กล้องเวบบ์สำรวจเออาเรนเดล

 

ภาพจากกล้องอินฟราเรดใกล้(NIRCam) บนกล้องเวบบ์ ถ่ายภาพกระจุกกาแลคซีที่ขยายแสง เออาเรนเดล(Earendel) ในวงกลม 

     เมื่อต้นปี นักดาราศาสตร์ได้ประกาศการค้นพบเออาเรนเดล(Earendel) ดาวฤกษ์เดี่ยวที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่เคยพบ ตั้งแต่ตอนแรก ก็มีความเป็นไปได้ที่มันจะไม่ใช่ดาวฤกษ์เดี่ยว แต่เป็นดาวคู่ที่แสงใช้เวลาเดินทางเกือบ 13 พันล้านปีมาที่โลก การสำรวจล่าสุดจากกล้องเจมส์เวบบ์ได้ให้แง่มุมใหม่ๆ และหลักฐานที่ดีที่สุดเท่าที่มีว่า เออาเรนเดลไม่ใช่แค่ดาวเดี่ยว แต่เป็นดาวคู่

     งานวิจัยนี้นำเสนอต่อ Astrophysical Journal และรอพิชญพิจารณ์(peer-review) ในรายงานซึ่งออนไลน์ในเวบ arXiv ทีมบอกว่าภาพจากกล้องเวบบ์ได้ฉีกปกสู่ความเข้าใจระบบแห่งนี้ กำลังขยายที่สูงเป็นพิเศษของเวบบ์ยืนยันว่าระบบดาวนี้เป็นขนาดกะทรัดรัดไม่ได้เป็นกระจุกของดาวแต่อย่างใด

     ในวันที่ 30 กรกฎาคม กล้องอินฟราเรดใกล้(NIRCam) บนกล้องเวบบ์ ได้สำรวจเออาเรนเดล, กาแลคซีต้นสังกัด และกระจุกดาวที่เป็นตัวขยาย กล้องไม่สามารถแยกดาวออกเป็นสอง(หรือสาม) ดวงได้แต่ สีของวัตถุที่สำรวจพบนั้นสอดคล้องที่สุดกับแบบจำลองระบบดาวคู่ที่ประกอบด้วยดาวฤกษ์ร้อนจัด 2 ดวง ดวงหลักมีอุณหภูมิ 29700 องศาเซลเซียส และอีกดวงมีอุณหภูมิเพียงหนึ่งในสามของดาวหลักเท่านั้น ดาวหลักยังร้อนกว่าพื้นผิวดวงอาทิตย์ห้าเท่า  

     เออาเรนเดลถูกพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล และกล้องประสบการณ์สูงก็ไม่ได้อยู่เฉยๆ ในขณะที่กล้องใหม่ได้ความดีความชอบไปหมด การสำรวจจากฮับเบิลได้เผยให้เห็นว่าเออาเรนเดลไม่ได้แสดงความแปรแสงใดๆ นี่เป็นเรื่องที่ประหลาดเมื่อคาดว่าดาวมวลสูงจะมีความสว่างเพิ่มขึ้นและลดลง ดาวดวงที่สองอาจจะช่วยอธิบายแสงที่ไม่วิบวับนี้

ภาพซูมเออาเรนเดลและกาแลคซีต้นสังกัดของมัน ที่เรียกชื่อเล่นว่า Sunrise Arc ในภาพจากกล้องฮับเบิล

     ดาวฤกษ์เหล่านี้น่าจะจบชีวิตไปนานแล้ว และกาแลคซีที่พวกมันอยู่ก็ห่างออกไป 27.8 พันล้านปีแสงแล้วในขณะนี้ อันเนื่องมาจากการขยายตัวของเอกภพ การค้นพบเกิดขึ้นได้ต้องขอบคุณปรากฏการณ์ประหลาดในธรรมชาติที่เรียกว่า เลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อกระจุกกาแลคซีมวลสูงที่พื้นหน้า WHL0137-08 บิดเบนกาลอวกาศอย่างรุนแรง จนขยายแสงจากวัตถุที่ห่างไกลขึ้นมา(ในกรณีของเออาเรนเดลการขยายแสงอยู่ที่ 4 หมื่นเท่า)  

     ต้องขอบคุณการขยายแสงและกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่น่าทึ่ง คุณลักษณะของดาวห่างไกลเหล่านี้จึงชัดขึ้นเรื่อยๆ เมื่อมีการสำรวจใหม่ที่เรื่อยๆ เออาเรนเดล ชื่อภาษาอังกฤษโบราณของ ดาวประกายพรึก(Morning Star) เป็นระบบแห่งสถิติ ซึ่งช่วยให้เรามีแง่มุมสู่เอกภพเมื่อมันมีอายุเพียง 9 ร้อยล้านปีเท่านั้น

      กล้องเวบบ์มีกำหนดจะสำรวจเออาเรนเดลอีกครั้งในปีนี้ เมื่อมีข้อมูลมากขึ้นก็น่าจะช่วยระบุธรรมชาติของมันได้ ซึ่งก็น่าจะให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหนึ่งในดาวรุ่นแรกๆ สุดในเอกภพ

แหล่งข่าว iflscience.com : the most distant known single star is probably two- and they are hot!
                discoverymagazine.com : JWST photographs universe’s most distant known star  

ความซับซ้อนเชิงเคมีบนดาวหางของโรเซตตา

 

ฝุ่นและก๊าซที่ลอยขึ้นจากพื้นผิวของดาวหางชูรีเมื่อดาวหางเข้าใกล้จุดที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด(perihelion) ในวงโคจร

     นักวิจัยที่นำทีมโดยมหาวิทยาลัยแห่งเบิร์น จำแนกความร่ำรวยของโมเลกุลอินทรีย์เชิงซ้อนบนดาวหางดวงหนึ่งอย่างไม่คาดคิดได้เป็นครั้งแรก ความสำเร็จนี้ต้องขอบคุณการวิเคราะห์ข้อมูลที่รวบรวมได้จากปฏิบัติการยานโรเซตตา(Rosetta) ขององค์กรอวกาศยุโรป ซึ่งสำรวจดาวหาง “ชูรี”(67P/Churyumov-Gerasimenko)

     ถ้าดาวหางที่อุดมด้วยสารเคมีเชิงซ้อนเหล่านี้เข้ามาชนกับโลกยุคต้น สารอินทรีย์เหล่านี้ก็อาจจะช่วยริเริ่มการอุบัติของสิ่งมีชีวิตที่มีพื้นฐานจากคาร์บอน(carbon-based life) อย่างที่เรารู้จัก

