สำรวจการปะทุโนวาตามเวลาจริง
นักดาราศาสตร์ได้จับภาพการระเบิดของดาวสองดวงที่เรียกว่า โนวา ภายในไม่กี่วันของการปะทุในรายละเอียด ความสำเร็จครั้งใหญ่ได้ให้หลักฐานโดยตรงว่าการระเบิดเหล่านี้มีความซับซ้อนมากกว่าที่เคยคิดไว้ โดยมีกระแสวัสดุสารที่ไหลออกหลายรอบ และในบางกรณี ก็เกิดความล่าช้าอย่างมากในกระบวนการผลักวัสดุสาร
การศึกษาในระดับนานาชาติเผยแพร่ในวารสาร Nature Astronomy ใช้เทคนิคล้ำหน้าที่เรียกว่า การตรวจสอบการแทรกสอด(interferometry) ที่เครือข่าย CHARA(Center for High Angular Resolution Astronomy) ในคาลิฟอร์เนีย ความพยายามนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้รวมแสงจากกล้องโทรทรรศน์หลายตัว บรรลุถึงความละเอียดที่คมชัดที่ต้องการเพื่อถ่ายภาพการระเบิดที่พัฒนาไปอย่างรวดเร็วนี้ได้โดยตรง
CHARA Array ภาพปก ภาพจากศิลปินแสดงการผลักมวลสารในสองทิศทางที่ตั้งฉากกันที่สำรวจพบในโนวา V1674 Herculis
ภาพเหล่านี้ให้มุมมองในระยะประชิดว่าวัสดุสารถูกผลักออกจากดาวในระหว่างการระเบิดได้อย่างไร Gail Schaefer ผู้อำนวยการ CHARA Array จากมหาวิทยาลัยจอร์เจียสเตท กล่าว การจับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นชั่วคราวต้องการความยืดหยุ่นในการปรับแต่งตารางการสำรวจกลางคืนเมื่อได้พบเป้าหมายใหม่ๆ
โนวา(novae) เกิดขึ้นเมื่อซากดาวที่มีความหนาแน่นสูงที่เรียกว่า ดาวแคระขาว(white dwarf) หลังจากที่มันขโมยวัสดุสารจากดาวข้างเคียง โนวาไม่ได้ทำลายดาวแคระขาวเหมือนกับการระเบิดซุปเปอร์โนวาชนิดหนึ่งเอ(Type Ia supernovae) วัสดุสารสะสมบนพื้นผิวแคระขาวจนกระทั่งอุณหภูมิและความดันขึ้นสูงมากจนทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์เฉพาะที่ และลามแบบกู่ไม่กลับไปทั่วพื้นผิว แต่ไปไม่ถึงภายในแคระขาว ในขณะที่ซุปเปอร์โนวาเกิดขึ้นเมื่อแคระขาวสะสมมวลจนเกินค่าวิกฤติที่ 1.44 เท่าดวงอาทิตย์
จากบนโลก เราได้เห็นการปะทุโนวาเป็นดาวที่สว่างจ้าขึ้นอย่างฉับพลัน ซึ่งมักจะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า นี่เองก็เป็นเหตุผลที่ ไทโค บราห์(Tycho Brahe) นักดาราศาสตร์สมัยศตวรรษที่ 16 ตั้งชื่อวัตถุชนิดนี้ว่า โนวา ซึ่งเป็นภาษาละตินแปลว่า ดาวดวงใหม่ กระทั่งบัดนี้ นักดาราศาสตร์ก็เพียงแต่สำรวจสถานะช่วงต้นของการปะทุเหล่านี้ได้โดยอ้อมเท่านั้น เนื่องจากวัสดุสารที่ขยายตัวออกมาปรากฏเป็นแหล่งแสงแห่งเดียว
ภาพการปะทุโนวาจาก V1674 Her แสดงการผลักมวลออกในสองทิศที่ตั้งฉากกัน ดังภาพปกซึ่งเป็นภาพจากศิลปิน
