light echoes SN 2016adj

 

ภาพจากฮับเบิลผ่านฟิลเตอร์ F555-W แสดง SN2016adj ในเวลา 1991 วันหลังการระเบิดสว่างที่สุด โดยระบุตำแหน่งเอคโค่แสง(light echo) LE1, LE2, LE3 และ LE4 เน้นเป็นวงแหวนสี

     เมื่อดาวดวงหนึ่งระเบิด(เป็นซุปเปอร์โนวา) มันจะส่งแสงที่สว่างจ้าออกไปในทุกทิศทาง แต่ก็มีบางครั้งที่ในหลายเดือนหรือหลายปีหลังจากนั้น จะเกิดแสงที่สะท้อนแผ่ออกจากตำแหน่งซุปเปอร์โนวาเดิม

      นั้นเป็นสิ่งที่อธิบายไว้ในรายงานล่าสุดใน Astrophysical Journal Letters โดยอ้างอิงจากการสำรวจโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล โดยทีมนักดาราศาสตร์จากดับลิน, บาร์เซโลนา, อาร์ฮุส, นิวยอร์ค และการ์ชิง นักวิทยาศาสตร์ได้รวมภาพจากฮับเบิลให้เป็นวีดีโอ(gif) แสดงซุปเปอร์โนวาที่เริ่มเกิดในจุดกึ่งกลางก่อน จากนั้นก็มีวงแหวนแสงปรากฏขึ้นเมื่อแสงจากการระเบิดชนกับชั้นฝุ่นมากมายในละแวกใกล้เคียง

     Maximillian Stritzinger ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยอาร์ฮุส ในเดนมาร์ก นักวิทยาศาสตร์นำทีม กล่าวว่า ชุดข้อมูลนี้มีความสำคัญและช่วยให้เราได้สร้างภาพสีและภาพเคลื่อนไหวที่น่าตราตรึง ซึ่งแสดงถึงวิวัฒนาการของแสงที่สะท้อนกลับ(light echoes) ตลอดช่วงเวลาห้าปี เป็นปรากฏการณ์ประหลาดที่พบเห็นได้ยกซึ่งก่อนหน้านี้เคยทำกับซุปเปอร์โนวาอื่นๆ เพียงไม่กี่แห่งเท่านั้น

          จนกระทั่งบัดนี้ สำรวจพบวงแหวนแสงที่เห็นได้ชัดเจน 4 วง จากแผ่นฝุ่นที่แตกต่างกัน 4 ชิ้น ชุดข้อมูลของ SN 2016adj ให้การตรวจจับการเปล่งเอคโค่แสงจากซุปเปอร์โนวาที่เร็วที่สุด ทีมยังสามารถตรวจสอบการเปล่งแสงเหล่านี้ 50 วันหลังดาวระเบิด วงแหวนแสงวงแรกปรากฏเพียง 34 วันหลังจากซุปเปอร์โนวามีความสว่างสูงสุดในช่วงฟิลเตอร์แสงสีฟ้า(B-band) จากนั้นนักวิจัยก็ตามรอยเมื่อปรากฏวงแหวนเพิ่มขึ้นถึง 578 วันต่อมา และอีกครั้งในอีก 1991 วันต่อมาเมื่อวงแหวนที่สองปรากฏให้เห็น เช่นเดียวกับวงแหวนวงนอกอีกสองวง

light echoes around SN 2016adj gif file

     ในขณะที่เอคโค่แสงก่อนหน้านี้ที่ฮับเบิลสำรวจพบ เช่นจาก SN 2014J จะเริ่มเมื่อผ่านไปหลายร้อยวันหลังการระเบิด นอกจากนี้ ยังเป็นเอคโค่แสงที่พบรอบซุปเปอร์โนวาชนิดหนึ่งซี(Type Ic supernova) เป็นครั้งแรกด้วย

     Morgan Fraser ผู้เขียนร่วม และนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ University College Dublin กล่าวว่า ในขณะที่กล้องเวบบ์ดึงดูดความสนใจได้มากกว่า แต่รุ่นพี่อย่างกล้องฮับเบิลก็ยังคงสร้างภาพจากเอกภพที่น่าเหลือเชื่อ ขณะนี้กล้องฮับเบิลได้สำรวจท้องฟ้ามานานกว่าสามทศวรรษ ดังนั้น เราจึงสามารถค้นหาเหตุการณ์แบบเอคโค่แสงที่พัฒนาไปอย่างช้าๆ ตลอดช่วงหลายปีได้

      Lluis Galbany ผู้เขียนร่วม จากสถาบันวิทยาศาสตร์อวกาศ บาร์เซโลนา กล่าวว่า คลื่นการระเบิดจากซุปเปอร์โนวานี้กำลังเดินทางออกมาด้วยความเร็วเกิน 1 หมื่นกิโลเมตรต่อวินาที ที่นำหน้าคลื่นการระเบิดเป็นแสงรุนแรงที่เปล่งจากซุปเปอร์โนวา และนี่เองก็เป็นต้นเหตุที่ทำให้วงแหวนขยายตัวอย่างที่เห็นในภาพ

