การปะทุคลื่นวิทยุเร็วจากชายขอบกาแลคซีที่ตายแล้ว
เป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ได้ตามรอยการปะทุคลื่นวิทยุเร็วเหตุการณ์หนึ่ง กลับไปได้ถึงชายขอบของกาแลคซีทรงรีโบราณที่ตายแล้วแห่งหนึ่ง เป็นที่เกิดปรากฏการณ์ประหลาดที่คาดไม่ถึง ซึ่งก่อนหน้านี้มักเกิดกับกาแลคซีที่มีอายุน้อยกว่านี้อย่างมาก
ในการศึกษาสองงานที่สอดประสานกัน ซึ่งนำโดยมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น และมหาวิทยาลัยแมกกิลล์ การค้นพบได้ทลายข้อสันนิษฐานที่ว่าการปะทุคลื่นวิทยุเร็ว(fast radio burst; FRB) มักจะโผล่มาจากพื้นที่ที่มีกิจกรรมการก่อตัวดาวอย่างคึกคักเท่านั้น แต่หลักฐานจากการสำรวจใหม่นี้บอกใบ้ถึงกำเนิดของเหตุการณ์เหล่านี้ซึ่งอาจมีความหลากหลายมากกว่าที่เคยคิดไว้ การศึกษาทั้งสองงานเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters วันที่ 21 มกราคม
ทฤษฎีก่อนหน้านี้ก็คือ FRBs มาจากดาวแม่เหล็ก(magnetars) ซึ่งก่อตัวขึ้นผ่านซุปเปอร์โนวาแบบแกนกลางยุบตัว(core-collapse supernovae) Tarraneh Eftekhari จากนอร์ธเวสเทิร์น ซึ่งนำการศึกษาหนึ่งในสองงาน และเป็นผู้เขียนร่วมในงานอีกฉบับ กล่าว แต่ไม่ใช่ในกรณีนี้ ในขณะที่ดาวมวลสูงอายุน้อยจะจบชีวิตเป็นซุปเปอร์โนวาแกนกลางยุบตัว แต่เรากลับไม่เห็นหลักฐานใดๆ ถึงการมีดาวอายุน้อยในกาแลคซีนี้
ต้องขอบคุณการค้นพบใหม่ ภาพใหม่จึงโผล่มาแสดงว่าไม่ใช่ว่า FRBs ทั้งหมดจะมาจากดาวอายุน้อย บางทีอาจจะมี FRBs กลุ่มย่อยที่เกี่ยวข้องกับระบบที่มีอายุมากกว่า FRB เหตุการณ์ใหม่นี้แสดงให้เราเห็นว่าเพียงแค่เราคิดว่าเราเข้าใจปรากฏการณ์ประหลาดทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์อย่างหนึ่งแล้ว เอกภพก็จะตลบหลังและทำให้เราประหลาดใจอีก WenFai Fong ผู้เขียนร่วมอาวุโสในการศึกษาทั้งสอง จากมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น กล่าว
สมมุติฐานที่มาของการเปล่งคลื่นวิทยุเร็ว มาจากดาวแม่เหล็ก(magnetar) อายุน้อย ซึ่งก่อตัวจากแกนกลางที่ยุบตัวลงของดาวฤกษ์มวลสูงที่ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา แต่การค้นพบ FRB ครั้งใหม่กลับตามรอยกลับไปได้ถึงพื้นที่ที่ไม่น่าจะมีดาวแม่เหล็กอยู่ ภาพปก CHIME
นักดาราศาสตร์ได้พบ FRB ใหม่นี้ ซึ่งมีชื่อว่า FRB 20240209A ในเดือนกุมภาพันธ์ 2024 ด้วย CHIME(Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) ซึ่งสว่างขึ้นและหายไปภายในเวลาไม่กี่มิลลิวินาที FRBs เป็นการปะทุคลื่นวิทยุพลังงานสูงที่เกิดขึ้นเพียงพริบตา แต่ปลดปล่อยพลังงานออกมามากกว่าที่ดวงอาทิตย์ของเราเปล่งตลอดทั้งปี แต่ FRB นี้ปะทุมากกว่าหนึ่งครั้ง
