การระเบิดแบบใหม่ที่รุนแรงที่สุดตั้งแต่บิ๊กแบง
การระเบิดในอวกาศครั้งใหญ่ชนิดที่ไม่เคยพบมาก่อน เป็นการระเบิดที่รุนแรงที่สุดนับตั้งแต่บิ๊กแบง ถูกพบโดยบังเอิญโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศไกอา
จากใจกลางกาแลคซีที่ห่างไกล กล้องที่ทำแผนที่ได้บันทึกความสว่างที่เพิ่มขึ้นสูงฉับพลันอย่างสุดขั้ว เป็นการลุกจ้าครั้งใหญ่ที่อ้อยอิ่งอยู่นานกว่าการลุกจ้าใดๆ ที่เคยพบมาก่อนหน้านี้ การระเบิดคำนวณว่าปลดปล่อยพลังงานมากพอๆ กับดวงอาทิตย์ 100 ดวงตลอดช่วงชีวิตของพวกมันรวมกัน
การวิเคราะห์แสงนี้ได้เผยให้เห็นสิ่งที่ทั้งใหม่และทั้งคุ้นเคยในเวลาเดียวกันเมื่อดาวถูกแรงโน้มถ่วงมหาศาลของหลุมดำฉีกออก แต่เป็นระดับที่เราไม่เคยสำรวจพบมาก่อน ดาวแต่ละดวงจัดว่ามีขนาดใหญ่ คือมีมวลอย่างน้อย 3 เท่าดวงอาทิตย์ และหลุมดำแต่ละแห่งก็เป็นหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black holes) ที่อยู่ในใจกลางกาแลคซีต้นสังกัดของดาวเองด้วย เหตุการณ์ลักษณะนี้มักจะเรียกว่า tidal disruption events(TDEs)
Tidal Disruption Event
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เรียกเหตุการณ์สุดขั้วที่เพิ่งพบใหม่ว่า extreme nuclear transients(ENTs) เราสำรวจดาวที่ถูกฉีกออกว่าเป็น TDEs มากว่าสิบปี แต่ ENTs เป็นปีศาจที่แตกต่างออกไป โดยมีความสว่างมากกว่าที่เราได้เห็นปกติเกือบสิบเท่า Jason Hinkle นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่สถาบันเพื่อดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยฮาวาย กล่าว ไม่เพียงแต่ ENTs จะสว่างกว่า TDEs ปกติอย่างมาก แต่พวกมันยังสว่างอยู่นานหลายปี สว่างกว่าพลังงานที่ออกมาซุปเปอร์โนวาที่สว่างที่สุดที่เคยพบด้วย
คำที่ดูค่อนข้างปกติกว่าอย่าง “tidal disruption” ถูกใช้เพื่ออธิบายสิ่งที่แรงโน้มถ่วงกระทำต่อวัตถุที่ผ่านเข้ามาใกล้หลุมดำมากเกินไป ณ ตำแหน่งหนึ่งที่แน่ชัด พลังของสนามแรงโน้มถ่วงนอกวัตถุจะเอาชนะแรงโน้มถ่วงที่ยึดเกาะวัตถุหนึ่ง และจะเริ่มฉีกวัตถุออกเป็นริ้วสร้างแสงที่รุนแรงก่อนที่บางส่วนจะตกเข้าไปในขอบฟ้าสังเกตการณ์ของหลุมดำ
มีกล้องโทรทรรศน์หลายตัวที่ถูกฝึกให้จับริ้วความเกรี้ยวกราดเหล่านี้ โดยใช้กับพื้นที่สำรวจที่กว้างเพื่อมองท้องฟ้าให้กว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ รอคอยให้เกิดการลุกจ้าที่คาดไม่ถึงเหล่านั้นที่บ่งบอกถึงชะตากรรมจบชีวิตของดาวผู้โชคร้าย
นักดาราศาสตร์ได้พบ TDEs จำนวนหนึ่ง และทราบคร่าวๆ ว่าพวกมันจะปรากฏอย่างไร โดยในกาแลคซีไกลโพ้นแห่งหนึ่งๆ สว่างขึ้นอย่างฉับพลัน โดยมีกราฟแสงที่พุ่งสูงสุดอย่างรวดเร็วก่อนที่จะค่อยๆ จางแสงลงในเวลาไม่กี่สัปดาห์หรือไม่กี่เดือน นักดาราศาสตร์ก็สามารถวิเคราะห์แสงดังกล่าวเพื่อตรวจสอบคุณสมบัติเช่น มวลโดยเปรียบเทียบของวัตถุที่เข้ามาเกี่ยวข้อง
