ระบบคู่ดาวแคระขาว-วิถีหลัก แห่งแรก
นักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยโตรอนโต ได้พบระบบคู่ของดาวแคระขาวกับดาวฤกษ์วิถีหลักเป็นครั้งแรกที่ได้พบซากดาวที่ตายแล้วอยู่กับดาวที่มีชีวิต ในกระจุกดาวอายุน้อย เผยแพร่เป็ฯการศึกษาใหม่ใน Astrophysical Journal การค้นพบใหม่เอี่ยมนี้ได้ให้หน้าต่างบานใหม่สู่วิวัฒนาการดาวฤกษ์ในสถานะที่สุดขั้ว และหนึ่งเป็นปริศนาประการใหญ่ที่สุดในทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์
ขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถเริ่มต้นเชื่อมช่องว่างระหว่างสถานะเริ่มแรกสุดกับสถานะสุดท้ายของระบบดาวคู่(binary system) ซึ่งมีดาวฤกษ์สองดวงโคจรรอบจุดศูนย์กลางแรงโน้มถ่วงร่วม เพื่อปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับว่าดาวก่อตัวอย่างไร, กาแลคซีพัฒนาอย่างไร และธาตุเกือบทั้งหมดในตารางธาตุถูกสร้างได้อย่างไร การค้นพบนี้ยังอาจจะช่วยอธิบายเหตุการณ์ เช่น ซุปเปอร์โนวา และคลื่นความโน้มถ่วง(gravitational waves) เมื่อคิดกันว่าคู่ที่มีดาวที่ตายแล้วหนึ่งหรือทั้งสองดวงเป็นที่กำเนิดของปรากฏการณ์ประหลาดเหล่านั้น
ดาวเกือบทั้งหมดอยู่ในระบบคู่ ในความเป็นจริง มีดาวเกือบครึ่งหนึ่งที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ที่มีดาวข้างเคียงอย่างน้อย 1 ดวง ดาวคู่เหล่านี้มักจะมีขนาดที่แตกต่างกัน โดยดวงหนึ่งมักจะมีมวลสูงกว่าอีกดวง แม้ว่าใครๆ อาจจะสันนิษฐานว่าดาวเหล่านี้ควรจะพัฒนาไปในอัตราใกล้เคียงกัน แต่ดาวที่มีมวลสูงกว่าจะมีชีวิตที่สั้นกว่าและผ่านสถานะต่างๆ ในวิวัฒนาการได้เร็วกว่าดาวข้างเคียงมวลต่ำกว่า
HR diagram(Hertzsprung-Russell diagram) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับกำลังสว่าง จะปรากฏเส้นหลายเส้นที่กระจายแบ่งแยกกันอย่างชัดเจน ซึ่งสามารถบอกถึงสถานะในวิวัฒนาการดาวต่างๆ ได้ โดยปกติแล้ว ดาวฤกษ์จะใช้ชีวิตหลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมในแกนกลางนานที่สุด(ซึ่งเรียกว่า วิถีหลัก; main sequence phase) เมื่อไฮโดรเจนในแกนกลางหมดลง ก็จะหลุดจากวิถีหลัก เข้าสู่ยักษ์แดง(Red Giant)
ในสถานะที่ดาวดวงหนึ่งเข้าใกล้จุดจบของชีวิต มันจะขยายพองตัวจนมีขนาดหลายร้อยหรือหลายพันเท่าของขนาดเดิมในสถานะที่เราเรียกว่าสถานะกิ่งยักษ์แดง(red giant) หรือกิ่งของยักษ์ไม่บรรจบ(asymptotic giant branch) ในระบบคู่ระยะประชิด การขยายตัวนี้เกิดขึ้นอย่างรุนแรงจนบางครั้งชั้นก๊าซส่วนนอกๆ ของดาวที่กำลังจะตายก็ห่อกลืนดาวข้างเคียงไว้โดยสิ้น นักดาราศาสตร์เรียกสภาพนี้ว่า common envelope phase เมื่อดาวทั้งสองถูกห่อไว้ในวัสดุสารเดียวกัน
สถานะเปลือกห่อร่วมนี้เป็นหนึ่งในปริศนาข้อใหญ่ที่สุดในทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ นักวิทยาศาสตร์อับจนหนทางที่จะเข้าใจว่าดาวหมุนวนไปด้วยกันในช่วงเวลาวิกฤตินี้ส่งผลต่อวิวัฒนาการของดาวในเวลาต่อมา ได้อย่างไร งานวิจัยใหม่อาจจะไขปริศนาลึกลับนี้ได้ ซากที่เหลืออยู่หลังจากที่ดาวตายลงเป็นวัตถุขนาดกะทัดรัดที่เรียกว่าดาวแคระขาว(white dwarfs)
การค้นหาระบบหลังสถานะเปลือกห่อร่วมนี้ ซึ่งมีดาวที่ตายแล้วอยู่กับดาวที่ยังมีชีวิตอยู หรือที่เรียกว่า ระบบคู่ดาวแคระขาว-วิถีหลัก(white dwarf-main sequence binaries) จึงให้หนทางในการสำรวจสถานะที่สุดขั้วในวิวัฒนาการดาว
