ดาวที่รอดจากซุปเปอร์โนวา

 

ภาพจากศิลปินดาวแคระขาวขโมยก๊าซจากดาวข้างเคียง 

     ซุปเปอร์โนวาเป็นการระเบิดทำลายล้างดาวฤกษ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ซุปเปอร์โนวาเทอร์โมนิวเคลียร์ซึ่งเกิดจากการล่มสลายโดยสิ้นเชิงของดาวแคระขาว ก็จะไม่เหลืออะไรทิ้งไว้เลย อย่างน้อยนี่ก็เป็นสิ่งที่แบบจำลองและการสำรวจบอกไว้ ดังนั้นเมื่อทีมนักดาราศาสตร์ได้ตรวจสอบพื้นที่ซุปเปอร์โนวาเทอร์โมนิวเคลียรประหลาด SN 2012Z ด้วยกล้องฮับเบิล พวกเขาก็ต้องช๊อคเมื่อพบว่ามีดาวเหลือรอดจากการระเบิด และไม่เพียงแค่รอด ดาวยังสว่างกว่าที่มันเคยเป็นก่อนการระเบิดซุปเปอร์โนวาด้วย

     Curtis McCully ผู้เขียนคนแรก นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยคาลิฟอร์เนีย(UC) ซานตาบาร์บารา และหอสังเกตการณ์ ลาส คัมเปรส เผยแพร่การค้นพบเป็นบทความใน Astrophysical Journal และนำเสนอในการแถลงข่าวการประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันครั้งที่ 240 ผลสรุปที่น่าประหลาดนี้ได้ให้ข้อมูลใหม่ๆ แก่เราสู่กำเนิดของการระเบิดที่พบได้บ่อยที่สุดในเอกภพแต่ก็เป็นปริศนามากที่สุดด้วย

      ซุปเปอร์โนวาเทอร์โมนิวเคลียร์(thermonuclear supernova) ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า ซุปเปอร์โนวาชนิดหนึ่งเอ(Type Ia supernova) เป็นเครื่องมือที่สำคัญที่สุดชิ้นหนึ่งสำหรับนักดาราศาสตร์ในการตรวจสอบระยะทางในอวกาศ เริ่มต้นในปี 1998 การสำรวจการระเบิดเหล่านี้ได้เผยให้เห็นว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยอัตราที่เร็วขึ้น(มีความเร่ง) ซึ่งคิดกันว่าเกิดขึ้นจากพลังงานมืด(dark energy) เป็นการค้นพบที่นำไปสู่การได้รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2011

      ในขณะที่ซุปเปอร์โนวาชนิดนี้มีความสำคัญอย่างขาดไม่ได้ในทางดาราศาสตร์ แต่กำเนิดของมันก็ยังไม่เป็นที่เข้าใจถ่องแท้นัก นักดาราศาสตร์เห็นพ้องกันว่าเป็นการระเบิดทำลายตัวเองของดาวแคระขาว ซึ่งเป็นซากดาวที่มีมวลขนาดพอๆ กับดวงอาทิตย์บีบอัดอยู่ในทรงกลมขนาดพอๆ กับโลก อะไรทำให้ดาวแคระขาวเหล่านี้ระเบิดก็ยังไม่เป็นที่ทราบ ทฤษฎีหนึ่งบอกว่าดาวแคระขาวขโมยมวลสารจากดาวข้างเคียง เมื่อดาวแคระขาวหนักเกินไป ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์จะจุดระเบิดขึ้นในแกนกลางและนำไปสู่การระเบิดแบบกู่ไม่กลับ(runaway) ที่ทำลายดาวทั้งดวงไป

ลำดับเหตุการณ์การเกิดซุปเปอร์โนวาชนิดหนึ่งเอ 

     แต่ SN 2012Z เป็นการระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์ชนิดที่ประหลาด ซึ่งบางครั้งเรียกว่า ซุปเปอร์โนวาชนิดหนึ่งเอเอกซ์(Type Iax supernova) พวกมันเป็นญาติที่มืดกว่าและอ่อนแสงกว่าชนิดหนึ่งเอปกติ นั้นเป็นเพราะพวกมันมีพลังงานต่ำกว่าและช้ากว่า นักวิทยาศาสตร์บางคนบอกว่าจริงๆ แล้วมันเป็นซุปเปอร์โนวาหนึ่งเอที่ล้มเหลว(failed Type Ia supernovae) ซึ่งการสำรวจใหม่ก็ยืนยันสมมุติฐานนี้

      ในปี 2012 พบซุปเปอร์โนวา 2012Z ในกาแลคซีกังหันใกล้ๆ NGC 1309 ซึ่งถูกศึกษาในเบื้องลึกและจับภาพโดยฮับเบิลหลายครั้งตลอดหลายปีก่อนหน้าเกิดซุปเปอร์โนวา ภาพของฮับเบิลที่ถ่ายในปี 2013 และวิเคราะห์ในปี 2014 นักวิทยาศาสตร์ก็ประสบความสำเร็จในการจำแนกดาวในตำแหน่งเดียวกับที่เกิดซุปเปอร์โนวา 2012Z นี่เป็นครั้งแรกที่มีการจำแนกดาวแคระขาวต้นกำเนิดของซุปเปอร์โนวาได้