     ดาวหางเป็นฟอสซิลจากยุคโบราณและจากห้วงลึกในระบบสุริยะ พวกมันเป็นซากจากการก่อตัวของดวงอาทิตย์, ดาวเคราะห์และดวงจันทร์ ทีมที่นำโดย ดร Nora Hänni นักเคมีจากแผนกการวิจัยอวกาศและวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ สถาบันฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยแห่งเบิร์น ประสบความสำเร็จในการจำแนกโมเลกุลอินทรีย์เชิงซ้อนใหม่เอี่ยมทั้งชุดในดาวหางชูรี ตามที่รายงานในการศึกษาที่เผยแพร่ใน Nature Communications

     ในช่วงกลางทศวรรษ 1980 องค์กรอวกาศหลายประเทศได้ส่งฝูงยานอวกาศไปโคจรผ่านดาวหางฮัลลีย์(Halley’s comet) แม้บนยานจะมีสเปคโตรมิเตอร์มวลหลายชิ้นที่สามารถตรวจสอบองค์ประกอบเคมีของทั้งโคมา(coma; ชั้นบรรยากาศบางๆ รอบนิวเคลียสดาวหางซึ่งเกิดขึ้นจากการระเหิดของน้ำแข็งในดาวหางเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์) และของอนุภาคฝุ่นที่มาชน อย่างไรก็ตาม ข้อมูลที่รวบรวมได้ไม่ได้มีความละเอียดมากพอที่จะช่วยให้เกิดการแปลผลได้

โครงสร้างของดาวหาง :โดยปกติเมื่อดาวหางอยู่ในสภาพเฉื่อยจะเป็นเหมือนก้อนน้ำแข็งฝุ่นธรรมดา แต่เมื่อได้รับความร้อน น้ำแข็งจะระเหิดออกมา ปะทุเป็นก๊าซที่นำฝุ่นออกมาด้วย สร้างเป็นหางที่เป็นเอกลักษณ์ของดาวหาง 

     ขณะนี้ เมื่อเวลาผ่านไปกว่าสามสิบปี สเปคโตรมิเตอร์มวลความละเอียดสูง ROSINA ซึ่งเป็นเครื่องมือจากทีมเบิร์นที่ติดตั้งบนโรเซตตา รวบรวมข้อมูลจากดาวหางชูรี ระหว่างปี 2014 ถึง 2016 ข้อมูลเหล่านี้ช่วยให้นักวิจัยได้เปิดช่องสู่ขุมทรัพย์สารอินทรีย์เชิงซ้อนบนชูรีได้เป็นครั้งแรก

      เมื่อดาวหางชูรีเข้าใกล้จุดที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด(perihelion) ดาวหางมีกิจกรรมสูงมาก น้ำแข็งของดาวหางระเหิดได้สร้างกระแสไหลออกที่ดึงอนุภาคฝุ่นออกมาด้วย อนุภาคที่ถูกขับออกมาก็ได้รับความร้อนจากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์จนมีอุณหภูมิเลยจากที่พวกมันคุ้นชินบนพื้นผิวดาวหาง ซึ่งทำให้โมเลกุลที่หนักขึ้นและใหญ่ขึ้นถูกปล่อยออกมา ทำให้ ROSINA-DFMS ตรวจสอบได้

     Kathrin Altwegg ศาสตราจารย์เกียรติคุณ ผู้นำทีมเครื่องมือ ROSINA และผู้เขียนร่วมในการศึกษาใหม่ กล่าวว่า เนื่องจากสภาพฝุ่นจัดแบบสุดขั้ว ยานจึงต้องถอยออกมาอยู่ในระยะทางปลอดภัยมากกว่า 200 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวดาวหาง เพื่อที่เครื่องมือจะสามารถทำงานภายใต้สภาวะที่คงที่ได้ แต่กระนั้น มันก็ยังสามารถตรวจจับสารประกอบที่มีอะตอมประกอบอยู่จำนวนหนึ่ง ซึ่งเคยถูกซ่อนไว้ในฝุ่นดาวหาง

     ทีมนักวิจัยจากเบิร์นประสบความสำเร็จในการจำแนกโมเลกุลอินทรีย์เชิงซ้อนจำนวนหนึ่งซึ่งไม่เคยพบเห็นบนดาวหางใดๆ มาก่อน เราได้พบแนฟธาลีน(naphthalene) ซึ่งก็ให้กลิ่นลูกเหม็น เรายังพบกรดเบนโซอิก(benzoic acid) ซึ่งเป็นองค์ประกอบตามธรรมชาติในธูป นอกจากนี้ ยังจำแนกเบนซัลดีไฮด์(benzaldehyde) ซึ่งใช้เพื่อเติมกลิ่นอัลมอนด์ในอาหาร และโมเลกุลอื่นๆ อีกมากมาย สารอินทรีย์เหล่านี้น่าจะทำให้ดาวหางชูรีมีกลิ่นที่ซับซ้อนมากขึ้น แต่ก็น่าดึงดูดใจมากขึ้ด้วย Hänni กล่าว

ข้อมูลจากดาวหาง “ชูรี” ที่รวบรวมได้ในขณะที่ดาวหางผ่านเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดในวงโคจรของมัน ได้แสดงขุมทรัพย์โมเลกุลที่น่าประหลาดใจ ซึ่งระเหิดออกจากอนุภาคฝุ่นที่ถูกผลักออกมา โดยเฉลี่ยแล้ว สสารอินทรีย์เชิงซ้อนนี้มีความคล้ายคลึงกับสารอินทรีย์ที่มีในอุกกาบาต และในฝนที่ตกจากวงแหวนดาวเสาร์ ซึ่งบ่งชี้ถึงกำเนิดจากแหล่งที่มีมาก่อนดวงอาทิตย์(presolar origin)

     นอกเหนือจากโมเลกุลกลิ่นหอม ยังพบโมเลกุลอีกหลายชนิดที่มีคุณสมบัติ “ตั้งต้นชีวิต”(prebiotic) ในคลังสารอินทรีย์ของชูรีด้วย เช่น ฟอร์มาไมด์(formamide) สารประกอบเหล่านี้เป็นสารตัวกลางที่สำคัญในการสังเคราะห์ชีวโมเลกุลเช่น น้ำตาลหรือกรดอะมิโน ถ้าดาวหางซี่งมีคลังสารอินทรีย์เหล่านี้ ไปชนกับโลก สารอินทรีย์เหล่านี้ก็อาจจะช่วยริเริ่มการอุบัติของสิ่งมีชีวิตที่มีพื้นฐานจากคาร์บอน(carbon-based life) อย่างที่เรารู้จัก Hänni อธิบาย

