมดำหลายแห่งโดยเฉพาะอย่างยิ่ง หลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black holes) ในใจกลางกาแลคซี จะเร่งความเร็วสร้างไอพ่นวัสดุสารเดินทางด้วยความเร็วสูงจนน่าตกใจ แต่กลับเป็นที่ทราบกันน้อยกว่าว่าดาวนิวตรอนบางดวงก็สร้างไอพ่นได้ ดร, Tom Russell จากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์อวกาศและฟิสิกส์เอกภพ(INAF) ปาเลอร์โม อิตาลี กล่าวว่า แม้แต่ดาวแคระขาวบางครั้งก็สร้างไอพ่นขึ้นมาได้
ไอพ่นที่เป็นผลจากดาวนิวตรอนสะสมมวลสาร(accretion) เมื่อมีวัสดุสารถูกดึงเข้าหาดาวเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จากดาวข้างเคียง เป็นต้น แต่มีดาวนิวตรอนในสัดส่วนน้อยเท่านั้นที่ทำเช่นนี้ได้ แต่นั้นก็ยังหมายถึงลำพังแค่ในทางช้างเผือกก็จำนวนหลายหมื่นดวง
วัสดุสารในดิสก์สะสมมวลสารจะค่อยๆ หมุนวนกระทั่งมันตกลงสู่ดาวนิวตรอน เป็นกระบวนการที่เสถียรและคงที่อย่างมาก Russell กล่าว อย่างไรก็ตาม เมื่อวัสดุสารชนกับดาว มันจะสะสมจนกระทั่งมีความหนาแน่นที่วิกฤติและเกิดการระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์แบบกู่ไม่กลับ พร้อมกับเปล่งรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ออกมา แต่สิ่งนี้จะเกิดขึ้นถี่แค่ไหนก็ขึ้นอยู่กับอัตราการสะสมมวลสารและอาจจะมีปัจจัยอื่นจากดาวเองด้วย แต่ในกรณีของ 4U 1728-34 การปะทุเหล่านี้เกิดขึ้นทุกๆ สองสามชั่วโมงเท่านั้น
Russell เป็นสมาชิกทีมที่ตระหนักว่าถ้าใช้การสำรวจจากกล้องโทรทรรศน์ที่ทำงานในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน ก็อาจจะให้การปะทุเหล่านี้เพื่อตรวจสอบความเร็วของไอพ่นได้ การระเบิดบอกเราว่าไอพ่นที่แรงขึ้นถูกยิงออกมาเมื่อใด และเราก็แค่จับเวลาที่มันเคลื่อนตัวออกมา เหมือนกับที่เราจับเวลานักวิ่ง 1 ร้อยเมตรเพื่อเคลื่อนที่ระหว่างจุดเริ่มต้นกับเส้นชัย ศจ James Miller-Jones จากมหาวิทยาลัยเคอร์ติน ศูนย์ย่อยของศูนย์เพื่อการวิจัยดาราศาสตร์วิทยุนานาชาติ กล่าวในแถลงการณ์
Jakob van den Eijnden ผู้เขียนร่วม จากแผนกฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยวอร์วิค กล่าวเสริมว่า การระเบิดเกิดขึ้นทุกๆ สองสามชั่วโมง แต่คุณก็ไม่สามารถทำนายได้แน่ชัดว่ามันจะเกิดขึ้นเมื่อไหร่ ดังนั้นคุณก็ต้องจับจ้องมันด้วยกล้องเป็นเวลานาน และหวังว่าจะพบการปะทุสักสองสามครั้ง ตลอดสามวันที่ทำการสำรวจ เราได้พบการระเบิดและไอพ่นที่สว่างขึ้นเมื่อมีวัสดุสารเพิ่มขึ้นเป็นช่วงสั้นๆ ในไอพ่น 10 ครั้ง
การคำนวณความเร็วต้องการตัวเลขระยะทางและเวลา Russell อธิบายว่าความถี่ที่ไอพ่นเปล่งออกมาเปลี่ยนแปลงตามระยะทางจากดาว จากการศึกษากับหลุมดำและดาวนิวตรอน และงานทางทฤษฎีก่อนหน้านี้ เราบอกระยะทางได้โดยเชื่อมโยงกับความถี่ที่พิเศษ