เพื่อที่จะเผยให้เห็นว่าวัสดุสารถูกผลักออกได้อย่างไร และมีปฏิสัมพันธ์อย่างไรเป็นสิ่งจำเป็นต่อการเข้าใจว่าคลื่นกระแทก(shock wave) ก่อตัวในโนวาได้อย่างไร ซึ่งถูกพบครั้งแรกโดยกล้องโทรทรรศน์พื้นที่กว้างเฟอร์มี(LAT) ของนาซา ในช่วง 15 ปีแรกของมัน พบการเปล่งคลื่นระดับกิกะอิเลคตรอนโวลท์จาก LAT Fermi จากโนวามากกว่า 20 แห่ง บอกได้ว่าการปะทุโนวาเหล่านี้เป็นตัวเปล่งรังสีแกมมาและเน้นให้เห็นศักยภาพในฐานะแหล่งผู้ส่งสารหลายทาง(multi-messenger sources)
ทีมถ่ายภาพโนวาที่แตกต่างกันมาก 2 แห่งที่ปะทุในปี 2021 แห่งหนึ่งคือ V1674 Herculis ซึ่งปะทุเร็วที่สุดเท่าที่เคยพบมา โดยสว่างขึ้นถึงอันดับความสว่าง(magnitude) 6 และมืดลงในเวลาเพียงไม่กี่วัน ภาพเผยให้เห็นก๊าซที่ทะลักออกเป็น 2 ทางที่ตั้งฉากซึ่งกันและกันอย่างชัดเจน ซึ่งเป็นหลักฐานว่าการระเบิดได้รับพลังจากการผลักที่เกิดปฏิสัมพันธ์หลายครั้ง
ที่สำคัญก็คือ กระแสไหลออกใหม่เหล่านี้ปรากฏในภาพในขณะที่เฟอร์มีก็ยังพบรังสีแกมมาพลังงานสูงด้วย ซึ่งเป็นการเชื่อมโยงการเปล่งคลื่นที่ได้พลังจากคลื่นกระแทกเข้ากับกระแสไหลออกที่ชนกัน ได้โดยตรง
โนวาแห่งที่สอง V1405 Cassiopeiae พัฒนาช้ากว่ามาก ที่น่าประหลาดใจก็คือ มันตรึงชั้นก๊าซส่วนนอกๆ ไว้ได้นานกว่า 50 วันก่อนที่สุดท้ายจะผลักออกมา ได้ให้หลักฐานที่ชัดเจนเป็นครั้งแรกของการผลักที่ล่าช้านี้ เมื่อสุดท้ายวัสดุสารถูกผลักออกมา ก็เกิดการกระแทกใหม่ๆ เมื่อกระแสไหลออกชนกัน และอีกครั้งที่ได้สร้างรังสีแกมมาที่เฟอร์มีพบ สว่างขึ้นจนถึงอันดับความสว่าง 5.5 ความสว่างจะอยู่ในระดับนี้ไป 7 เดือนก่อนที่จะสลัวลง
เปรียบเทียบภาพโนวาจาก CHARA (b) กับข้อมูลจากเฟอร์มี่(c) จะพบว่าปฏิสัมพันธ์จากกระแสไหลออกสร้างคลื่นกระแทกที่เปล่งรังสีแกมมาออกมาให้เฟอร์มี่ได้ตรวจจับ ดังอธิบายในภาพ a
การสำรวจเหล่านี้ช่วยให้เราได้เฝ้าดูการระเบิดของดาวในเวลาจริง ซึ่งเป็นสิ่งที่ซับซ้อนอย่างมากและคิดกันมานานแล้วว่าจะต้องท้าทายอย่างสุดติ่ง Elias Aydi ผู้เขียนนำการศึกษา ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยเทกซัสเทค กล่าว แทนที่จะได้เห็นแสงแวบเดียว ขณะนี้เราได้พบความซับซ้อนที่แท้จริงว่าการระเบิดคลี่คลายได้อย่างไร มันก็เหมือนกับการขยับจากรูปขาวดำหยาบๆ ไปสู่วีดีโอไฮเดฟ
ความสามารถในการเปิดให้เห็นรายละเอียดยิบย่อยอย่างนี้มาจากการใช้การตรวจสอบการแทรกสอด ซึ่งเป็นเทคนิคเดียวกับที่ช่วยให้ถ่ายภาพหลุมดำที่ใจกลางกาแลคซีของเราได้ ภาพที่คมชัดเหล่านี้ถูกเสริมแต่งด้วยสเปคตรัมที่ได้จากหอสังเกตการณ์ใหญ่
