พัลซาร์ที่หมุนรอบตัวช้ามาก

 

พัลซาร์เป็นดาวนิวตรอนชนิดหนึ่ง ที่เปล่งสัญญาณออกมาเป็นจังหวะ หมุนรอบตัวด้วยความเร็วสูง จึงมีลักษณะเหมือนประภาคารในห้วงอวกาศ 

     ทีมนานาชาติที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยซิดนีย์ ได้พบดาวนิวตรอนดวงใหม่ที่เปล่งสัญญาณคลื่นวิทยุที่ไม่ปกติ โดยหมุนรอบตัวช้ามากๆ ใช้เวลาโคจรครบรอบทุกๆ 76 วินาที

    วัตถุซึ่งเรียกกันว่า PSR J0901-4046 ได้ท้าทายความเข้าใจปัจจุบันว่าระบบเหล่านี้มีการพัฒนาอย่างไร เนื่องจากการหมุนรอบตัวอย่างช้าๆ ที่ 76 วินาที และจากความจริงที่ว่ามันเปล่งคลื่นวิทยุ ทั้งสองสิ่งเป็นเรื่องไม่ปกติสำหรับพัลซาร์(pulsars) นักวิจัยเขียนไว้ในการศึกษาซึ่งเผยแพร่ใน Nature Astronomy วันที่ 30 พฤษภาคม

     พัลซาร์เป็นวัตถุที่หมุนรอบตัวเร็วมาก จัดเป็นดาวนิวตรอนประเภทหนึ่ง ซึ่งเป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นสูงมาก บีบอัดมวลมากกว่าดวงอาทิตย์เล็กน้อยไว้ในขนาดพอๆ กับเมืองเมืองหนึ่ง คิดกันว่าดาวนิวตรอนชนิดนี้เกิดขึ้นจากการระเบิดซุปเปอร์โนวาของดาวฤกษ์มวลสูง แต่โดยปกติแล้ว พัลซาร์จะหมุนรอบตัวหลายรอบในหนึ่งวินาที

    นี่ทำให้ PSR J0901-4046 และการหมุนรอบตัวอย่างช้าๆ ของมันจึงค่อนข้างแปลก และไม่เหมือนกับพัลซาร์อื่นอีก 3 พันแห่งที่พบในทางช้างเผือก วัตถุที่เพิ่งพบใหม่อาจจะจัดอยู่ในกลุ่ม ดาวแม่เหล็ก(magnetars) ที่มีคาบยาวมาก(ultra-long period) และมีสนามแม่เหล็กรุนแรงสุดขั้วมาก ซึ่งไม่เคยพบจริงมาก่อน Ian Heywood นักดาราศาสตร์วิทยุที่มหาวิทยาลัยออกฟอร์ด และสมาชิกในทีมวิจัยกล่าวว่า มันต้องใช้สายตาที่คมกริบเพื่อแยกแยะดาวออกมา เนื่องจากมันมีสภาพที่ไม่ปกติอย่างมาก

ดาวนิวตรอนชนิดต่างๆ 

     นักวิจัยได้พบแสงวาบนี้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุเมียร์แคท(MeerKAT) ในอาฟริกาใต้ มันถูกพบโดยโครงการที่เรียกว่า ThunderKAT ซึ่งตรวจสอบการลุกจ้าชั่วคราวในช่วงวิทยุเมื่อวันที่ 27 กันยายน 2020 และจากนั้นนักวิจัยก็นำไปเข้าโครงการ MeerTRAP ของมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ เมื่อมาทำงานร่วมกัน นักวิจัยก็สามารถยืนยันจังหวะสัญญาณโดยใช้ภาพนาน 8 วินาทีต่อๆ กันและประเมินตำแหน่งของมันบนท้องฟ้าได้  