     เราคาดหวังว่าจะได้เห็นหนึ่งในสองอย่างนี้เมื่อเราได้ข้อมูลล่าสุดจากฮับเบิล McCully กล่าว ถ้าดาวไม่สาบสูญไปจนหมด บางทีมันก็อาจจะยังคงอยู่ที่นั้น ซึ่งหมายความว่าดาวที่เราเห็นในภาพก่อนการระเบิดไม่ได้เป็นดวงเดียวกับที่ระเบิด ไม่มีใครคาดเลยว่าจะได้เห็นดาวที่รอดมาซึ่งสว่างขึ้น นี่เป็นปริศนาของจริง

      McCully และทีมคิดว่าดาวที่ระเบิดไปครึ่งหนึ่งสว่างขึ้นก็เพราะมันพองตัวมีขนาดใหญ่ขึ้น ซุปเปอร์โนวาไม่ได้รุนแรงพอที่จะทำลายดาวทั้งดวงได้ ดังนั้นจึงมีวัสดุสารบางส่วนที่ตกกลับสู่สิ่งที่เรียกว่า bound remnant เมื่อเวลาผ่านไป พวกเขาคาดว่าดาวจะค่อยๆ หวนคืนสู่สถานะเดิม เพียงแค่มีมวลต่ำลงและมีขนาดใหญ่ขึ้น สำหรับวัตถุอย่างดาวแคระขาว(และดาวนิวตรอน) ดาวที่มีมวลต่ำจะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่กว่า

ภาพแสดงกาแลคซี NGC 1309 ก่อนซุปเปอร์โนวา 2012Z จากช่องบนกลางแสดงตำแหน่งก่อนเกิด SN 2012Z ในภาพก่อนการระเบิด บนขวาแสดง SN 2012Z จากการถ่ายภาพปี 2013 ล่างกลางแสดงตำแหน่ง SN 2012Z ในภาพการสำรวจล่าสุดในปี 2016 ล่างขวาแสดงความแตกต่างปริมาณแสง  

     ดาวดวงนี้รอดมาได้ก็คล้ายๆ กับโอบีวัน เคนโนบี หวนกลับมาเป็นพลังวิญญาณในสตาร์วอร์ส Andy Howell ผู้เขียนร่วม ศาสตราจารย์วุฒิคุณที่ยูซี ซานตาบาร์บารา และนักวิทยาศาสตร์ทีมงานอาวุโสที่หอสังเกตการณ์ ลาส กัมเปรส กล่าว ธรรมชาติพยายามจะโค่นดาวดวงนี้ลง แต่มันก็หวนกลับมามีพลังมากกว่าที่เราจะจินตนาการได้ มันก็ยังเป็นดาวดวงเดิม แต่กลับมาในรูปแบบที่แตกต่างออกไป

      เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าซุปเปอร์โนวาหนึ่งเอ ระเบิดเมื่อดาวแคระขาวดวงหนึ่งมีมวลถึงขีดวิกฤติที่เรียกว่า ขีดจำกัดจันทรเสกขา(Chandrasekhar limit) ที่ประมาณ 1.4 เท่ามวลดวงอาทิตย์ แบบจำลองนี้ในช่วงไม่กี่ปีหลังก็พลาดไปเมื่อพบว่าซุปเปอร์โนวามากมายเกิดขึ้นด้วยมวลที่ต่ำกว่าขีดจำกัดนั้น และแนวคิดทางทฤษฎีใหม่ก็บ่งชี้ว่ามีสิ่งอื่นที่ทำให้พวกมันระเบิด นักดาราศาสตร์ไม่แน่ใจว่าดาวจะเข้าใกล้ขีดจำกัดจันทรเสกขาก่อนจะระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาหรือไม่ ผู้เขียนในการศึกษานี้คิดว่า การเจริญจนถึงค่ามวลวิกฤติเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นกับ SN 2012Z

    McCully กล่าวว่า นัยยะสำหรับซุปเปอร์โนวาหนึ่งเอ เราได้พบว่าซุปเปอร์โนวาชนิดนั้นอย่างน้อยก็สามารถมีมวลถึงขีดจำกัดและระเบิดได้ แม้การระเบิดจะอ่อนแรงอย่างน้อยก็บางช่วงเวลา ขณะนี้เราอยากจะเข้าใจว่าอะไรทำให้ซุปเปอร์โนวาล้มเหลวและกลายเป็นชนิดหนึ่งเอเอกซ์ และอะไรทำให้ระเบิดสำเร็จกลายเป็นชนิดหนึ่งเอ

 

แหล่งข่าว phys.org : the star that survived a supernova
                sciencealert.com : the weird star survived a supernova only to shine even more brightly than before