     และนอกจากการจำแนกโมเลกุลทีละชนิด นักวิจัยยังทำการแจกแจงโมเลกุลอินทรีย์เชิงซ้อนทั้งหมดในดาวหางชูรีด้วย ซึ่งช่วยให้นำไปเปรียบเทียบกับบริบทของระบบสุริยะได้ ตัวแปรสำคัญอย่าง สูตรเฉลี่ยโดยรวมของสสารอินทรีย์นี้ หรือเรขาคณิตการสร้างพันธะโดยเฉลี่ยของอะตอมคาร์บอนในดาวหาง มีความสำคัญต่อประชาคมวิทยาศาสตร์โดยกว้าง ตั้งแต่ นักดาราศาสตร์จนถึงนักวิทยาศาสตร์ระบบสุริยะ

     ดูเป็นว่า โดยเฉลี่ยแล้ว คลังสารอินทรีย์เชิงซ้อนในชูรีนั้นเหมือนกันอย่างไม่ผิดเพี้ยนกับสารอินทรีย์ส่วนที่ละลายได้ในอุกกาบาต Hänni อธิบาย ยิ่งกว่านั้น นอกเหนือจากปริมาณอะตอมไฮโดรเจนเปรียบเทียบ คลังโมเลกุลของชูรียังคล้ายกับสสารอินทรีย์ที่ตกจากวงแหวนในสุดลงสู่ดาวเสาร์ ซึ่งตรวจพบโดยสเปคโตรมิเตอร์มวล INMS บนยานคาสสินี

we are star stuff

      เราไม่เพียงแต่พบความคล้ายคลึงกับแหล่งสารอินทรีย์ในระบบสุริยะ แต่โมเลกุลอินทรีย์หลายชนิดของชูรียังปรากฏในเมฆโมเลกุล ซึ่งเป็นที่ให้กำเนิดดาวฤกษ์ใหม่ๆ Susanne Wampfler นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ศูนย์เพื่ออวกาศและความสามารถในการเอื้ออาศัยได้(CSH) มหาวิทยาลัยแห่งกรุงเบิร์น และผู้เขียนร่วมงานวิจัยนี้ กล่าว การค้นพบของเราสอดคล้องและสนับสนุนแนวคิดกำเนิดของแหล่งสารอินทรีย์ต่างๆ ในระบบสุริยะ ว่ามาจากแหล่งก่อนดวงอาทิตย์ก่อตัว(pre-solar) แห่งเดียวกัน ยืนยันว่าดาวหางนั้นแท้ที่จริงแล้วนำพาวัสดุสารจากช่วงเวลาที่ยาวนานก่อนที่ระบบสุริยะของเราจะอุบัติขึ้นด้วยซ้ำ

แหล่งข่าว phys.org : shedding light on comet Chury’s unexpected chemical complexity

ฮับเบิลตรวจสอบการคืนสภาพของดาวซุปเปอร์ยักษ์แดง

 

ตำแหน่งของบีเทลจุสที่ไหล่ขวาของกลุ่มดาวนายพราน(Orion)

     การวิเคราะห์ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซาและจากหอสังเกตการณ์แห่งอื่นๆ นักดาราศาสตร์สรุปว่าดาวซุปเปอร์ยักษ์แดงสว่าง บีเทลจุส(Betelgeuse) ที่ค่อยๆ เป่าชั้นบรรยากาศส่วนบนในปี 2019 สูญเสียพื้นผิวที่มองเห็นได้ส่วนหนึ่งของมันไป และสร้างการผลักมวลจากพื้นผิว(surface mass ejection; SME) ครั้งใหญ่ นี่เป็นสิ่งที่ไม่เคยพบเห็นในพฤติกรรมดาวปกติ มาก่อนเลย รายงานเผยแพร่ใน Astrophysical Journal และออนไลน์ใน arXiv.org  

     ดวงอาทิตย์ของเราเป่าชั้นบรรยากาศส่วนนอกหรือโคโรนา(corona) ที่เบาบางส่วนหนึ่งออกมาเป็นครั้งคราว ในเหตุการณ์ที่เรียกว่า การผลักมวลจากชั้นโคโรนา(coronal mass ejection; CME) แต่ SME ของบีเทลจุสผลักมวลออกมามากกว่า CME ปกติถึง 4 แสนล้านเท่า ดาวปีศาจดวงนี้ยังคงค่อยๆ ฟื้นคืนสภาพจากเหตุการณ์วิกฤติครั้งนั้น Andrea Dupree จากศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ กล่าวว่า บีเทลจุสยังคงมีพฤติกรรมที่ไม่ปกติอย่างมากจนกระทั่งถึงตอนนี้ ภายในของดาวดวงนี้ค่อนข้างครึกโครม

     การสำรวจใหม่เหล่านี้ได้ให้เงื่อนงำใหม่สู่ดาวยักษ์แดงสูญเสียมวลในช่วงบั้นปลายชีวิตของพวกมันอย่างไร เมื่อเตาหลอมนิวเคลียร์ดับลง ก่อนที่จะระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา ปริมาณการสูญเสียมวลนั้นส่งผลอย่างมากต่อชะตากรรมของพวกมัน อย่างไรก็ตาม พฤติกรรมของบีเทลจุสที่เจ้าอารมณ์อย่างไม่น่าเชื่อ ก็ยังไม่ใช่หลักฐานว่าดาวกำลังใกล้จะระเบิดในเร็วๆ นี้ ดังนั้น การสูญเสียมวลจึงไม่จำเป็นต้องเป็นสัญญาณของการระเบิดที่รุนแรง

     ขณะนี้ Dupree ได้ปะติดปะต่อชิ้นส่วนปริศนาทั้งหมดเกี่ยวกับพฤติกรรมเจ้าอารมณ์ของบีเทลจุสทั้งก่อน, หลังและระหว่างการปะทุ กลายเป็นเรื่องราวต่อเนื่องแสดงการกระตุกสั่นอย่างรุนแรงในดาวสูงอายุดวงหนึ่ง นี่ยังรวมถึงข้อมูลการตรวจสอบสเปคตรัมและภาพถ่ายจากหอสังเกตการณ์ต่างๆ รวมทั้งกล้องฮับเบิล ซึ่ง Dupree ชื่นชมว่าข้อมูลจากฮับเบิลมีความสำคัญอย่างยิ่งในการคลี่คลายปริศนานี้

