Blinking Giant: ดาวที่หรี่แสงอย่างรุนแรง

 

ภาพจากศิลปินแสดง VVV-WIT-08 ซึ่งมีวัตถุข้างเคียงที่มีดิสก์ล้อมรอบ เคลื่อนที่เข้ามาบังแสงจากดาวฤกษ์ยักษ์แดงไว้ จนเหลือความสว่างเพียง 3% ของความสว่างปกติ

     นักดาราศาสตร์ได้พบดาวที่หรี่แสงอย่างรุนแรงในทิศทางใจกลางทางช้างเผือกซึ่งอยู่ไกลออกไปมากกว่า 25000 ปีแสง ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้สำรวจดาวฤกษ์ VVV-WIT-08 มีความสว่างลดลงถึง 30 เท่า จนมันแทบจะหายไปจากท้องฟ้า ในขณะที่ดาวหลายดวงเปลี่ยนแปลงความสว่างเนื่องจากพวกมันหดพอง(pulsate) หรือเกิดคราส(eclipse) กับดาวข้างเคียงในระบบดาวคู่ แต่หาได้ยากมากๆ ที่ดาวฤกษ์ดวงหนึ่งๆ จะสลัวลงในช่วงเวลาหลายเดือนและจากนั้นก็สว่างขึ้นอีกครั้ง

     นักวิจัยเชื่อว่า VVV-WIT-08 อาจจะจัดอยู่ในระบบดาวคู่คราสชนิดใหม่ blinking giant เมื่อดาวยักษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ถึงร้อยเท่า ถูกบังจากคราสที่ยาวนานในทุกๆ หลายสิบปีโดยดาวข้างเคียงในวงโคจรที่มองไม่เห็น ดาวข้างเคียงซึ่งอาจจะเป็นดาวฤกษ์อีกดวง หรือดาวเคราะห์ มีดิสก์ทึบแสงขนาดใหญ่ล้อมรอบ ซึ่งจะปิดบังดาวยักษ์ ทำให้มันหายไปและปรากฏตัวขึ้นใหม่บนท้องฟ้า การศึกษานี้เผยแพร่ใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society การค้นพบนำทีมโดย Leigh Smith จากสถาบันดาราศาสตร์ของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ซึ่งทำงานกับนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเอดินเบอระ, มหาวิทยาลัยเฮิร์ตฟอร์ดเชียร์, มหาวิทยาลัยวอร์ซอว์ในโปแลนด์ และมหาวิทยาลัยแอนดรีส เบลโลในชิลี

      Sergey Koposov ผู้เขียนร่วมจากมหาวิทยาลัยเอดินเบอระ กล่าวว่า มันน่ามหัศจรรย์ที่เราเพิ่งสำรวจพบวัตถุรีขนาดใหญ่ที่มืด ซึ่งผ่านระหว่างเรากับดาวห่างไกลดวงนี้ และเราก็ทำได้แค่สงสัยถึงกำเนิดของมัน เนื่องจากดาวอยู่ในพื้นที่ที่หนาแน่นของทางช้างเผือก นักวิจัยจึงคิดว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะมีวัตถุมืดบางอย่างที่ไม่รู้จัก แค่เคลื่อนที่ผ่านหน้าดาวยักษ์นี้โดยบังเอิญ อย่างไรก็ตาม แบบจำลองเสมือนจริงได้แสดงว่าน่าจะต้องมีวัตถุมืดจำนวนมากมายมหาศาลอย่างเกินเหตุล่องลอยไปทั่วกาแลคซี

      ระบบดาวอื่นๆ ในลักษณะนี้ที่รู้จักกันมานาน คือ ดาวฤกษ์ยักษ์ Epsilon Aurigae ซึ่งเกิดคราสบางส่วนโดยดิสก์ฝุ่นก้อนมหึมาทุกๆ 27 ปี นาน 730 วันแต่จะมืดลงเพียง 50% เท่านั้น ตัวอย่างที่สอง TYC 2505-672-1 ซึ่งเพิ่งพบเมื่อไม่กี่ปีก่อนนี้เอง และเป็นผู้ครองสถิติระบบดาวคู่คราสกินเวลา 3.5 ปี ในคาบการโคจรที่นานที่สุดที่ 69 ปี เป็นบันทึกที่ VVV-WIT-08 กำลังก้าวขึ้นมาชิงตำแหน่ง

