ดาวคู่ที่ดูไม่น่าเป็นไปได้
ยานไอน์สไตน์ได้จับแสงวาบรังสีเอกซ์จากวัตถุคู่ที่น่าเหลือเชื่อ การค้นพบนี้ได้เปิดหนทางใหม่ในการศึกษาว่าดาวฤกษ์มวลสูงมีปฏิสัมพันธ์และพัฒนาอย่างไร ช่วยยืนยันพลังอันเป็นอัตลักษณ์ของปฏิบัติการนี้ในการค้นหาแหล่งรังสีเอกซ์บนท้องฟ้า งานซึ่งเผยแพร่บนเวบ arXiv และใน Astrophysical Journal Letters
วัตถุคู่ประหลาดนี้ประกอบด้วยดาวฤกษ์ร้อนดวงใหญ่ ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์กว่า 10 เท่า และซากดาวขนาดกะทัดรัดที่เป็นดาวแคระขาวดวงหนึ่ง ซึ่งมีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ของเรา มีการพบระบบลักษณะนี้เพียงไม่กี่แห่งเท่านั้น และนี่ก็เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สามารถตามรอยรังสีเอกซ์ที่มาจากคู่ประหลาดนี้ได้ตั้งแต่ที่มันเริ่มปล่อยแสงวาบออกมาจนกระทั่งมันค่อยๆ จางไป
ในวันที่ 27 พฤษภาคม 2024 กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์พื้นที่กว้าง(WXT) บนยานไอน์สไตน์ ได้พบรังสีเอกซ์ที่มาจากเมฆมาเจลลันเล็ก(Small Magellanic Cloud; SMC) กาแลคซีเพื่อนบ้านของเรา เพื่อค้นหาที่มาของสัญญาณใหม่ซึ่งมีชื่อว่า EP J0052 นักวิทยาศาสตร์เล็งกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ติดตามผลของยานไอน์สไตน์ไปในทิศทางดังกล่าว การสำรวจจาก WXT ยังเหนี่ยวนำให้ดาวเทียมสวิฟท์และกล้องรังสีเอกซ์ NICER หันไปทางวัตถุที่พบใหม่ด้วย ส่วนดาวเทียม XMM-Newton ก็สำรวจติดตามผลในอีก 18 วันหลังจากที่ได้เตือน
เรากำลังตามล่าแหล่ง เมื่อเราพบจุดแสงรังสีเอกซ์แห่งใหม่ใน SMC ก็ตระหนักว่ากำลังได้เห็นสิ่งที่ไม่ปกติ ซึ่งมีแต่เพียงยานไอน์สไตน์ที่จะจับได้ Alessio Marino นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่สถาบันวิทยาศาสตร์อวกาศ(ICE-CSIC) ของสเปน และผู้เขียนนำการศึกษาใหม่ กล่าว นี่เป็นเพราะ ในบรรดากล้องที่ตรวจสอบท้องฟ้าในช่วงรังสีเอกซ์ มีแต่ WXT ที่จะมองเห็นรังสีเอกซ์พลังงานต่ำด้วยความไวมากพอที่จะค้นหาแหล่งได้
ในตอนแรก นักวิทยาศาสตร์คิดว่า EP J0052 อาจจะเป็นระบบคู่ที่รู้จักกันเป็นอย่างดีว่าสว่างในช่วงรังสีเอกซ์ คู่เหล่านี้ประกอบด้วยดาวนิวตรอนดวงหนึ่งที่กำลังกลืนมวลสารจากดาวข้างเคียงที่เป็นดาวฤกษ์มวลสูง แต่กลับมีบางสิ่งในข้อมูลที่บอกเล่าถึงเรื่องราวที่แตกต่างออกไป