ภาพการมืดลงของบีเทลจุส ในสองช่องแรกซึ่งมองเห็นในช่วงอุลตราไวโอเลตของฮับเบิล มีก้อนพลาสมาร้อนและสว่างก้อนหนึ่งถูกผลักออกจากการลอยตัวขึ้นของเซลส์พาความร้อน(convective cell) ขนาดมหึมาบนพื้นผิวบีเทลจุส ในภาพที่สาม ก๊าซร้อนที่ถูกผลักออกมาขยายตัวและเย็นตัวลง สร้างเมฆฝุ่นก้อนใหญ่ที่บังดาว ช่องสุดท้ายเผยให้เห็นเมฆฝุ่นก้อนมหึมาที่กันแสง(เมื่อมองจากโลก) จากพื้นผิวดาวราวหนึ่งในสี่ไว้ กราฟแสงข้างล่างแสดงความสว่างจริงและที่คาดไว้ในช่วงเวลาดังกล่าว

     เราไม่เคยได้เห็นการผลักมวลขนาดมหึมาออกจากพื้นผิวดาวฤกษ์ใดๆ มาก่อนเลย เราต้องอยู่กับสิ่งที่เกิดขึ้นโดยที่ไม่เข้าใจมันอย่างถ่องแท้ นี่เป็นปรากฏการณ์ประหลาดที่ใหม่เอี่ยมที่เราสามารถใช้ฮับเบิลเพื่อสำรวจได้โดยตรงและเผยให้เห็นรายละเอียดพื้นผิวอย่างเด่นชัด เราจึงกำลังได้เห็นวิวัฒนาการดาวฤกษ์ในเวลาจริง

     การปะทุครั้งมหึมาเกิดขึ้นในปี 2019 เป็นไปได้ว่าจะเกิดขึ้นจากพวยมวลก๊าซจากการพา(convective plume) ซึ่งมีความกว้างมากกว่า 1.5 ล้านกิโลเมตร ลอยขึ้นมาจากเบื้องลึกภายในบีเทลจุส มันได้สร้างการกระแทกและการพองตัวที่สาดชิ้นส่วนของพื้นผิวที่มองเห็นได้ของดาวฤกษ์(หรือโฟโตสเฟียร์; photosphere) ออกจากดาว ทำให้ดาวมีพื้นที่พื้นผิวที่เย็นขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง ภายใต้เมฆฝุ่นซึ่งเกิดจากชิ้นส่วนโฟโตสเฟียร์ที่เย็นตัวลงนั้นเอง ขณะนี้บีเทลจุสกำลังต่อสู้เพื่อฟื้นคืนสภาพจากการบาดเจ็บนี้

     ชิ้นส่วนโฟโตสเฟียร์ที่หลุดออกสู่อวกาศมีมวลหลายเท่าดวงจันทร์ของโลก และเย็นตัวลงก่อตัวเป็นเมฆฝุ่นที่กันแสงจากบีเทลจุสไว้เมื่อมองจากโลก การมืดลง(dimming) ซึ่งเริ่มต้นในช่วงปลายปี 2019 และคงอยู่อีกหลายเดือน สามารถสังเกตเห็นได้อย่างง่ายดายแม้กระทั่งโดยนักดูดาวสมัครเล่นก็เห็นดาวเปลี่ยนแปลงความสว่างได้ กำลังสว่าง(luminosity) ของบีเทลจุสหายไปถึงสองในสามของระดังปกติเมื่อมองจากโลก บีเทลจุสซึ่งเป็นหนึ่งในดาวที่สว่างที่สุดนั้นมองเห็นได้ง่ายที่ตำแหน่งไหล่ขวาของกลุ่มดาวนายพราน(Orion) อยู่ไกลออกไปราว 530 ปีแสงจากโลก

    และที่ยิ่งน่าทึ่งเข้าไปอีก อัตราการพองตัวราว 400 วันของซุปเปอร์ยักษ์นี้ก็พลอยหายไปด้วย บางทีอาจจะเกิดขึ้นชั่วคราว เป็นเวลาเกือบสองร้อยปีที่นักดาราศาสตร์ได้ตรวจสอบจังหวะการหดพองนี้ว่าเป็นหลักฐานแสดงการเปลี่ยนแปลงการแปรผันความสว่างและการเคลื่อนที่บนพื้นผิวของบีเทลจุส การหยุดลงอย่างเฉียบพลันยืนยันความรุนแรงของการปะทุ

แสงอินฟราเรดที่เปล่งออกจากฝุ่นรอบๆ บีเทลจุสในเดือนธันวาคม 2019

     เซลส์นำความร้อนจากภายในดาว ซึ่งจะผลักดันการหดพองอย่างสม่ำเสมอ อาจจะกระฉอกไปรอบๆ เหมือนกับตู้เครื่องซักผ้าที่แกว่ง Dupree กล่าว ข้อมูลสเปคตรัมบอกว่าชั้นส่วนนอกอาจจะกลับสู่สภาพปกติแล้ว แต่พื้นผิวก็ยังคงสั่นไหวระริกราวกับเป็นก้อนเจลาติน เมื่อโฟโตสเฟียร์สร้างเสริมตัวมันเองขึ้นมาอีกครั้ง

    แม้ว่าดวงอาทิตย์ของเราจะมีการผลักมวลจากชั้นโคโรนาที่เป่าชั้นบรรยากาศส่วนนอกชิ้นเล็กๆ ออกมา แต่นักดาราศาสตร์ไม่เคยได้เห็นพื้นผิวที่มองเห็นได้ขนาดใหญ่ถูกระเบิดออกสู่อวกาศเลย ดังนั้น การผลักมวลจากพื้นผิว และการผลักมวลจากชั้นโคโรนา อาจจะเป็นเหตุการณ์ที่แตกต่างกัน

     ขณะนี้ บีเทลจุสมีขนาดมหึมาจนถ้านำมันมาไว้แทนดวงอาทิตย์ที่ใจกลางระบบสุริยะของเรา พื้นผิวส่วนนอกของมันน่าจะแผ่ออกไปเลยวงโคจรของดาวพฤหัสฯ Dupree ใช้ฮับเบิลเพื่อค้นพบจุดร้อน(hot spots) บนพื้นผิวบีเทลจุสในปี 1996 นี่เป็นภาพถ่ายดาวฤกษ์นอกเหนือจากดวงอาทิตย์โดยตรงภาพแรกที่ทำ กล้องเวบบ์ของนาซาก็อาจจะสามารถตรวจจับวัสดุสารที่ผลักออกมาในช่วงอินฟราเรดได้เมื่อมันยังคงเคลื่อนที่ออกห่างจากดาวฤกษ์เรื่อยๆ

     แน่นอนว่าบีเทลจุสน่าจะตายโดยระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาอย่างน้อยก็ไม่เร็วกว่าหนึ่งแสนปีนี้ แสงจากการระเบิดจะมองเห็นได้ในเวลากลางวันบนโลก แต่ดาวก็ยังอยู่ไกลเกินกว่าจะส่งผลกระทบรุนแรงอื่นๆ ต่อดาวเคราะห์ของเรา

