1 ก.พ. เวลา 07:59 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี

การระเบิดของดาวมวลสูงจากเอกภพยุคต้น

ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้พบซุปเปอร์โนวา SN Eos ระเบิดขึ้นเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 1 พันล้านปีเท่านั้น การค้นพบนี้รายงานใน arXiv วันที่ 7 มกราคม
ซุปเปอร์โนวาเป็นการระเบิดของดาวที่ทรงพลังและสว่างไสว มีความสำคัญในทางวิทยาศาสตร์เมื่อพวกมันใช้เงื่อนงำสำคัญสู่วิวัฒนาการดาวฤกษ์และกาแลคซี โดยรวมแล้ว ซุปเปอร์โนวาแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มตามสเปคตรัมอะตอมที่ปรากฏ ได้แก่ ชนิดที่ 1(Type I) ไม่พบไฮโดรเจนในสเปคตรัม และ ชนิด 2(Type II) ซึ่งมีเส้นสเปคตรัมของไฮโดรเจน
ซุปเปอร์โนวาชนิด 2 เป็นผลจากการยุบตัวและระเบิดอย่างรุนแรงของดาวฤกษ์มวลสูง(มวลเกิน 8 เท่าดวงอาทิตย์) ซุปเปอร์โนวาแบบแกนกลางยุบตัว(core-collapse SNe; CC SNe) ชนิดสอง สามารถสว่างกว่าการเปล่งแสงโดยรวมของกาแลคซีต้นสังกัดของมันได้ ช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้ตรวจสอบบั้นปลายวิวัฒนาการดาว และการศึกษา CC SN e ชนิด 2 ในเอกภพยุคต้นก็น่าจะเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งในการระบุแบบจำลองวิวัฒนาการดาวในยุคต้นได้
ขณะนี้ กลุ่มนักดาราศาสตร์ที่นำโดย David A. Coulter จากมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอบกินส์ ในบัลติมอร์ มารีแลนด์ ดูเหมือนจะพบซุปเปอร์โนวาชนิด 2 จากเอกภพยุคต้นแล้ว พวกเขารายงานว่าด้วยการใช้กล้องเวบบ์สำรวจเลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) ซึ่งนำไปสู่การปรากฏของพหูภาพจากวัตถุพื้นหลังที่ถูกขยายแสง ได้จำแนกซุปเปอร์โนวาที่น่าจะสลัวเกินกว่าจะตรวจจับได้โดยใช้เทคนิคอื่น
เราขอนำเสนอ ซุปเปอร์โนวาอีออส ซึ่งถูกขยายจากเลนส์อย่างแรงกลายเป็นพหุภาพ ซึ่งถูกพบโดยเป็นภาพคู่หนึ่งในวันที่ 1 กันยายน 2025 โดย VENUS ในภาพถ่ายพื้นที่รอบกระจุกกาแลคซี MACS 1931.8-2635 โดยกล้องอินฟราเรดใกล้(NIRCam) ของเวบบ์ นักวิจัยเขียนไว้ในรายงาน
ซุปเปอร์โนวามีชื่อว่า อีออส(Eos) ตามชื่อเทพีไททันแห่งอรุณรุ่งในปกรณัมกรีก มันมีเรดชิพท์จากการตรวจสอบสเปคตรัมที่ 5.135 และฝังตัวอยู่ในกาแลคซีที่กำลังเปล่งไลแมนอัลฟา(Lyman alpha) สลัวมากๆ แห่งหนึ่ง มันจึงเป็นซุปเปอร์โนวาที่ยืนยันด้วยการตรวจสอบสเปคตรัมที่ไกลที่สุดเท่าที่เคยพบ