เมื่อรวมทุกอย่างเข้าด้วยกัน ทีมก็ได้ค่าความเร็วไอพ่นของ 4U 1728-34 ออกมาที่ราวหนึ่งในสามความเร็วแสง( 38% ความเร็วแสง; 114,000 กิโลเมตรต่อวินาที) นี่ดูจิ๊บจ๊อยเมื่อเทียบกับหลุมดำซึ่งคิดกันว่าไอพ่นอาจมีความเร็วได้ถึง 99% ความเร็วแสง แต่เมื่อพิจารณาความเร็วหลุดพ้นของดาวนิวตรอน ความแตกต่างในความเร็วก็ไม่ใช่เรื่องแปลกแต่อย่างใด
Nathalie Degenaar ผู้เขียนร่วม จากมหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัม เนเธอร์แลนด์ส กล่าวเสริมว่า อ้างอิงจากข้อมูลก่อนหน้านี้ เราคิดว่าการระเบิดน่าจะทำลายพื้นที่ที่ไอพ่นถูกยิงออกมา แต่เรากลับได้เห็นในสิ่งตรงกันข้ามอย่างสิ้นเชิง คือ การระเบิดได้ผลักวัสดุสารเข้าไปในไอพ่น มากกว่าที่จะรบกวน นี่เป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์สามารถปะติดปะต่อและได้เฝ้าดูโดยตรงว่ามีก๊าซปริมาณแค่ไหนที่ถูกฟั่นเข้าสู่ไอพ่นและเร่งความเร็วออกสู่อวกาศ
การค้นพบที่สำคัญกว่าน่าจะเกิดขึ้นเมื่อการคำนวณความเร็วขยายสู่ดาวจำนวนมากขึ้น ถ้าตัวดาวเองเป็นตัวการ เราก็น่าจะได้เห็นความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างความเร็วไอพ่นกับอัตราการหมุนรอบตัวของดาวนิวตรอน Russell กล่าว อัตราการหมุนรอบตัวของดาวนิวตรอนนั้นตรวจสอบได้ง่ายกว่าอัตราการหมุนของหลุมดำ ซึ่งทำให้การเปรียบเทียบเป็นไปได้ง่าย แต่ถ้าไม่พบความสัมพันธ์ ตัวการเร่งความเร็วไอพ่นก็น่าจะเป็นที่สนามแม่เหล็ก
สิ่งที่ดีที่สุดในงานนี้ก็คือมันสร้างผลงานได้ดีมากๆ Russell กล่าว เราต้องการแค่กล้องสองตัวที่ตรวจสอบดาวนิวตรอนดวงหนึ่งในเวลาเดียวกัน แต่ไม่ต้องพึ่งพาทฤษฎีเป็นกำๆ เพื่อให้ได้ผลสรุป ในกรณีนี้ กล้องสองตัวที่ใช้เป็นหอสังเกตการณ์อวกาศรังสีแกมมา อินทิกรัล และเครือข่ายขนาดกะทัดรัดกล้องโทรทรรศน์ออสเตรเลีย(Australian Telescope Compact Array) ซึ่งเป็นจานรับสัญญาณ 6 ตัวที่ทำงานด้วยกัน หอแต่ละแห่งใช้เวลาสำรวจหลายชั่วโมงเพื่อบรรลุถึงผลสรุป แต่เวลาที่ใช้อาจจะสั้นลงเมื่อเพิ่มพูนประสบการณ์มากขึ้น
ในขณะที่ไอพ่นที่หลุมดำมวลมหาศาลสร้างขึ้นอาจกำกับการพัฒนาของกาแลคซี ดังนั้นการเข้าใจพวกมันจึงเป็นเรื่องที่จำเป็นอย่างยิ่งยวด แม้ว่าทั้งหลุมดำและดาวนิวตรอนจะมีคุณลักษณะทางกายภาพที่แตกต่างกัน เช่น ขอบฟ้าสังเกตการณ์เทียบกับพื้นผิว แต่ไอพ่นที่เปล่งออกมาก็มีความต่างไม่มาก นอกเหนือจากไอพ่นจากระบบหลุมดำที่ดูเหมือนจะมีกำลังสว่างในช่วงรังสีเอกซ์ที่สูงกว่า ซึ่งบอกว่าบทเรียนที่ได้เรียนรู้จากดาวนิวตรอนอาจจะมีนัยยะที่กว้างกว่า การศึกษาเผยแพร่ใน Nature
แหล่งข่าว iflscience.com : a neutron star’s jet speeds has been measured for the first time
phys.org : “cosmic cannibals” expel jets into space at 40% speed of light
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