แหล่งข่าว hubblesite.org : Hubble sees red supergiant star Betelgeuse slowly recovering after blowing its top
                sciencealert.com : the star Betelgeuse went a little dim in 2019. Astronomers think they know why  
                space.com : Betelgeuse is bouncing back from bizarre dimming episode

อดีตและอนาคตของดวงอาทิตย์

 

      เราหวังว่าเราจะมองเห็นอนาคตได้ ขณะนี้ ต้องขอบคุณข้อมูลล่าสุดจากปฏิบัติการทำแผนที่ดาวไกอา(Gaia) นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นอนาคตของดวงอาทิตย์ได้ ด้วยการจำแนกดาวฤกษ์ที่มีมวลและองค์ประกอบเหมือนกับดวงอาทิตย์อย่างเที่ยงตรง ก็สามารถเห็นได้ว่าดวงอาทิตย์ของเราจะพัฒนาไปอย่างไรในอนาคต

     การเผยแพร่ข้อมูลรอบสาม(data release 3; DR3) จากไกอา เมื่อวันที่ 13 มิถุนายน 2022 ผลิตผลหลักอย่างหนึ่งที่เป็นรากฐานแก่งานวิจัยนี้ก็คือ ฐานข้อมูลคุณสมบัติของดาวฤกษ์หลายร้อยล้านดวง ตัวแปรเหล่านี้รวมถึงอุณหภูมิ, มวล และขนาดทางกายภาพ ไกอายังตรวจสอบความสว่างปรากฏของดาวเมื่อมองจากโลก และสีของมันได้อย่างเที่ยงตรงมาก การเปลี่ยนคุณสมบัติที่สำรวจได้เหล่านี้ให้เป็นคุณสมบัติที่แท้จริงของดาว เป็นเรื่องที่โหดหิน

     Orlagh Creevey จากหอสังเกตการณ์ โค้ตดาซูร์ ฝรั่งเศส และเพื่อนร่วมงานจากหน่วยประสานงานที่ 8 ของไกอา รับผิดชอบการสกัดตัวแปรทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์เหล่านั้นจากการสำรวจของไกอา เพื่อที่จะทำเช่นนั้น ทีมใช้งานที่บุกเบิกโดยนักดาราศาสตร์ที่ทำงานที่หอสังเกตการณ์วิทยาลัยฮาร์วาร์ด แมสซาชูเสตต์ ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 จนถึง ต้นศตวรรษที่ 20

     ในช่วงเวลาดังกล่าว ความพยายามของนักดาราศาสตร์มุ่งเป้าไปที่การจำแนกลักษณะของเส้นสเปคตรัม(spectral lines) ซึ่งเป็นเส้นสีมืดที่ปรากฏในแถบสีรุ้งที่เกิดเมื่อแสงจากดาวฤกษ์ถูกแยกออกด้วยปริซึม Annie Jump Cannon ได้สร้างวิถีการจำแนกสเปคตรัม ซึ่งจัดเรียงดาวฤกษ์ตามความแรงของเส้นสเปคตรัมเหล่านั้น ลำดับนี้ต่อมาพบว่ามีความเชื่อมโยงโดยตรงกับอุณหภูมิของดาวฤกษ์ Antonia Maury ได้ทำการจำแนกต่างหากโดยมีพื้นฐานจากความกว้างของเส้นสเปคตรัมที่จำเพาะ ซึ่งต่อมาก็พบว่าสิ่งนี้เชื่อมโยงกับกำลังสว่าง(luminosity) และอายุของดาว

เส้นสเปคตรัม(spectral lines) ของธาตุต่างๆ เผยให้เห็นคุณลักษณะต่างๆ ของดาวได้  

     การเชื่อมโยงคุณสมบัติทั้งสองเหล่านี้ช่วยให้สามารถพล๊อตดาวทุกดวงในเอกภพอยู่ในแผนภาพเดียวกันได้ ซึ่งเรียกว่า HR diagram(Hertzprung-Russell diagram) ซึ่งเป็นหนึ่งในเครื่องมือหลักในทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ซึ่งต่างก็พัฒนาขึ้น โดย Ejnar Hertzprung(ปี 1911) และ Henry Norris Russell(ในปี 1913) เอชอาร์ไดอะแกรมเป็นความสัมพันธ์ระหว่างกำลังสว่างที่แท้จริง(instrinsic luminosity) ของดาว กับอุณหภูมิพื้นผิวยังผล(effective surface temperature) เมื่อทำเช่นนั้นแล้ว ก็จะเผยให้เห็นว่าดาวฤกษ์พัฒนาไปอย่างไรตลอดวงจรชีวิตที่ยาวนานของพวกมัน

      แม้ในช่วงแรก เอชอาร์ไดอะแกรมจะมีข้อมูลจากดาวเพียง 300 ดวงเท่านั้น แต่ก็ยังแสดงแนวโน้มอย่างชัดเจนว่า ดาวเกือบทั้งหมดอยู่ตามแนวเส้นตรงเส้นหนึ่งที่เรียกว่า วิถีหลัก(main sequence) ด้วยเหตุผลที่ว่าดาวจะใช้เวลาเกือบทั้งหมดของชีวิตเป็นดาววิถีหลักหลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม โดยดาวที่มีมวลต่ำจะสว่างที่อุณหภูมิต่ำกว่า และดาวที่มีมวลสูงกว่าจะเผาไหม้ร้อนแรงกว่า

     ในขณะที่มวลของดาวเปลี่ยนแปลงไปค่อนข้างเล็กน้อยตลอดช่วงชีวิตของมัน อุณหภูมิและขนาดของดาวจะแปรผันได้มากเมื่อดาวมีอายุมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ผลักดันโดยชนิดของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นที่เกิดขึ้นภายในดาวในเวลาหนึ่งๆ

ภาพจากศิลปินแสดงเส้นทางวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลเริ่มต้นแตกต่างกัน ดาวฤกษ์ทารก(proto-stars) และดาวแคระน้ำตาล(brown dwarfs) บางดวงก็ไม่เคยมีอุณหภูมิสูงพอที่จะจุดประกายการหลอมนิวเคลียสกลายเป็นดาวฤกษ์ที่แท้จริงได้ และจะเย็นตัวและจางแสงลง ดาวแคระแดง(red dwarfs) ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ชนิดที่พบได้มากที่สุดจะเผาไหม้จนกระทั่งเปลี่ยนไฮโดรเจนทั้งหมดให้กลายเป็นฮีเลียม จะกลายเป็นดาวแคระขาว(white dwarf) ดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์จะพองตัวกลายเป็นดาวยักษ์แดง(red giants) ก่อนที่จะผลักเปลือกก๊าซชั้นนอกที่ปุกปุยออกกลายเป็นเนบิวลาสีส้นสวยงาม(planetary nebula) ในขณะที่แกนกลางยุบตัวลงเป็นดาวแคระขาว ส่วนดาวมวลสูงที่สุดจะยุบตัวลงอย่างรุนแรงเมื่อเผาไหม้เชื้อเพลิงจนหมด ทำให้เกิดซุปเปอร์โนวาหรือการปะทุรังสีแกมมา และเหลือดาวนิวตรอนหรือหลุมดำทิ้งไว้