แสงของ VVV-WIT-08 สลัวลงถึง 30 เท่า ดังในภาพจาก VVV Team 

      ทีมที่สหราชอาณาจักรยังได้พบดาวยักษ์ประหลาดลักษณะนี้อีก 2 ดวงนอกเหนือจาก VVV-WIT-08 ซึ่งบอกว่าพวกมันอาจจะเป็นดาวชนิดใหม่ ให้นักดาราศาสตร์ได้สำรวจ

     VVV-WIT-08 ถูกพบโดย การสำรวจ VISTA Variables in the Via Lactea(VVV) ซึ่งเป็นโครงการที่ใช้กล้องโทรทรรศน์ VISTA ที่หอสังเกตการณ์ลาพารานัลในชิลีที่สร้างโดยทีมบริติช และดำเนินงานโดยหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป(ESO) ซึ่งสำรวจดาวฤกษ์ 1 พันล้านดวงเดิมๆ ในพื้นที่ใจกลางทางช้างเผือกและตามระนาบกาแลคซีส่วนหนึ่งมาเกือบหนึ่งทศวรรษแล้ว เพื่อสำรวจหาตัวอย่างที่มีความสว่างที่แปรผันในช่วงสเปคตรัมอินฟราเรด ศาสตราจารย์ Philip Lucas จากมหาวิทยาลัยเฮิร์ตฟอร์ดเชียร์ ผู้นำร่วมโครงการ กล่าวว่า บางครั้งเราก็พบดาวแปรแสง(variable stars) ที่ไม่สามารถจัดไว้ในหมวดหมู่ที่มีอยู่ได้ ซึ่งเราจะเรียกว่า มันคืออะไร(what-is-this?) หรือวัตถุ WIT เราไม่ทราบจริงๆ ว่ายักษ์กระพริบแสงเหล่านี้มีความเป็นมาอย่างไร มันน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นการค้นพบลักษณะนี้จาก VVV หลังจากวางแผนและรวบรวมข้อมูลมาหลายปีมากๆ

     ในขณะที่ VVV-WIT-08 ถูกพบโดยใช้ข้อมูล VVV แต่การมืดลงของดาวก็ถูกสำรวจโดย OGLE(Optical Gravitational Lensing Experiment) ซึ่งเป็นโครงงานสำรวจของมหาวิทยาลัยวอร์ซอว์ที่ดำเนินงานมาอย่างยาวนาน OGLE ทำการสำรวจถี่กว่า แต่ก็ใกล้เคียงกับช่วงตาเห็นในสเปคตรัมมากกว่า การสำรวจถี่เหล่านี้เป็นกุญแจในการทำแบบจำลอง VVV-WIT-08 และพวกมันก็แสดงว่าดาวยักษ์มืดลงในปริมาณใกล้เคียงกันทั้งในช่วงตาเห็นและอินฟราเรด มีกราฟแสงที่เกือบสมมาตร