     Manisha Caleb ผู้เขียนนำ นักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยซิดนีย์ กล่าวว่า การเปล่งคลื่นวิทยุที่เห็นได้นั้นยาวเพียง 0.5% ของคาบการหมุนรอบตัวของพัลซาร์เท่านั้น ทำให้การตรวจจับนี้เป็นเรื่องที่บังเอิญอย่างมากที่ลำคลื่นวิทยุกวาดมาเจอโลก เธอกล่าว การสำรวจพัลซาร์ส่วนใหญ่จะไม่ได้สำรวจหาคาบที่ยาวอย่างนี้ ด้วยเหตุนี้ เราจึงไม่เคยรู้เลยว่าจะมีแหล่งลักษณะนี้อยู่มากแค่ไหน

     นักวิจัยบอกว่ายากที่จะจำแนกชนิดของวัตถุใหม่นี้ ในขณะที่คลื่นวิทยุบอกว่ามันเป็นพัลซาร์ แต่การเกิดโพลาไรซ์(polarization) ของจังหวะชี้ว่ามันเป็นดาวแม่เหล็ก(magnetar) มากกว่า ซึ่งก็เป็นดาวนิวตรอนอีกชนิดหนึ่งที่มีสนามแม่เหล็กที่รุนแรงที่สุดจนส่งผลต่อสภาพแวดล้อมท้องถิ่นของมัน

     ดาวเองยังมีจังหวะ(pulse) อย่างน้อย 7 แบบ ซึ่งบางส่วนเกิดเป็นคาบเวลา(periodic) อาจจะบ่งชี้ถึงการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมการไหวสะเทือน(seismic activity) ภายในดาวนี้ แต่นักวิจัยก็ยังไม่แน่ใจว่าอะไรทำให้เกิดสิ่งที่กำลังได้เห็นนี้ นอกจากนี้ อัตราการหมุนรอบตัว 76 วินาทียังทำให้มันดูคล้ายกับดาวแคระขาวทั่วไป ซึ่งเป็นแกนกลางที่เย็นตัวลงของดาวฤกษ์ที่มีขนาดพอๆ กับดวงอาทิตย์แต่ทิ้งเปลือกก๊าซชั้นนอกๆ ออกมาเมื่อหมดเชื้อเพลิงเพื่อหลอมนิวเคลียส แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่เห็นสัญญาณในสเปคตรัมดาวที่บอกว่ามันเป็นดาวแคระขาวจริงๆ เลย

     นอกเหนือจากสัญญาณจังหวะแล้ว PSR J0941-4046 ยังมีอัตลักษณ์เมื่อมันอยู่ใน “สุสาน” ดาวนิวตรอน ซึ่งเป็นพื้นที่ในอวกาศที่เราไม่คาดคิดว่าจะได้พบการเปล่งคลื่นวิทยุใดๆ เลย เนื่องจากคิดกันว่าดาวนิวตรอนในพื้นที่นี้อยู่ในช่วงจุดจบของวัฏจักรชีวิตและไม่น่าจะมีกิจกรรมใด(หรือมีน้อยมากๆ)  

      จึงต้องการข้อมูลเพิ่มเติมขึ้นเพื่อให้จำแนกสิ่งที่กำลังได้เห็นได้ดีขึ้น นักวิจัยไม่แน่ใจกระทั่งว่า การเปล่งคลื่นวิทยุนั้นเกิดขึ้นมานานแค่ไหน เนื่องจากแม้ว่าวัตถุจะอยู่ในละแวกอวกาศที่ถูกศึกษาเป็นอย่างดี แต่ก็ไม่ค่อยพบสัญญาณวิทยุประเภทนี้ จึงเป็นไปได้ที่อาจจะมีแหล่งที่หมุนรอบตัวอย่างช้ามากๆ แบบนี้อีกมากมายในกาแลคซี ซึ่งจะมีนัยสำคัญว่าดาวนิวตรอนก่อตัวและแก่เฒ่าอย่างไร Caleb กล่าว

แหล่งข่าว space.com : mysterious pulsar spins too slowly with 7 different pulse patterns
                sci-news.com : astronomers discover unusual radio-emitting neutron star
                space.com : this newly discovered neutron star might light the way for a whole new class of stellar object