ในระหว่างการปะทุเริ่มต้นในเดือนกุมภาพันธ์ จนถึงกรกฏาคม 2024 แหล่งเดียวกันปะทุ 21 ครั้ง ซึ่ง 6 ครั้งในนั้นก็ตรวจจับได้โดยกล้อง outriggers ที่อยู่ไกลจากสถานีหลักของ CHIME ไป 60 กิโลเมตร มันเป็น CHIME ในแบบที่มีขนาดเล็กกว่า ช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้ระบุตำแหน่งของ FRBs บนท้องฟ้าได้แม่นยำ หลังจากทีมระบุตำแหน่งของ FRB นี้ได้ Eftekhari และทีมก็รีบใช้กล้องเคกและเจมิไนเพื่อสำรวจสภาพแวดล้อมรอบข้างเหตุการณ์
ในห้องพิเศษที่วิทยาเขตเอเวนส์ตัน นักดาราศาสตร์นอร์ธเวสเทิร์นสามารถเข้าถึงเคกได้จากทางไกล ซึ่งช่วยให้พวกเขาได้สำรวจปรากฏการณ์ที่น่าสนใจมากได้อย่างรวดเร็ว แทนที่จะพบในกาแลคซีอายุน้อย การสำรวจกลับเผยว่า FRB มีกำเนิดที่ขอบของกาแลคซีใกล้ๆ ซึ่งมีอายุ 11.3 พันล้านปี อยู่ห่างจากโลกออกไปเพียง 2 พันล้านปีแสงเท่านั้น
เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกาแลคซีต้นสังกัดที่ไม่ปกติแห่งนี้ ทีมใช้คอมพิวเตอร์สมรรถะสูงเพื่อทำแบบจำลองเสมือนจริง พวกเขาพบว่ากาแลคซีนี้มีกำลังสว่างอย่างสุดขั้วและมีมวลสูงอย่างไม่น่าเชื่อ คือที่ 1 แสนล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ Eftekhari กล่าวว่า มันดูจะเป็นกาแลคซีต้นสังกัด FRB ที่มีมวลสูงที่สุดเท่าที่เคยพบมา และยังเป็นกาแลคซีที่มีขนาดใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งที่เคยพบมาด้วย
ตำแหน่งของ FRB 20240209A ที่ชายขอบกาแลคซีทรงรีแห่งหนึ่ง(วงรีด้านบนซ้าย)
แต่ในขณะที่ FRBs เกือบทั้งหมดมีกำเนิดอยู่ในรั้วรอบของกาแลคซี ทีมตามรอย FRB 20240209A ไปถึงชายขอบของบ้านเกิดของมัน ที่ราว 130,000 ปีแสงจากใจกลางกาแลคซีซึ่งมีดาวอย่างโหลงเหลง ในบรรดาประชากร FRB FRB เหตุการณ์นี้อยู่ไกลจากใจกลางกาแลคซีต้นสังกัดของมันมากที่สุด Vishwangi Shah นักศึกษาปริญญาโทที่แมกกิลล์ ซึ่งนำทีมที่พยายามระบุตำแหน่งของ FRB นี้กล่าว
นี่ทั้งน่าประหลาดใจและน่าตื่นเต้น เมื่อคาดว่า FRBs จะมีกำเนิดภายในกาแลคซี ซึ่งมักจะอยู่ในพื้นที่ที่กำลังก่อตัวดาว ตำแหน่งของ FRB นี้อยู่ไกลออกไปในต้นสังกัดของมัน ได้สร้างคำถามว่า เหตุการณ์ที่ทรงพลังอย่างนี้เกิดในพื้นที่ที่ไม่มีดาวใหม่ๆ ก่อตัวขึ้นเลยได้อย่างไร
หลังจากการค้นพบนี้ นักดาราศาสตร์เพิ่งตามรอย FRB อีกเหตุการณ์หนึ่งกลับไปที่ถึงชายขอบของกาแลคซี ในปี 2022 ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้พบ FRB เหตุการณ์หนึ่ง ซึ่งโผล่มาจากกระจุกดาวที่อยู่กันอย่างแออัดที่ขอบของ M81 ซึ่งเป็นกาแลคซีกังหันแกรนด์ดีไซน์(grand design spiral; กาแลคซีกังหันที่มีแขนกังหันชัดเจน เชื่อมต่อและคลี่ออกจากส่วนป่องในใจกลาง) ที่อยู่ห่างออกไปราว 12 ล้านปีแสง
แม้ว่า FRB 20240209A จะเกิดขึ้นในกาแลคซีทรงรี(elliptical) เหตุการณ์ทั้งสองก็มีความคล้ายคลึงร่วมกันหลายอย่าง เมื่อไม่กี่ปีก่อนนี้เองที่ FRB ใน M81 เป็นการค้นพบที่น่าประหลาดใจในกระจุกดาวที่หนาแน่นที่เรียกว่า กระจุกดาวทรงกลม