ข้อมูลเพิ่มเติมจากสเปคโตรกราฟพหุวัตถุบนกล้องโทรทรรศน์เจมิไนเหนือขนาด 8.1 เมตรบนยอดเมานาคี ฮาวาย ซึ่งตามรอยวัสดุสารที่ถูกผลักออกจากการปะทุโนวาทั้งสองแห่ง ผ่านร่อยรอยสเปคตรัมองค์ประกอบเคมี เช่น เหล็กที่แตกตัวเป็นไอออน(ionized iron) ได้แสดงว่ารายละเอียดใหม่ปรากฏในสเปคตรัม ก็จับคู่ได้กับโครงสร้างที่เผยในภาพจากมาตรแทรกสอด ให้การยืนยันแบบตัวต่อตัวว่ากระแสไหลออกกำลังมีรูปร่างและกำลังชนกันอย่างไร
นี่เป็นความก้าวหน้าครั้งใหญ่มาก John Monnier ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยมิชิกัน ผู้เขียนร่วมการศึกษา และผู้เชี่ยวชาญการถ่ายภาพการแทรกสอด ความจริงที่ตอนนี้เราได้เห็นดาวระเบิดและก็มองเห็นโครงสร้างวัสดุสารที่ถูกสาดออกสู่อวกาศในทันที เป็นสิ่งที่น่าจดจำมาก มันเปิดหน้าต่างบานใหม่สู่เหตุการณ์ที่รุนแรงที่สุดชนิดหนึ่งในเอกภพ
V 1405 Cas พบการปะทุที่ผลักมวลสารล่าช้าถึง 55 วัน จนสุดท้ายก็ปล่อยออกมา สร้างคลื่นกระแทกที่เปล่งรังสีแกมมาให้เฟอร์มี่ตรวจจับได้
ผลสรุปไม่เพียงแต่เผยให้เห็นความซับซ้อนที่คาดไม่ถึงในโนวา แต่ยังช่วยอธิบายคลื่นกระแทกที่ทรงพลังของพวกมัน ซึ่งเป็นที่ทราบดีว่าสร้างการเปล่งรังสีพลังงานสูงเช่น รังสีแกมมา กล้องเฟอร์มีเป็นเครื่องมือหลักในการค้นพบความเชื่อมโยงนี้, บอกได้ว่าโนวาเป็นห้องทดลองในธรรมชาติสำหรับการศึกษาฟิสิกส์คลื่นกระแทกและการเร่งความเร็วอนุภาค(particle acceleration)
โนวานั้นเป็นมากกว่าดอกไม้ไฟอวกาศ พวกมันเป็นห้องทดลองฟิสิกส์แบบสุดขั้ว Laura Chomiuk ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยมิชิกันสเตท ผู้เขียนร่วม และผู้เชี่ยวชาญดาวระเบิด กล่าว ด้วยการดูว่าวัสดุสารถูกผลักออกมาได้อย่างไรและเมื่ดใด สุดท้ายเราก็สามารถเชื่อมโยงจุดระหว่างปฏิกิริยานิวเคลียร์บนพื้นผิวดาว, เรขาคณิตของวัสดุสารที่ผลักออกมา และการแผ่รังสีพลังงานสูงที่เราพบจากอวกาศ
การค้นพบท้าทายภาพที่มีมานานว่าการปะทุโนวาเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นม้วนเดียวจบ แต่มันกลับชี้ไปถึงเส้นทางการผลักวัสดุสารที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึงกระแสไหลออกหลายเส้นทาง และการผลักเปลือกที่ล่าช้า ซึ่งได้แต่งเติมความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการระเบิดเหล่านี้
Aydi กล่าวว่า นี่ยังแค่เริ่มต้น เมื่อมีการสำรวจลักษณะนี้มากขึ้น สุดท้ายเราจะเริ่มตอบคำถามใหญ่ๆ ว่าดาวมีชีวิตอยู่, ตาย และส่งผลต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไร โนวาซึ่งครั้งหนึ่งเคยดูเหมือนเป็นการระเบิดพื้นๆ กลับมีความรุ่มรวยและน่าสนเท่ห์มากกว่าที่เราจินตนาการไว้
- 2
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