ข้อมูลที่รวบรวมได้จากภาพของเวบบ์ในวันที่ 1 กันยายนและ 8 ตุลาคม 2025 บ่งชี้ว่าอีออสระเบิดขึ้นเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 1 พันล้านปี หลังจากที่เอกภพแตกตัวเป็นไอออนอีกครั้ง(reionized) และโปร่งแสงต่อการแผ่รังสีอุลตราไวโอเลตได้ไม่นาน การตรวจสอบโดยทีมของ Coulter บอกว่าอีออสมีไฮโดรเจน และระเบิดในสภาพแวดล้อมที่มีความเข้มข้นของโลหะ(metal; ธาตุอื่นที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียม) ไม่ถึง 10% ของที่มีในดวงอาทิตย์ของเรา
สภาพที่ขาดแคลนโลหะยิ่งยืนยันอายุที่โบราณมากๆ ของซุปเปอร์โนวานี้ ซึ่งก็เป็นไปตามที่นักดาราศาสตร์คาดไว้สำหรับเอกภพยุคต้นเมื่อโลหะที่ถูกหลอมขึ้นภายในดาวฤกษ์และจะกระจายออกไปเมื่อดาวตายลง ในช่วงเริ่มแรก ก็แค่ยังไม่มีเวลามากพอที่จะมีวัฏจักรการเกิดและตายของดาวได้หลายรอบมากพอที่จะเติมโลหะให้กับอวกาศ
ดังนั้น ดาวมวลสูงที่ระเบิดโดยมีองค์ประกอบแบบดั้งเดิม อีกทั้งดาวมวลสูงมีอายุที่สั้น ไม่ได้อยู่นานหลายพันล้านปี ถ้าได้พบซุปเปอร์โนวา ก็เป็นข้อพิสูจน์โดยพื้นฐานได้ว่าในช่วงเวลาดังกล่าวมีการก่อตัวดาวอย่างคึกคัก ไม่ใช่แค่เฉพาะบางช่วงเวลาในอดีตเท่านั้น
ในกรอบอ้างอิงหยุดนิ่ง(rest frame) อีออสมีการเปล่งคลื่นในช่วงยูวีไกลที่แปรแสง, สว่าง และเพิ่มสูง การวิเคราะห์การเปล่งคลื่นยูวีบ่งชี้ว่าอีออสเป็น Type IIP ที่อยู่ในช่วงจบของสถานะที่ราบสูง(plateau) โดยรวมแล้ว SN e IIP จะยังคงสว่าง(สูงคงที่เหมือนที่ราบสูง) ต่อไปหลังจากที่สว่างที่สุด ก่อนจะสลัวลงอย่างช้าๆ(เทียบกับ Type II-L จะมืดลงอย่างสม่ำเสมอตามเวลา)
สิ่งที่ทำให้การตรวจจับครั้งนี้มีความพิเศษไม่ใช่เพียงระยะทางของมัน มันยังเป็นการระเบิดของดาวแบบ “ปกติ” เหมือนที่พบเห็นในเอกภพใกล้ๆ แต่ปรากฏในช่วงเวลาเมื่อดาวรุ่นแรกๆ ยังคงแต่งแต้มเอกภพ
ผู้เขียนรายงานสรุปว่า ซุปเปอร์โนวาอีออสเป็นตัวอย่างของ SN IIP ที่ขาดแคลนโลหะอย่างรุนแรง, สร้างพหุภาพและปรับเปลี่ยนด้วยเลนส์อย่างรุนแรง พวกเขาบอกว่าการค้นพบซุปเปอร์โนวานี้เน้นถึงเป้าหมายหลักของกล้องเวบบ์ในการเข้าใจชีวิตและความตายของดาวดวงแรกๆ สุด, กำเนิดธาตุ และการสั่งสมและวิวัฒนาการของกาแลคซีอายุน้อยที่สุด
แหล่งข่าว phys.org - ancient type II supernova discovered from universe’s first billion years
livescience.com – “goddess of dawn”: James Webb telescope spies one of the oldest supernovas in the early universe
earth.com – supernova reveals a hidden chapter of the early universe
โฆษณา