    ด้วยอายุที่ราว 4.57 พันล้านปี ดวงอาทิตย์ของเรากำลังอยู่ในช่วงวัยกลางคน เป็นดาวฤกษ์ในวิธีหลักชนิด G(G-type main sequence star หรือดาวฤกษ์แคระเหลือง) มันหลอมไฮโดรเจนให้กลายเป็นฮีเลียมและโดยรวมก็ค่อนข้างเสถียร สม่ำเสมอ แต่จะไม่เป็นเช่นนั้นตลอดไป เมื่อเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในแกนกลางดวงอาทิตย์หมดลง และมีการเปลี่ยนแปลงกระบวนการหลอมนิวเคลียสขึ้น แกนกลางจะเริ่มหดตัวลง กระบวนการหดตัวได้นำพาไฮโดรเจนเข้าสู่พื้นที่รอบๆ แกนกลางอย่างฉับพลันและก่อตัวเป็นเปลือกไฮโดรเจน จากนั้นไฮโดรเจนส่วนนี้จะเริ่มการหลอม ส่งฮีเลียมเข้าสู่แกนกลาง เป็นกระบวนการที่เรียกว่า การเผาไหม้ที่เปลือก(shell burning)

     ในระหว่างนี้ ชั้นบรรยากาศส่วนนอกของดวงอาทิตย์จะพองขยายออกไปอย่างมาก อาจจะขยายไปไกลถึงวงโคจรของดาวอังคาร และกลายเป็นดาวยักษ์แดง(red giant) ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวต่ำและเย็นลง สุดท้ายเมื่อเชื้อเพลิงไฮโดรเจนและฮีเลียมหมดลง ดาวยักษ์แดงจะผลักชั้นก๊าซส่วนนอกๆ ทั้งหมดออกมาก่อตัวเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์(planetary nebula) และแกนกลางจะยุบตัวลงกลายเป็นดาวแคระขาว(white dwarfs) ซึ่งจะใช้เวลานับล้านล้านปีเพื่อเย็นตัวลงจนมอดดับไป  

     แต่ว่าการสิ้นสุดกระบวนการนี้จะเกิดขึ้นได้เมื่อใด ก็ขึ้นอยู่กับว่าดาวฤกษ์มีมวลและมีองค์ประกอบเคมีอย่างไร นั้นเป็นจุดที่ DR3 เข้ามาเกี่ยวข้อง ทางที่ดีที่สุดก็คือการค้นหาดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์ทั่วทางช้างเผือก ในช่วงสถานะต่างๆ ของชีวิตและจากนั้น ก็ประสานต่อดาวเหล่านั้นให้เป็นไทม์ไลน์เพื่อจำลองอดีตและอนาคตของดาวฤกษ์ของเรา

     Orlagh และเพื่อนร่วมงานได้กลั่นกรองข้อมูลเพื่อมองหาการสำรวจดาวที่เที่ยงตรงที่สุดที่ไกอาจะให้ได้ เราต้องมีตัวอย่างดาวที่มีการตรวจสอบอย่างแม่นยำมากๆ Orlagh กล่าว พวกเขาทุ่มเทความพยายามไปที่ดาวที่มีอุณหภูมิพื้นผิวระหว่าง 3000 ถึง 10000 เคลวิน เนื่องจากพวกมันเป็นดาวที่มีอายุยาวนานที่สุดในทางช้างเผือก และสามารถเผยให้เห็นความเป็นมาของทางช้างเผือกได้ พวกมันยังเป็นว่าที่สถานที่ที่น่าจะพบดาวเคราะห์นอกระบบ(exoplanets) ได้เนื่องจากมีความคล้ายคลึงกับดวงอาทิตย์อย่างมาก ซึ่งมีอุณหภูมิพื้นผิว 6000 เคลวิน

HR diagram จากข้อมูล Gaia Data Release 2

    ต่อมา ทีมได้กรองกลุ่มตัวอย่างเพื่อหาดาวที่มีมวลและองค์ประกอบเคมีเหมือนกับดวงอาทิตย์ เนื่องจากอายุที่แตกต่างกัน ดาวที่เลือกมาได้จึงสามารถวางเรียงเป็นเส้นในเอชอาร์ไดอะแกรมไว้ ซึ่งแสดงวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์ของเราตั้งแต่อดีตจนถึงอนาคต จากวิถีหลักจนถึงยักษ์แดง มันได้เผยเส้นทางที่ดาวฤกษ์ของเราจะมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและกำลังสว่างเมื่อมันมีอายุมากขึ้น

     จากงานวิจัยนี้ ก็ชัดเจนว่าดวงอาทิตย์ของเราจะมีอุณหภูมิสูงที่สุดเมื่ออายุราว 8 พันล้านปี จากนั้นก็เย็นตัวลงและมีขนาด(กายภาพ) มากขึ้นกลายเป็นดาวยักษ์แดงที่อายุราว 10 ถึง 11 พันล้านปี หลังจากสถานะนี้ ดวงอาทิตย์ก็จะถึงจุดจบของชีวิต เมื่อมันกลายเป็นดาวแคระขาวสลัว

     การค้นหาดาวที่คล้ายกับดวงอาทิตย์เป็นสิ่งสำคัญในการเข้าใจแห่งหนของเราในเอกภพที่กว้างใหญ่นี้ ถ้าเราไม่เข้าใจดวงอาทิตย์ของเราเอง และอีกหลายๆ สิ่งที่เราไม่ทราบเกี่ยวกับดวงอาทิตย์ แล้วเราจะคาดหวังว่าจะเข้าใจดาวอื่นๆ ทั้งหมดที่เป็นองค์ประกอบในกาแลคซีทางช้างเผือกอันสวยงามของเราได้อย่างไร Orlagh กล่าว