      วัตถุอันดับแปดในบัญชี VVV-WIT-08 เป็นดาวยักษ์แดงที่พบว่าเริ่มสลัวลงอย่างฉับพลันในช่วงเริ่มปี 2012 ในขณะที่มีช่องว่างจากการสำรวจเมื่อมองดาวไม่เห็นซึ่งทำให้ยากที่จะบอกแน่ใจว่าการสลัวลงเริ่มต้นขึ้นเมื่อใด การตรวจสอบที่บันทึกไว้ได้แสดงการหรี่แสงและคืนความสว่างที่ราบรื่น พฤติกรรมนี้แตกต่างจากการหรี่แสงยกกำลังสองที่เกิดขึ้นเมื่อมีวัตถุขนาดเล็ก เช่น ดาวเคราะห์นอกระบบ เคลื่อนที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน หลังจากตัดแนวคิดว่าดาวมีการแปรแสงในตัวออกไป ทีมก็ประเมินว่าอะไรก็ตามที่กำลังบังแสงดาวนี้ มันจะต้องมีขนาดใหญ่ ด้วยรัศมีอย่างน้อย ¼ ของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์(0.25 AU) และอาจจะใหญ่กว่านั้นได้ ยิ่งกว่านั้น มันดูเหมือนจะไม่ได้เป็นทรงกลม แต่มีลักษณะที่รีหรือเป็นรูปไข่แทน พูดอีกอย่างว่า สิ่งนี้ไม่ใช่ดาวเคราะห์อย่างแน่นอน

กราฟแสงนาน 17 ปีของ VVV-WIT-08 แสดงว่าดาวยังคงมีความสว่างค่อนข้างคงที่ ยกเว้นแต่เกิดการหรี่แสงอย่างรุนแรง, ราบเรียบครั้งใหญ่และสมมาตรที่ยาวนาน 200 วันในปี 2012

      ทีมจึงบอกว่าดาวน่าจะมีวัตถุข้างเคียง ไม่ว่าจะเป็นดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์อื่นซึ่งตัวมันเองก็จะต้องมีดิสก์ล้อมรอบอีกที ดิสก์ลักษณะนี้น่าจะต้องทั้งใหญ่มากพอและมีรูปร่างที่กันแสงดาวยักษ์ได้ อย่างไรก็ตาม ยังคงไม่แน่ชัดว่าดิสก์จะมีสภาพอย่างไรกันแน่ ดิสก์ฝุ่นและก๊าซที่ล้อมรอบดาวอายุน้อยที่ยังอยู่ในขั้นตอนการก่อตัว แต่ดิสก์ฝุ่นน่าจะกันแสงช่วงสีฟ้าได้มากกว่าสีแดง แต่นักดาราศาสตร์ก็ไม่พบรูปแบบเช่นนั้นในกรณีนี้

     ดิสก์ฝุ่นรอบดาวฤกษ์วิถีหลัก(main-sequence star) ก็เช่นกัน ดิสก์รอบดาวแคระขาวก็น่าจะเล็กเกินไป และไม่พบสัญญาณรังสีเอกซ์จากดิสก์ถ้าอยู่รอบๆ ดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ ความเป็นไปได้ทางหนึ่งก็คือ ดาวเคราะห์ในวงโคจรระยะประชิดรอบดาวฤกษ์ได้ดึงก๊าซบางส่วนออกมา แล้วห่อตัวมันเองไว้ในรังก๊าซนี้ แต่ก็ยังไม่สามารถอธิบายผลจากการสำรวจทั้งหมดได้

      ขณะนี้ ดูเหมือนว่าจะมีระบบดาวประมาณ 6 แห่งที่จัดอยู่ในประเภทนี้ได้ ซึ่งมีดาวฤกษ์ยักษ์และดิสก์ทึบแสงขนาดใหญ่ Smith กล่าวว่า แน่นอนว่าน่าจะได้พบเพิ่มเติมอีก แต่ความท้าทายขณะนี้ก็คือการระบุว่าวัตถุข้างเคียงที่ซ่อนอยู่เป็นอะไร และพวกมันมาถูกล้อมรอบด้วยดิสก์ได้อย่างไรแม้ว่าจะโคจรอยู่ไกลจากดาวยักษ์อย่างมาก เพื่อที่จะทำเช่นนั้น เราอาจจะเรียนรู้เรื่องใหม่ๆ ว่าระบบลักษณะนี้พัฒนาอย่างไร

แหล่งข่าว phys.org : astronomers spot a “blinking giant” near the center of the galaxy
                sciencealert.com : a mysterious, giant “blinking” object has been detected near our galaxy’s center
               iflscience.com : giant star obscured by mysterious “dark, large, elongated” object spotted by astronomers
               skyandtelescope.com : the giant star that “blinked”