ดาวฤกษ์มวลสูงผู้โชคร้ายดวงหนึ่งได้ผ่านเข้าไปใกล้หลุมดำมวลมหาศาลแห่งหนึ่งมากเกินไป มันถูกดึงยืดออกโดยแรงโน้มถ่วงที่รุนแรง จนสุดท้ายถูกฉีกออกใน tidal disruption event
ไกอา(Gaia) ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทำแผนที่ทางช้างเผือกในแบบสามมิติ ใช้เวลาเกือบทั้งหมดของมันจับจ้องท้องฟ้าเพื่อตรวจสอบพารัลแลกซ์
(parallax) ของดาวในทางช้างเผือกอย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่มันได้ทำงานเกินกว่าที่ได้รับมอบหมาย เมื่อตรวจสอบข้อมูลไกอา Hinkie และเพื่อนร่วมงานได้พบเหตุการณ์ณืประหลาด 2 เหตุการณ์ที่เรียกว่า Gaia16aaw ซึ่งเป็นการลุกจ้าที่บันทึกได้ในปี 2016 และ Gaia18cdj ซึ่งพบในปี 2018
เหตุการณ์ทั้งสองมีความคล้ายคลึงอย่างรุนแรงกับเหตุการณ์หนึ่งที่ Zwicky Transient Facility บันทึกได้ในปี 2020 เนื่องจากเหตุการณ์ครั้งหลังนี้สร้างพลังอย่างรุนแรงมาก และเพราะมันได้ชื่อตามระบบว่า ZTF20abrbeie นักดาราศาสตร์เรียกชื่อเล่นมันว่า Scary Barbie
Hinkle และทีมตรวจพบว่า Gaia16aaw และ Gaia18cdj เป็นเหตุการณ์ชนิดเดียวกับ สแกรี่บาร์บี้ และพยายามระบุให้ได้ว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร ซึ่งกำจัดคำอธิบายซุปเปอร์โนวาได้เลย เมื่อเหตุการณ์เหล่านี้มีพลังสูงกว่าเหตุการณ์การลุกจ้าชั่วคราวอื่นๆ อย่างน้อยสองเท่า และซุปเปอร์โนวาเองก็มีความสว่างสูงสุดที่จำกัด
ทีมอธิบายว่า ซุปเปอร์โนวาจะเปล่งแสงมากพอๆ กับที่ดวงอาทิตย์ผลิตตลอดอายุของมัน(1 หมื่นล้านปี) อย่างไรก็ตาม ENT สร้างพลังงานเทียบได้กับที่ดวงอาทิตย์ 100 ดวงผลิตได้ทั้งชีวิตมารวมกัน ยกตัวอย่างเช่น Gaia18cdj ปล่อยพลังงานออกมามากกว่าซุปเปอร์โนวาที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยพบมา 25 เท่า มากกว่าปริมาณพลังงานของดวงอาทิตย์ 100 ดวงที่ผลิตตลอดอายุของพวกมันรวมกัน
แสงอินฟราเรดที่สะท้อนกลับออกมาบอกเราว่ามีวงแหวนฝุ่นวงหนึ่งอยู่รอบหลุมดำในใจกลางและดิสก์สะสมมวลสารที่เพิ่งก่อตัวขึ้น
กลับเป็นว่า ENTs เหล่านั้นมีคุณสมบัติสอดคล้องกับ TDEs เพียงแค่มีระดับความแรงมากกว่าอย่างมาก นั่นรวมถึงว่าพลังงานที่สูงกว่า และรูปร่างของกราฟแสงเมื่อเหตุการณ์สว่างขึ้นและจางแสงลง แต่ก็เอียงไปทางหลุมดำมากกว่าเนื่องจากกราฟที่มีความราบเรียบดูคล้ายการสะสมมวลสาร(accretion) ของหลุมดำทั่วไป
อย่างไรก็ตาม ENTs แตกต่างพอสมควรกับการสะสมมวลสารปกติของหลุมดำ ซึ่งมักแสดงการเปลี่ยนแปลงความสว่างที่ไม่ปกติและทำนายไม่ได้ แต่กราฟแสงของ ENTs ที่ราบเรียบและเนิ่นนานบ่งชี้ถึงกระบวนการทางกายภาพที่ชัดเจน เป็นการสะสมมวลสารจากดาวที่ถูกรบกวนโดยหลุมดำมวลมหาศาลแบบค่อยเป็นค่อยไป หลุมดำมวลมหาศาลซึ่งมีมวลหลายล้านจนถึงหลายพันล้านเท่าดวงอาทิตย์ และเรายังไม่ทราบแน่ชัดว่าพวกมันเติบโตขนาดนั้นได้อย่างไร ENTs เป็นอีกกลไกหนึ่งที่วัตถุยักษ์เหล่านี้จะรวบรวมมวลเพิ่มเติมได้
