การปะทุรังสีแกมมาที่รุนแรงที่สุด GRB 221009A

 

นักดาราศาสตร์คิดว่า GRB 221009A แสดงถึงการกำเนิดของหลุมดำแห่งใหม่ภายในใจกลางดาวที่กำลังยุบตัวลง ในภาพจากศิลปินนี้ หลุมดำได้ยิงไอพ่นอนุภาคพลังงานสูงที่เดินทางด้วยความเร็วเกือบเท่าแสงออกมา ไอพ่นเจาะทะลุผ่านดาว เปล่งรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาเมื่อไอพ่นเดินทางออกสู่อวกาศ

     หอสังเกตการณ์ทั่วโลกเพิ่งตรวจพบการลุกจ้าครั้งใหญ่ที่มีการเปล่งพลังงานที่รุนแรงสุดขั้วที่สุดทำลายสถิติที่มี เหตุการณ์ซึ่งถูกพบเป็นครั้งแรกในวันที่ 9 ตุลาคม สว่างเจิดจ้าอย่างมากจนในตอนต้น สร้างความสับสนว่าเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นใกล้โลกมากกว่านี้ จากเกือบหนึ่งนาทีแรกหลังจากที่ถูกพบ นักดาราศาสตร์ก็ทราบถึงความพิเศษของมัน ทั้งตรวจพบการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นฉันพลันในชั้นบรรยากาศส่วนบนของโลก ซึ่งส่งผลต่อการเดินทางของคลื่นวิทยุ

     เดิมซึ่งถูกเรียกว่า Swift J1913.1+1946 คิดกันว่าเป็นรังสีเอกซ์ชั่วพริบตาที่เกิดจากแหล่งที่อยู่ไม่ไกลนัก เพียงแต่เมื่อมีการวิเคราะห์ต่อมาทำให้นักดาราศาสตร์ได้พบธรรมชาติที่แท้จริงของการเรืองนี้ ว่าเป็นการปะทุรังสีแกมมา(gamma-ray burst; GRB) ซึ่งเป็นหนึ่งในการระเบิดพลังงานที่รุนแรงที่สุดในเอกภพ ขณะนี้ จึงเรียกชื่อใหม่ว่า GRB 221009A

     และแม้ว่าจะอยู่ไกลออกไป แม้มันก็ยังเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นใกล้ที่สุดเพียง 1.9 พันล้านปีแสงเท่านั้น ยิ่งกว่านั้น การปะทุที่เจิดจ้าอย่างมากเหตุการณ์นี้ยังดูจะมีพลังสูงที่สุดเท่าที่เคยตรวจพบมา ด้วยระดับ 18 เทราอิเลคตรอนโวลต์ แต่กระนั้น แม้จะอยู่ใกล้กว่าการปะทุรังสีแกมมาแบบยาวโดยเฉลี่ย 20 เท่า แต่มันก็ไม่สร้างอันตรายให้กับสิ่งมีชีวิตบนโลก

      แต่ก็ยังน่าประทับใจ แม้ว่าความใกล้จะทำให้มันปรากฏสว่างบนท้องฟ้า แต่ GRB 221009A ก็ยังอาจจะเป็นการปะทุรังสีแกมมาที่มีความสว่างแท้จริงที่สูงที่สุดเท่าที่เราเคยเห็นด้วย Gemma Anderson นักดาราศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยเคอร์ติน ศูนย์นานาชาติเพื่อการวิจัยดาราศาสตร์วิทยุ(ICRAR) ในออสเตรเลีย กล่าวว่า นี่เป็นเหตุการณ์ที่น่าประทับใจจริงๆ เหตุการณ์นั้นเกิดขึ้นใกล้มากๆ และยังทรงพลังมาก ก็หมายความว่า แสงช่วงวิทยุ, ช่วงตาเห็น, รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา ก็สว่างรุนแรงอย่างมากและสังเกตให้ง่าย เราจึงสามารถศึกษา GRB นี้ได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ไม่ว่าใหญ่หรือเล็กทั่วโลกและรวบรวมชุดข้อมูลที่ครบถ้วนมากๆ เมื่อมันเริ่มสว่างขึ้นและจากนั้นก็สลัวหายไป

      การแผ่รังสีแกมมาเป็นรูปแบบแสงที่ทรงพลังที่สุดในเอกภพ เกิดขึ้นจากการสลายตัวกัมมันตรังสีของนิวเคลียสอะตอม และการปะทุรังสีแกมมาก็เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น ปลดปล่อยพลังงานออกมาในไม่กี่วินาทีเทียบเท่ากับที่ดวงอาทิตย์ผลิตตลอด 1 หมื่นล้านปี การปะทุพลังงานเหล่านี้อาจบอกถึงจุดจบของชีวิตดาวฤกษ์มวลสูง เป็นซุปเปอร์โนวาหรือกระทั่งไฮเปอร์โนวา(hypernova) นอกจากนี้ ยังอาจเกิดขึ้นจากการชนของดาวนิวตรอนสองดวงด้วย