     แม้ว่าดวงอาทิตย์จะเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุดและถูกศึกษามากที่สุด แต่ความใกล้กลับเป็นอุปสรรคบังคับเราให้ศึกษามันด้วยกล้องโทรทรรศน์และเครื่องมือที่แตกต่างกันออกไปอย่างสิ้นเชิงจากที่เราใช้เพื่อมองดาวฤกษ์ที่เหลือ นั้นเป็นเพราะดวงอาทิตย์ของเราสว่างมากกว่าดาวฤกษ์อื่น(ในสายตาเรา) การจำแนกดาวที่เหมือนกับดวงอาทิตย์ แต่ด้วยอายุที่แตกต่างกัน เราจึงสามารถเชื่อมต่อช่องว่างในการสำรวจนี้ได้

เส้นทางวิวัฒนาการของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์จากข้อมูล DR3 ของไกอาในสิ่งที่เรียกว่า HR diagram  

      เพื่อจำแนกหาดาวที่เหมือนกับดวงอาทิตย์ในข้อมูลไกอา ทีมได้มองหาดาวที่มีอุณหภูมิ, แรงโน้มถ่วงที่พื้นผิว, องค์ประกอบ, มวลและรัศมีที่เหมือนกับดวงอาทิตย์ในปัจจุบันอย่างไม่ผิดเพี้ยน พวกเขาพบดาว 5863 ดวงที่สอดคล้องกับข้อกำหนด และตอนนี้เมื่อไกอาได้ทำบัญชีรายชื่อออกมามีตั้งแต่อายุน้อยมากๆ จนถึงอายุเก่าแก่มากแล้ว ก็มีการสำรวจพวกมันในรายละเอียด คำถามบางส่วนที่ต้องการคำตอบก็รวมถึงว่า แล้วดาวที่เหมือนดวงอาทิตย์ทั้งหมดนี้มีระบบดาวเคราะห์ที่คล้ายกับระบบของเราหรือไม่ ดาวที่เหมือนดวงอาทิตย์ทั้งหมดนี้หมุนรอบตัวด้วยอัตราเดียวกับดวงอาทิตย์หรือไม่ ดาวที่เหมือนดวงอาทิตย์จะมีวัฏจักรสุริยะ(solar cycles) เหมือนดวงอาทิตย์หรือไม่ หรือบางดวงจะมีช่วงการลุกจ้าที่รุนแรงหรือจะค่อนข้างเสถียรเหมือนดวงอาทิตย์

     ด้วยข้อมูลที่รวบรวมมาได้มากมาย ไกอากำลังเผยให้เห็นรายละเอียดใหม่ๆ เกี่ยวกับดาวฤกษ์ของเราเอง แต่แน่นอนว่างานของไกอาไม่ใช่เพียงแค่สะท้อนอดีตและอนาคตของดวงอาทิตย์เท่านั้น

แหล่งข่าว esa.int : Gaia reveals the past and future of the Sun
                universetoday.com : thanks to Gaia we know exactly how and when the Sun will die
                 sciencealert.com : astronomers charted the Sun’s life, and this is how the story ends  

การปะทุรังสีแกมมาที่(ไม่) ไร้สังกัด

 

กล้องโทรทรรศน์เจมิไนช่วยระบุที่กำเนิดของการปะทุรังสีแกมมาแบบสั้นที่ไร้สังกัด ซึ่งเกิดจากการควบรวมของดาวนิวตรอนสองดวง

     มีการปะทุรังสีแกมมาปริศนาจำนวนหนึ่งที่ดูเหมือนจะปรากฏขึ้นเป็นการลุกจ้ารุนแรงที่เกิดขึ้นโดดๆ ไกลจากกาแลคซีใดๆ ได้เพิ่มคำถามเกี่ยวกับกำเนิดและระยะทางที่แท้จริงของพวกมัน ด้วยการใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังที่สุดบนโลกและในอวกาศ รวมถึงกล้องโทรทรรศน์เจมิไนแฝด สุดท้ายนักดาราศาสตร์ก็อาจจะได้พบกำเนิดที่แท้จริงของพวกมัน เป็นประชากรกาแลคซีที่อยู่ห่างไกล บางแห่งก็ห่างออกไปถึง 1 หมื่นล้านปีแสง

      ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้พบว่าการปะทุรังสีแกมมา(gamma-ray bursts; GRBs) แบบสั้น บางเหตุการณ์ก็ไม่ได้มีกำเนิดแบบโดดเดี่ยวในความเวิ้งว้างของห้วงอวกาศอย่างที่ได้เห็นในตอนแรก การศึกษาจากหอสังเกตการณ์หลายแห่งในห้วงลึกขึ้นกลับได้พบว่า GRBs ที่ดูเหมือนจะอยู่โดดเดี่ยวเหล่านี้แท้จริงแล้วเกิดขึ้นในกาแลคซีที่อยู่ในระยะทางที่ไกลมากและสลัวมาก ถึง 1 หมื่นล้านปีแสง  

      การค้นพบนี้บอกว่า GRBs แบบสั้นซึ่งก่อตัวขึ้นในระหว่างการชนของดาวนิวตรอน อาจจะเกิดขึ้นในอดีตได้บ่อยกว่าที่คาดไว้ เนื่องจากการควบรวมของดาวนิวตรอนจะหลอมธาตุหนักมากขึ้นมา รวมทั้งทองคำและทองคำขาวด้วย เอกภพก็อาจจะได้รับเมล็ดพันธุ์โลหะมีค่าเหล่านี้เร็วกว่าที่เคยคิดไว้

     การค้นพบนี้ต้องใช้การรวมพลังจากกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังที่สุดบนโลกและในอวกาศ ทั้งกล้องเจมิไนเหนือในฮาวายและเจมิไนใต้ในชิลี กล้องโทรทรรศน์เจมิไนทั้งสองเป็นโครงการหอสังเกตการณ์เจมิไนนานาชาติที่ดำเนินงานโดย NOIRLab ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ หอสังเกตการณ์อื่นๆ ในงานวิจัยนี้ยังรวมถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล, กล้องโทรทรรศน์โลเวลล์ดิสคัฟเวอรีในอริโซนา, กล้องโทรทรรศน์ใหญ่แห่งคานารี ในลาพัลมา หมู่เกาะคานารี่, กล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) ในเซร์โร พารานัล ชิลี และหอสังเกตการณ์เคกในฮาวาย

     GRBs แบบสั้นหลายเหตุการณ์พบได้ในกาแลคซีที่สว่างที่อยู่ค่อนข้างใกล้เรา แต่บางส่วนก็ดูเหมือนจะไม่มีกาแลคซีต้นสังกัด Brenden O’Connor ผู้เขียนหลักนำเสนอผลสรุป นักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยมารีแลนด์และมหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตัน กล่าว ด้วยการระบุว่า GRBs แบบสั้นมีกำเนิดจากที่ไหน เราก็สามารถกลั่นกรองคลังข้อมูลจากหอสังเกตการณ์จากเจมิไนแฝด เพื่อหาแสงเรืองสลัวจากกาแลคซีที่ โดยปกติอยู่ห่างไกลเกินกว่าจะทราบได้