ต้องขอบคุณยานไอน์สไตน์ที่จับแหล่งนี้ได้จากการปะทุเริ่มต้น นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถวิเคราะห์ข้อมูลชุดจากเครื่องมือที่แตกต่างกัน พวกเขาตรวจสอบว่าแสงแปรผันตลอดช่วงความยาวคลื่นรังสีเอกซ์อย่างไรในเวลา 6 วัน และพบธาตุที่ปรากฏในวัสดุสารที่ระเบิดออกมา เช่น ไนโตรเจน, ออกซิเจน และนีออน การวิเคราะห์นี้ได้นำส่งเงื่อนงำที่สำคัญอย่างยิ่ง เราเข้าใจในทันทีว่าเรากำลังเจอกับการค้นพบที่หาได้ยากของวัตถุคู่ที่พบได้ยากมากๆ Marino อธิบาย
คู่ที่ไม่ปกตินี้ประกอบด้วย ดาวฤกษ์มวลสูงที่เราเรียกว่า ดาวบีอี(Be star) ซึ่งมีมวล 12 เท่ามวลดวงอาทิตย์ และซากดาวที่เรีวกว่า ดาวแคระขาว(white dwarf) ซึ่งเป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นสูงมีขนาดกะทัดรัด แต่มีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ของเรา ดาวทั้งสองโคจรรอบกันและกันในระยะประชิด และสนามแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงของแคระขาวก็ดึงมวลสารออกจากดาวข้างเคียงของมัน
เมื่อมีมวลสาร(ซึ่งเป็นไฮโดรเจนเกือบทั้งหมด) ตกลงบนพื้นผิวมากขึ้นเรื่อยๆ แรงโน้มถ่วงจะบีบอัดมวลสารจนเกิดการระเบิดนิวเคลียร์เฉพาะที่ นี่เองที่สร้างแสงวาบสว่างในช่วงความยาวคลื่นแสงที่กว้างตั้งแต่ช่วงตาเห็นจนถึงอุลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ ซึ่งเรียกว่า โนวา(nova)
ในตอนแรกเริ่ม การมีอยู่ของคู่แบบนี้เป็นเรื่องที่สร้างความงงงัน ดาวมวลสูงอย่าง
ดาวบีอี จะเผาไหม้แหล่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ของมันอย่างรวดเร็ว ชีวิตของดาวจึงพลุ่งพล่านและสั้น เพียง 20 ล้านปีเท่านั้น ส่วนดาวข้างเคียงก็(มัก) เป็นซากของดาวที่เคยคล้ายกับดวงอาทิตย์ ซึ่งถ้ามันอยู่โดดๆ แล้วจะมีอายุหลายพันล้านปี เนื่องจากดาวคู่มักจะก่อตัวขึ้นพร้อมกัน แต่ว่าดาวที่อายุน้อยยังคงส่องแสงสว่างจ้า ในขณะที่ดาวที่มีอายุยืนก็ตายไปเรียบร้อยได้อย่างไร
นักวิทยาศาสตร์คิดว่าดาวคู่นี้เริ่มต้นขึ้นพร้อมกัน เป็นระบบคู่ที่มีมวลใกล้เคียงกันมากกว่านี้ โดยประกอบด้วย ดาวที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ 2 ดวง ที่ราว 6 และ 8 เท่ามวลดวงอาทิตย์ ดาวที่ใหญ่กว่าจะพร่องเชื้อเพลิงนิวเคลียร์เร็วกว่าและเริ่มพองตัว ทิ้งวัสดุสารใส่ดาวข้างเคียงของมัน ในตอนแรก ก๊าซในชั้นบรรยากาศส่วนนอกๆ ที่ปุกปุยจะถูกดึงออกโดยดาวข้างเคียง จากนั้นเปลือกส่วนนอกที่เหลืออยู่ก็จะถูกผลักออก ห่อหุ้มรอบดาวทั้งสองไว้ ซึ่งต่อมาก็กลายเป็นดิสก์ และสุดท้ายก็สลายไป
ในช่วงสิ้นสุดเรื่องราวดรามานี้ ดาวข้างเคียงก็จะมวลสูงขึ้นถึง 12 เท่าดวงอาทิตย์ ในขณะที่แกนกลางของดาวอีกดวงที่ถูกเปลือยออก ก็ยุบตัวกลายเป็นดาวแคระขาวซึ่งมีมวลเพียงราว 1 เท่าดวงอาทิตย์เท่านั้น ขณะนี้ก็เป็นทีของแคระขาวที่จะขโมยและกลืนมวลสารจากเปลือกส่วนนอกๆ ของดาวบีอี บ้าง