โครงสร้างภายในของดาวในสถานะต่างๆ ของวิวัฒนาการดาวฤกษ์
Steffani Grondin นักศึกษาปริญญาโทจากแผนกดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ โตรอนโต ผู้เขียนนำ กล่าวว่า ตัวอย่างจากการสำรวจนี้เป็นเพียงก้าวแรกที่สำคัญที่จะช่วยให้เราได้ตามรอยวงจรชีวิตของระบบคู่แบบเต็มครบถ้วน และหวังว่าจะช่วยเราให้คลี่คลายสถานะในวิวัฒนาการดาวที่เป็นปริศนาที่สุดอันนี้ได้
นักวิจัยใช้จักรกลการเรียนรู้เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลจากแหล่งหลักสามแห่ง คือปฏิบัติการไกอา(Gaia) พร้อมกับการสำรวยจากโครงการ 2MASS และ Pan-STARRS1 ชุดข้อมูลรวมที่ได้ช่วยให้ทีมได้สำรวจหาระบบคู่ใหม่ๆ ในกระจุกดาวที่มีคุณสมบัติสอดคล้องกับระบบคู่แคระขาว-วิถีหลัก แม้ว่าระบบคู่ลักษณะนี้น่าจะพบได้ทั่วไปมากๆ แต่ก็ค้นหาได้ยาก โดยก่อนหน้านี้มีการยืนยันว่าที่ระบบคู่ 2 แห่งในกระจุกเท่านั้น งานวิจัยนี้ได้เพิ่มคู่เป็น 52 คู่ในกระจุก 38 แห่ง
เนื่องจากคิดกันว่าดาวในกระจุกดาวเหล่านั้นทั้งหมดก่อตัวขึ้นในเวลาเดียวกัน การค้นหาระบบคู่ลักษณะนั้นในกระจุกดาวเปิด(open cluster) ช่วยให้นักดาราศาสตร์ระบุอายุของระบบได้ง่าย และตามรอยวิวัฒนาการตลอดได้ตั้งแต่ก่อนสถานะเปลือกห่อร่วม จนถึงระบบคู่หลังจากสถานะดังกล่าวนั้น
การใช้จักรกลการเรียนรู้ช่วยเราให้จำแนกสัญญาณของระบบคู่ที่เป็นอัตลักษณ์เหล่านี้ได้อย่างชัดเจน ซึ่งเราไม่สามารถทำได้ง่ายๆ โดยการจำแนกตัวแปรในข้อมูลเพียงลำพัง Joshua Speagle ผู้เขียนร่วม ศาสตราจารย์ที่แผนกดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ และแผนกวิทยาศาสตร์สถิติ โตรอนโต กล่าว มันยังช่วยให้เราสำรวจหากระจุกหลายร้อยแห่งโดยอัตโนมัติ ซึ่งเป็นภารกิจที่เป็นไปไม่ได้เลยถ้าเราพยายามจำแนกโดยใช้กำลังคน
Common envelope binary
Maria Drout ผู้เขียนร่วม ศาสตราจารย์ที่แผนกดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยโตรอนโต กล่าวว่า มันได้ชี้ให้เห็นว่าเอกภพของเรายังมีอะไรซ่อนอยู่ข้างใต้ความเวิ้งว้างรอคอยการค้นพบอีกมากแค่ไหน ในขณะที่มีตัวอย่างระบบคู่ประเภทนี้มากมาย แต่ก็มีไม่กี่แห่งที่สามารถระบุอายุได้เพียงพอที่จะทราบประวัติวิวัฒนาการได้อย่างครบถ้วน ในขณะที่ยังมีงานอีกมากที่ต้องยืนยันและแจกแจงระบบเหล่านี้ให้ครบถ้วน ผลสรุปนี้จะส่งนัยยะต่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์หลากหลายสาขา
ระบบคู่ที่มีวัตถุกะทัดรัดยังเป็นต้นกำเนิดของการระเบิดที่รุนแรงที่เรียกว่า ซุปเปอร์โนวาชนิดหนึ่งเอ(Type Ia supernovae) และเป็นแหล่งของการควบรวมที่สร้างคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งเป็นระลอกในกาลอวกาศ ซึ่งสามารถตรวจจับได้โดยเครื่องมือเช่น LIGO เมื่อทีมใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์เจมิไน, เคก และมาเจลลัน เพื่อยืนยันและตรวจสอบคุณสมบัติของระบบคู่เหล่านี้ บัญชีรายชื่อที่ได้ก็จะเปิดช่องสู่ปรากฏการณ์ประหลาดที่เกิดขึ้นชั่วคราวอื่นๆ อีก
แหล่งข่าว phys.org : first pairs of white dwarf-main sequence binaries discovered in clusters shine new light on stellar evolution
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