ลำดับเหตุการณ์ทางกายภาพที่สมเหตุสมผลที่สุดสำหรับ ENTs เหล่านี้ก็คือ การรบกวนดาวฤกษ์มวลสูงดวงหนึ่ง และวัสดุสารที่เกิดขึ้นก็จะย้อนกลับมาป้อนให้กับหลุมดำมวลมหาศาล มวลสูงของ SMBH จะสร้างการลุกจ้าอย่างยาวนานซึ่งสอคดล้องกับช่วงเวลาที่เกิด ENTs ทีมเขียนไว้ เนื่องจากจะมีมวลดาวที่ถูกรบกวนใน TDE ราวครึ่งหนึ่งที่ออกจากระบบไป พลังงานที่เปล่งออกมาจะบอกถึงมวลขั้นต่ำของดาว ระยะเวลาและกำลังสว่างของการรบกวนดาวตั้งแต่ 3 ถึง 10 เท่าดวงอาทิตย์จึงสอดคล้องกับ ENTs ที่สำรวจพบ
ENT สว่างเจิดจ้ากลบแสงจากดาวทั้งหมดในกาแลคซีต้นสังกัดได้นานเกือบหนึ่งปี
ENTs ยังพบได้ยากมากๆ ทีมคำนวณว่าเกิดขึ้นได้ยากกว่าซุปเปอร์โนวาราว 10 ล้านเท่า ทำให้การตรวจจับท้าทายและต้องขึ้นอยู่กับการจับจ้องท้องฟ้าเป็นเวลานาน หอสังเกตการณ์ในอนาคตอย่างหอสังเกตการณ์รูบิน และกล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมันน่าจะพบเหตุการณ์เหล่านี้เพิ่มเติมอีก ปฏิวัติองค์ความรู้เกี่ยวกับกิจกรรมหลุมดำในเอกภพยุคต้นที่ห่างไกล ENTs เหล่านี้ไม่เพียงแต่เป็นสัญญาณบอกการจบชีวิตของดาวมวลสูง ยังอาจเปิดกระบวนการที่สร้างหลุมดำที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพด้วย
ENTs กลายเป็นเครื่องมือใหม่ที่มีประโยชน์เพื่อศึกษาหลุมดำยักษ์ในกาแลคซีที่ห่างไกล เนื่องจากพวกมันสว่างอย่างมาก เราจึงมองเห็นพวกมันจากระยะทางที่ไกลมากๆ และในทางดาราศาสตร์ ยิ่งมองไปไกลก็หมายถึงการมองย้อนเวลากลับไป Benjamin Shappee จาก IfA กล่าว
ด้วยการสำรวจการลุกจ้าที่คงอยู่เนิ่นนานเหล่านี้ เราได้แง่มุมสู่การเจริญเติบโตของหลุมดำในช่วงเวลาหลักที่เรียกว่า cosmic noon เมื่อเอกภพมีอายุเพียงครึ่งเดียวของอายุปัจจุบันและเมื่อกาแลคซีเป็นที่ที่มีเรื่องราวเกิดขึ้นมากมาย ทั้งการก่อตัวดาวและป้อนวัสดุสารให้กับหลุมดำมวลมหาศาลรุนแรงกว่าที่เป็นในปัจจุบัน 10 เท่า งานวิจัยเผยแพร่ใน Science Advances วันที่ 4 มิถุนายน
แหล่งข่าว sciencealert.com - astronomers just discovered the biggest explosions since the Big Bang
space.com - astronomers discover most powerful cosmic explosion since the Big Bang
phys.org – biggest boom since Big Bang: astronomers uncover most energetic explosions in universe
iflscience.com - Gaia18cdj: the biggest explosion event since the Big Bang seen by astronomers
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