      โดยทั่วไป เมื่อดาวฤกษ์ที่มีมวลสูงกว่าดวงอาทิตย์อย่างน้อย 8 เท่า ยุบตัวลงเมื่อหมดเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเพื่อมาหลอมนิวเคลียส แรงดันที่ผลักออก(แรงดันการแผ่รังสี-ผู้แปล) จะลดฮวบ ดาวจะยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วง ซึ่งนี่จะสร้างการระเบิดครั้งใหญ่เป็นซุปเปอร์โนวา ขับวัสดุสารส่วนนอกออกสู่อวกาศ ในขณะที่แกนกลางก็ยุบตัวต่อกลายเป็นดาวนิวตรอนหรือกระทั่งหลุมดำ

     คุณลักษณะการปะทุรังสีแกมมาที่ต่างชนิดกันก็หมายถึงการระเบิดที่ต่างชนิดกัน ซึ่งจะจางแสงลงในเส้นทางที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม จากนี้การปะทุรังสีแกมมาเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นแบบยาว ซึ่งบอกถึงซุปเปอร์โนวาชนิดที่ทรงพลังอย่างมาก

     การปะทุดูเหมือนจะมาจากดาวฤกษ์มวลสูงมากกว่า 30 เท่าดวงอาทิตย์ในกาแลคซีฝุ่นเขรอะแห่งหนึ่ง แต่ก็ยังทรงพลังอย่างมาก และ LHAASO ซึ่งเป็นหอสังเกตการณ์เชเรนคอฟในจีน ก็ตรวจพบโฟตอนที่มีพลังงานสูงถึงราว 18 เทร่าอิเลคตรอนโวลท์(Te V) จนถึงบัดนี้ มี GRB เพียงไม่มากที่มีพลังงานในระดับ Te V ถ้าข้อมูลจาก LHAASO ได้รับการตรวจสอบว่าถูกต้อง GRB 221009A ก็จะเป็นเหตุการณ์แรกที่มีพลังงานมากกว่า 10 Te V

     การวิเคราะห์เบื้องต้น กล้องโทรทรรศน์พื้นที่กว้าง(LAT) ของเฟอร์มีตรวจพบการปะทุรังสีแกมมานี้ยาวนานกว่า 10 ชั่วโมง เหตุการณ์หนึ่งที่ GRB นี้สว่างและคงอยู่ยาวนานก็เพราะมันอยู่ค่อนข้างใกล้

     หลังจากวันที่เกิดการปะทุก็มีการสำรวจทางวิทยาศาสตร์อีกมากมาย นักวิทยาศาสตร์กำลังเล็งกล้องไปที่ตำแหน่งระเบิดเพื่อสำรวจพฤติกรรมแสงเรืองไล่หลัง(afterglow) ตลอดช่วงความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเท่าที่เป็นไปได้ ข้อมูลเหล่านั้นมีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อการไขรายละเอียดสาเหตุการระเบิด เมื่อคุณต้องเผชิญกับการระเบิดในอวกาศที่สาดเศษซากดาวออกมาด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง เหลือหลุมดำทิ้งไว้ คุณกำลังได้เห็นฟิสิกส์ในสภาพแวดล้อมที่สุดขั้วที่สุดที่ไม่สามารถสร้างเลียนแบบบนโลกได้เลย Anderson กล่าว

กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ของดาวเทียมสวิฟท์จับภาพแสงเรืองไล่หลัง(afterglow) ของ GRB 221009A ประมาณหนึ่งชั่วโมงหลังจากที่ถูกตรวจพบ วงแหวนสว่างเหล่านี้ก่อตัวขึ้นเป็นผลจากรังสีเอกซ์ที่กระเจิงออกจากชั้นฝุ่นที่ไม่น่าจะสำรวจพบได้ภายในกาแลคซีของเราเอง ซึ่งอยู่ในทิศทางการปะทุพลังงานนี้

     เรายังคงไม่เข้าใจกระบวนการ(ระเบิด) นี้อย่างเต็มที่ เมื่อมีการระเบิดที่เกิดขึ้นใกล้อย่างนี้ก็หมายความว่าเราจะสามารถรวบรวมข้อมูลคุณภาพสูงมากๆ เพื่อศึกษาและเข้าใจว่าการระเบิดเกิดขึ้นได้อย่างไร ได้

แหล่งข่าว sciencealert.com : scientists just detected a colossal gamma-ray burst, and it’s a record-breaker  
                iflscience.com : the most powerful gamma-ray explosion ever detected briefly changed Earth’s atmosphere