(globular cluster) Fong กล่าว
ตัวเลขเชิงสถิติของ FRBs ที่ตามรอยไปถึงกาแลคซีที่มาได้ ทั้งที่เกิดแบบครั้งเดียวแล้วหายไป หรือที่ปรากฏซ้ำ จะเห็นแนวโน้มการปะทุในกาแลคซีที่ยังมีกิจกรรมการก่อตัวดาวอย่างในกาแลคซีกังหัน และกาแลคซีที่มีกิจกรรมก่อตัวดาวอย่างคึกคักมาก(starburst galaxies)
เหตุการณ์เดียวแห่งนั้นก็เหมือนยกแขนข้างหนึ่งยันขบวนรถไฟความคิดได้ และทำให้เราต้องสำรวจลำดับเหตุการณ์ต้นกำเนิดของ FRBs ในแบบอื่นๆ นับแต่นั้นมา ก็ไม่เคยพบเห็น FRB แบบนั้นอีก ทำให้เราเชื่อว่ามันคงเป็นการค้นพบที่มาแล้วก็ไป จนถึงตอนนี้ ในความเป็นจริง FRB ของ CHIME อาจจะเป็นฝาแฝดกับที่ M81 มันอยู่ไกลจากต้นสังกัด ไกลจากพื้นที่ที่ดาวใดๆ กำลังก่อตัวขึ้น และดาวในต้นสังกัดของพวกมันก็สูงอายุอย่างมาก มันเคยมีช่วงเวลาที่รุ่งเรืองแต่ตอนนี้อยู่ในช่วงเกษียณแล้ว
ในเวลาเดียวกัน สภาพแวดล้อมสูงอายุแบบนี้ก็ทำให้เราต้องกลับมาคิดถึงแบบจำลองต้นกำเนิด FRB มาตรฐานของเรา และหันไปหาช่องทางการก่อตัวแบบพิสดารมากขึ้น ซึ่งก็น่าตื่นเต้น จากบรรดา FRBs เกือบ 100 เหตุการณ์ที่ระบุกาแลคซีต้นสังกัดได้ เกือบทั้งหมดน่าจะมีกำเนิดจากดาวแม่เหล็ก ซึ่งก่อตัวขึ้นผ่านซุปเปอร์โนวาแบบแกนกลางยุบตัว อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ระบุกำเนิดของ FRB 20240209A อาจจะคล้ายกับ FRB ที่พบใน M81
ในขณะที่ทีมที่นำโดยแมกกิลล์ เอ่นถึงความเป็นไปได้ที่ FRB ใหม่จะมีกำเนิดในกระจุกดาวทรงกลมที่หนาแน่นแห่งหนึ่ง กระจุกลักษณะดังกล่าวเป็นสถานที่เหมาะสมที่อาจก่อตัวดาวแม่เหล็กได้ ผ่านกลไกอื่นและเกี่ยวข้องกับดาวที่มีอายุมากกว่า ซึ่งรวมถึงผ่านการควบรวมของดาวนิวตรอนคู่หนึ่ง หรือจากดาวแคระขาวดวงหนึ่งที่ยุบตัวภายใต้แรงโน้มถ่วงของมันเอง กระจุกทรงกลมให้กำเนิด FRB ซ้ำที่นี้น่าจะเป็นลำดับเหตุการณ์ที่เป็นไปได้มากที่สุดที่ใช้อธิบายว่าเพราะเหตุใด FRB นี้จึงอยู่ด้านนอกของกาแลคซีต้นสังกัด Shah กล่าว
เราไม่ทราบแน่ชัดว่ามีกระจุกทรงกลมที่อยู่ตำแหน่งของ FRB หรือไม่ และจึงเสนอขอใช้กล้องเวบบ์เพื่อสำรวจติดตามผลตำแหน่ง FRB นี้ ถ้าใช่ก็จะทำให้ FRB นี้เป็น FRB เหตุการณ์ที่สองเท่านั้นที่พบในกระจุกทรงกลม แต่ถ้าไม่ เราน่าจะต้องพิจารณาลำดับเหตุการณ์กำเนิด FRB แบบอื่นที่พิสดารขึ้น
ก็ชัดเจนแล้วว่ายังมีที่ว่างในการค้นพบที่น่าตื่นเต้นอีกมากเหลืออยู่เมื่อพูดถึง FRBs Eftekhari กล่าว และสภาพแวดล้อมอย่างนั้นก็อาจเก็บงำกุญแจสู่การไขความลับของพวกมัน
แหล่งข่าว phys.org : first fast radio burst traced to old, dead, elliptical galaxy
scitechdaily.com : mystery signal lights up a dead galaxy, baffling astronomers
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