การปะทุรังสีแกมมา(gamma-ray bursts) แบ่งได้เป็น แบบสั้น และแบบยาว ตามระยะเวลาที่เกิดการลุกจ้าขึ้น นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์คิดว่าแต่ละแบบก็มีลำดับเหตุการณ์ที่มาที่ต่างกัน

     นักวิจัยเริ่มภารกิจโดยการตรวจทานข้อมูล GRBs 120 เหตุการณ์ที่พบโดยเครื่องมือ 2 ชิ้นบนหอสังเกตการณ์สวิฟท์ซ้ำ ได้แก่ กล้องโทรทรรศน์เตือนการปะทุ(Burst Alert Telescope) ซึ่งจับสัญญาณการปะทุรังสีแกมมา และกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ของสวิฟท์(Swift’s X-ray Telescope) ซึ่งจำแนกตำแหน่งการเรืองแสงไล่หลัง(afterglow) ในช่วงรังสีเอกซ์จาก GRBs และศึกษาแสงเรืองไล่หลังเพิ่มเติมโดยกล้องโลเวลล์ ช่วยให้ระบุตำแหน่งของ GRBs ได้เที่ยงตรงขึ้น

     การศึกษาแสงเรืองไล่หลังพบว่า GRBs แบบสั้น 43 เหตุการณ์จากกลุ่มนี้ ไม่ได้เกี่ยวข้องกับกาแลคซีใดๆ ที่รู้จักเลย และดูจะปรากฏในท้องฟ้าระหว่างกาแลคซีที่ค่อนข้างว่างเปล่า GRBs ที่ไร้ต้นสังกัดเหล่านี้เป็นปริศนาที่น่าสนใจ และนักดาราศาสตร์ก็เสนอคำอธิบายสำหรับตำแหน่งที่ดูจะโดดเดี่ยวของพวกมันไว้ 2 ทาง สมมุติฐานแรกบอกว่าดาวนิวตรอนต้นกำเนิดก่อตัวขึ้นเป็นระบบคู่ภายในกาแลคซีที่ห่างไกลแห่งหนึ่ง ซึ่งต่อมาก็วิ่งออกสู่ห้วงอวกาศระหว่างกาแลคซี(intergalactic space) และสุดท้ายก็ควบรวมในอีกหลายพันล้านปีต่อมา

     อีกสมมุติฐานก็คือ ดาวนิวตรอนควบรวมกันไกลออกไปหลายพันล้านปีแสงในกาแลคซีบ้านเกิดของพวกมันเอง ซึ่งขณะนี้สลัวมากๆ อันเป็นผลจากระยะทางที่ห่างไกลจากโลก เรารู้สึกว่าแบบที่สองน่าจะสมเหตุสมผลที่สุดที่จะอธิบายเหตุการณ์ทีไร้ต้นสังกัดจำนวนมากได้ O’Connor กล่าว จากนั้น เราก็ใช้กล้องที่ทรงพลังที่สุดบนโลกเพื่อถ่ายภาพตำแหน่งที่เกิด GRB ในแบบห้วงลึก และได้พบกาแลคซีที่สลัวไกลออกไป 8 ถึง 10 พันล้านปีแสงจากโลก

      เพื่อทำการตรวจจับ นักดาราศาสตร์ใช้เครื่องมือทั้งช่วงตาเห็นและอินฟราเรดที่ติดตั้งบนกล้องเจมิไนแฝดขนาด 8.1 เมตร เจมิไนทั้งสองให้ความสามารถในการสำรวจจากทั้งสองซีกฟ้า ซึ่งเป็นเรื่องที่สำคัญอย่างไม่น่าเชื่อในการตามรอย GRB ต้องขอบคุณความสามารถของพวกมันในการสำรวจทั่วท้องฟ้า ข้อมูลของเจมิไนได้ใช้เพื่อระบุตำแหน่ง GRBs 17 จาก 31 เหตุการณ์ไร้สังกัดที่วิเคราะห์ในตัวอย่าง

ภาพที่กล้องเจมิไนเหนือถ่ายไว้เผยให้เห็นกาแลคซีต้นสังกัดที่ไม่เคยรู้จักมาก่อนของการปะทุรังสีแกมมาเหตุการณ์ที่เรียกว่า GRB 151229A นักดาราศาสตร์คำนวณการปะทุนี้ในทิศทางของกลุ่มดาวแพะทะเล(Capricornus) ว่าเกิดขึ้นเมื่อราว 9 พันล้านปีก่อน

     ผลสรุปน่าจะช่วยนักดาราศาสตร์ให้เข้าใจวิวัฒนาการทางเคมีของเอกภพได้ดีขึ้น ดาวนิวตรอนที่ควบรวมกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ชุดหนึ่ง ซึ่งจำเป็นต่อการสร้างโลหะหนักเช่น ทองคำ, ทองคำขาวและธอเรียม การควบรวมของดาวนิวตรอนในอดีตที่ไกลออกไปก็หมายความว่า เอกภพเมื่อยังอายุน้อยนั้นแท้จริงแล้วอุดมด้วยธาตุหนักมากกว่าที่เคยคิดไว้ สิ่งนี้ผลักช่วงเวลาย้อนกลับไปเมื่อเอกภพกลายเป็น “ไมดาสมือทอง” และได้รับเมล็ดพันธุ์ธาตุหนักที่สุดในตารางธาตุมา O’Connor กล่าว หมายเหตุ กษัตริย์ไมดาส(Midas) ขอพรจากเทพไดโอนีซัส ขอให้ทุกอย่างที่ตนสัมผัสกลายเป็นทองคำ

     การสำรวจกาแลคซีต้นสังกัดของ GRB ครั้งนี้ได้สร้างคำตอบที่น่าพึงพอใจให้กับปริศนาธรรมชาติของสภาพแวดล้อมดาวนิวตรอน ซึ่งมีมานาน Martin Still เจ้าหน้าที่สำนักงานเจมิไนที่มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ กล่าว ในบรรดากล้องโทรรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่สุดที่สาธารณชนเข้าถึงได้ เจมิไนเป็นห้องทดลองที่ทรงพลังและยืดหยุ่นสูงสำหรับการทดลองได้กว้างหลากหลาย การศึกษาเผยแพร่ใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society และเผยแพร่ออนไลน์ก่อนตีพิมพ์ใน arXiv.org

แหล่งข่าว spaceref.com : Gemini telescopes help uncover origins of castaway gamma-ray bursts
                space.com : “castaway” gamma-ray bursts come from distant early galaxies