     Stephen Lawrence ผู้เขียนร่วมอีกคนจากมหาวิทยาลัยฮอฟสตรา นิวยอร์ค กล่าวว่า ถ้าเทียบกับสิ่งที่เห็นบ่อยๆ ก็คือ ช่วงจบของงานแสดงดอกไม้ไฟ เมื่อแสงระเบิดจากเปลือกในช่วงท้ายการแสดง ทำให้ควันจากเปลือกก่อนหน้านี้ที่ยังคงอ้อยอิ่งอยู่แถวนั้นเกิดสว่างขึ้น ด้วยการเปรียบเทียบภาพชุดที่ถ่าย คุณก็สามารถตรวจสอบข้อมูลทั้งหมดที่ไม่ได้เกี่ยวข้องโดยตรงกับการระเบิดที่สว่างขึ้นครั้งล่าสุดได้ อย่างเช่น มีเปลือกที่ระเบิดก่อนหน้านี้มากแค่ไหน, ควันจากเปลือกแต่ละชั้นมีความทึบแค่ไหน และลมกำลังพัดพาไปทางใดด้วยความเร็วแค่ไหน

     ซุปเปอร์โนวาในคำถามนี้ SN 2016adj ซึ่งพบเห็นเป็นครั้งแรกในปี 2016 ในกาแลคซีประหลาดแห่งหนึ่งที่รู้จักกันดี Centaurus A ซึ่งอยู่ไกลออกไป 10 ถึง 16 ล้านปีแสงจากโลก และมีหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black hole) ขนาด 55 ล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์อยู่ซึ่งส่งไอพ่นขนาดมหึมาออกสู่อวกาศ

ภาพรวมประกอบ(composite image) แสดงแถบฝุ่นขนาดใหญ่พาดผ่านกาแลคซี Centaurus A และไอพ่นวัสดุสารที่พุ่งออกมาในทิศเกือบตั้งฉาก

     Centaurus A นั้นเต็มไปด้วยแถบฝุ่นและเมื่อแสงจากซุปเปอร์โนวามีการขยายตัวด้านข้างก็จะชนกับแถบฝุ่นเหล่านั้น ทำให้พวกมันเรืองสว่างขึ้นและขยับไกลออกไปจากตำแหน่งที่เกิดซุปเปอร์โนวา สร้างเป็นชุดวงแหวนเปล่งแสงที่ขยายออกไปที่เรียกว่า เอคโค่แสง ความแปรผันที่เกิดในวงแหวนเหล่านี้ในระหว่างที่ทำการสำรวจตลอดหลายปี ช่วยให้นักวิจัยได้ตรวจสอบโครงสร้างแถบฝุ่นในกาแลคซี Cen A ใกล้กับการระเบิด ข้อมูลบอกว่าแถบฝุ่นละแวกนั้นประกอบด้วยแท่งเสาฝุ่นที่มีรูขนาดใหญ่คั่นกลาง ดูคล้ายกับสวิสชีสก้อนหนึ่ง

      Stritzinger กล่าวว่า เซนทอรัส เอ เป็นกาแลคซีทรงรี(elliptical galaxy) ขนาดมหึมา ซึ่งกาแลคซีทรงรีเกือบทั้งหมดเงียบงันและปราศจากฝุ่น และไม่มีดาวอายุน้อยที่จะเกิดซุปเปอร์โนวาต่อไป แต่ เซน เอ นั้นแตกต่างไป มันเป็นแหล่งคลื่นวิทยุที่รุนแรงและมีแถบฝุ่นขนาดใหญ่ที่มีการก่อตัวดาวฤกษ์ใหม่ๆ อยู่ภายใน นี่เป็นสัญญาณว่ามันเพิ่งกลืนกินกาแลคซีกังหันขนาดเล็กเข้าไป และสสารก็ยังคุกรุ่นไปอีกหลายร้อยล้านปี การสำรวจการพัฒนาของเอคโค่แสงเหล่านี้จะช่วยเราให้ได้แง่มุมที่มากขึ้นเกี่ยวกับการชนกาแลคซีที่รุนแรงเหล่านี้

      ทีมซึ่งยังรวมถึง Ferdinando Patat จากหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป(ESO) ในการ์ชิง เจอรมนี วางแผนที่จะสำรวจติดตามผลด้วยกล้องฮับเบิลในอนาคต โดยหวังว่าจะมีวงแหวนอื่นเกิดขึ้นอีก ยิ่งกว่านั้น ก็เป็นไปได้ที่จะเก็บสเปคตรัมของเอคโค่แสงนี้ เพื่อแสดงผลที่มีต่อสเปคตรัมซุปเปอร์โนวาที่ซ่อนอยู่

แหล่งข่าว phys.org : Hubble captures rare “light echo” from star explosion
                iflscience.com : light echoes of an exploding star capture by Hubble