การศึกษานี้จึงให้แง่มุมใหม่ๆ สู่สถานะวิวัฒนาการดาวที่สำรวจได้ยาก ซึ่งเป็นผลจากการแลกเปลี่ยนมวลสารอันซับซ้อนที่จะต้องเกิดขึ้นระหว่างดาวทั้งสอง Ashley Chrimes นักวิจัยและนักดาราศาสตร์รังสีเอกซ์ที่อีซา กล่าว เป็นเรื่องที่น่าทึ่งที่ได้เห็นว่าดาวมวลสูงคู่ที่กำลังมีปฏิสัมพันธ์กันอยู่จะสร้างอะไรออกมา
การสำรวจติดตามผลโดยดาวเทียม XMM-Newton ของอีซา ในทิศทางของ EP J0052 ในอีก 18 วันหลังจากยานไอน์สไตน์ได้พบ ก็มองไม่เห็นสัญญาณนี้อีกต่อไป นี่ช่วยกำหนดขีดจำกัดระยะเวลาการปล่อยแสงวาบ แสดงว่ามันเกิดขึ้นค่อนข้างสั้นๆ ระยะเวลาการปะทุที่สั้น และการมีนีออนและออกซิเจน บอกใบ้ถึงแคระขาวชนิดที่ค่อนข้างหนัก น่าจะมีมวลราว 1.2 เท่าดวงอาทิตย์
การแลกเปลี่ยนมวลสารยังส่งผลต่อชะตากรรมของดาวทั้งสอง ในตอนแรก ดาวมวล 6 เท่าดวงอาทิตย์น่าจะมีจุดจบชีวิตโดยการพองบวมกลายเป็นดาวยักษ์แดง(red giant) ก่อนที่จะทิ้งเปลือกก๊าซส่วนนอกๆ เหลือไว้แค่แกนกลางที่เป็นดาวแคระขาว แต่เมื่อมันสะสมมวลจากดาวข้างเคียงไว้มากจนเป็น 12 เท่าดวงอาทิตย์ ก็มีจุดจบที่ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา ในขณะที่ดาวมวล 8 เท่า ก็อยู่ที่รอยต่อระหว่างดาวที่จะพัฒนาเป็นยักษ์แดง กับดาวที่จะเป็นซุปเปอร์โนวา แต่ดาวดวงนี้กลับกลายเป็นแคระขาวซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับดาวมวลต่ำกว่าแทน
แต่ก็ยังบอกไม่ได้ว่าดาว 8 เท่าที่ตอนนี้เป็นดาวแคระขาว ก็จะไม่ระเบิดซุปเปอร์โนวา มีซุปเปอร์โนวาชนิดหนึ่งเอ(Type Ia) ซึ่งเป็นจุดจบของแคระขาวที่สะสมมวลมากเกินไปจนถึงระดับราว 1.4 เท่ามวลดวงอาทิตย์ สิ่งที่เรียกว่า ขีดจำกัดจันทรเสกขา(Chandrasekhar limit) ซึ่งหนักกว่านี้ดาวน่าจะระเบิด กลายเป็นดาวนิวตรอนที่มีความหนาแน่นสูงขึ้นไปอีก หรือระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา
การปะทุจากคู่แคระขาว-ดาวบีอี เป็นเรื่องที่ยากมากๆ ที่จะพบได้ เมื่อต้องสำรวจในช่วงรังสีเอกซ์พลังงานต่ำจะดีที่สุด การมียานไอน์สไตน์จึงให้โอกาสอันเป็นอัตลักษณ์ในการจับแหล่งพลังงานอ่อนเหล่านี้และทดสอบความเข้าใจของเราเกี่ยวกับว่าดาวมวลสูงพัฒนาตัวอย่างไร Erik Kuulkers นักวิทยาศาสตร์โครงการเพื่อยานไอน์สไตน์ของอีซา กล่าว การค้นพบนี้ได้แสดงให้เห็นศักยภาพในการเปลี่ยนเกมของปฏิบัติการนี้
- 2
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
