พัลซาร์มินิเมาส์

 

การเดินทางของพัลซาร์ความเร็วสูงแห่งหนึ่ง

     นักดาราศาสตร์ที่ศึกษาหลุมดำได้พบสิ่งที่หายากอีกอย่าง เมื่อดาวฤกษ์ที่ตายแล้วดวงหนึ่งถูกยิงออกจากซุปเปอร์โนวาที่ให้กำเนิดมัน ทิ้งรอยทางคลื่นวิทยุคล้ายดาวหางไว้ตามหลัง

     ดาวที่ตายแล้วซึ่งมีชื่อว่า PSR J1914+1054g เป็นวัตถุในกลุ่มพัลซาร์วิทยุ(radio pulsar) ที่ถูกยิงออกมาด้วยความเร็วสูงมากซึ่งเพิ่งพบเป็นดวงที่ 4 เท่านั้น ไม่เพียงแต่นักดาราศาสตร์สามารถสำรวจพัลซาร์ได้ แต่ยังสำรวจรอยทางที่อยู่ข้างหลังมันที่เรียกว่า เนบิวลาคลื่นรูปโบว์(bow-shock nebula) และซากซุปเปอร์โนวาที่ผลักมันออกมาได้ด้วย

     ทีมนักวิทยาศาสตร์ซึ่งนำโดยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Sara Elisa Motta จากหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์เบรร่า ในอิตาลี และมหาวิทยาลัยออกฟอร์ด ในสหราชอาณาจักร ได้ตั้งชื่อเนบิวลานี้ว่า มินิเมาส์(Mini Mouse)

     การแตกดับของดาวมวลสูงดวงหนึ่งเป็นเรื่องราวที่ค่อนข้างรุนแรง เมื่อพวกมันหมดเชื้อเพลิงลง ปฏิกิริยาหลอมนิวเคลียสที่ค้ำจุนแรงดันที่ผลักออกมา ต้านทานการยุบตัวลงจากแรงโน้มถ่วง ก็ลดลงในทันที และสรรพสิ่งก็เข้าสู่ความวุ่นวาย ดาวจะระเบิด พ่นทุกสิ่งทุกอย่างออกไปทั่ว ในขณะที่แกนกลางของดาวยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วงกลายเป็นวัตถุที่หนาแน่นสูงมากซึ่งเรียกว่า ดาวนิวตรอน ซึ่งมีมวลถึง 2.16 เท่าดวงอาทิตย์ อัดอยู่ในทรงกลมที่มีความกว้างเพียง 20 กิโลเมตรเท่านั้น

     ในหลายๆ กรณี อาจพบซากดาวเหล่านี้ซ่อนอยู่ในเนบิวลาที่เกิดจากการระเบิด แต่ถ้าซุปเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นนั้นเอียงข้างหนึ่ง การกระจายพลังงานที่ไม่สม่ำเสมอจะผลักดาวนิวตรอนวิ่งออกสู่อวกาศด้วยความเร็วสูง แต่ก็ต้องใช้สภาพแวดล้อมที่พิเศษเพื่อสร้างเนบิวลาที่เหมือนกับ มินิเมาส์นี้ เริ่มต้นด้วย ดาวนิวตรอนจะต้องเป็นพัลซาร์ ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนที่กำลังหมุนรอบตัวด้วยความเร็วสูงมาก จนดูเหมือนมันเต้นเป็นจังหวะ(pulses) เหมือนกับประภาคารในอวกาศ เมื่อลำคลื่นจากขั้วดาวกวาดผ่านเป็นจังหวะ

      สนามแม่เหล็กที่รุนแรงของพัลซาร์ยังเร่งอนุภาคมีประจุเข้าสู่ลมที่เกรี้ยวกราด ซึ่งพัดไปรอบๆ พัลซาร์ บางครั้งก็มีปฏิสัมพันธ์กับตัวกลางในห้วงอวกาศรอบๆ สร้างเนบิวลาลมพัลซาร์(pulsar wind nebula) ขึ้นมา แต่ถ้าพัลซาร์นั้นได้รับแรงผลักจากซุปเปอร์โนวาที่ไม่สม่ำเสมอ จะก่อตัวคลื่นกระแทกรูปโบว์ในทิศทางที่มุ่งหน้าไป ผลักลมพัลซาร์ไปอยู่เบื้องหลังวัตถุเหมือนกับหางของดาวหาง ซึ่งนี่เองที่เรียกว่า เนบิวลาคลื่นกระแทกรูปโบว์จากพัลซาร์

พัลซาร์ความเร็วสูง J1914 เน้นเนบิวลารูปโบว์ และซากซุปเปอร์โนวา ในภาพเล็กทางซ้ายบน แสดงเนบิวลา

     Motta และเพื่อนร่วมงานได้ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ MeerKAT ในอาฟริกาใต้เพื่อศึกษาดาวฤกษ์คู่หนึ่งซึ่งเรียกว่า GRS 1915+105 ซึ่งประกอบด้วยหลุมดำแห่งหนึ่ง และดาวฤกษ์ปกติอีกดวงหนึ่ง พวกเขาก็สังเกตเห็นบางสิ่งที่ประหลาดในระบบดาวคู่นี้ เมื่อมีแสงที่เกลี่ยพาดยาวขวางพื้นที่การมอง ซึ่งแลดูคล้ายคลึงกับเนบิวลารูปโบว์จากพัลซาร์แห่งหนึ่งที่พบในปี 1987 ซึ่งเรียกว่า เดอะเมาส์(the Mouse)

      การสำรวจข้อมูลที่รวบรวมโดย GPPS(FAST Galactic Plane Pulsar Snapshot) ได้เผยให้เห็นพัลซาร์ที่เพิ่งค้นพบใหม่แห่งหนึ่ง ซึ่งมี่คาบการหมุนรอบตัว 138 รอบต่อวินาที ซึ่งปรากฏอยู่ที่หน้ารอยขีดนี้ การสำรวจติดตามผลของทีมได้เผยว่า J1914 อยู่ที่ตำแหน่งหัวของเนบิวลาพอดี ข้อมูลช่วงวิทยุจาก MeerKAT ยังเผยให้เห็นรูปวงกลมจางๆ อยู่ไกลมากจากด้านหลังพัลซาร์ และหางของมัน โดยมีเส้นทางที่ดูจะตามรอยย้อนหลังไปถึงจุดศูนย์กลางของวงกลม จากสิ่งนี้เอง ที่นักวิจัยจำแนกว่าเป็นซากของซุปเปอร์โนวาที่ให้กำเนิดพัลซาร์ J1914

      ทีมพบว่า หางของพัลซาร์มีความยาวราว 40 ปีแสง และรัศมีของซากซุปเปอร์โนวาที่ 43 ปีแสง ทีมยังตรวจสอบจากการย้อนรอยกลับสู่ใจกลางเนบิวลา รวมกับความเร็วของ J1914 ที่ 320 ถึง 360 กิโลเมตรต่อวินาที ก็บอกได้ว่าพัลซาร์(และซุปเปอร์โนวา) ก่อตัวขึ้นมาแล้ว 82000 ปี ซึ่งมีความเร็วน้อยกว่าดาววิ่งหนี(runaway star) ที่เร็วที่สุดเท่าที่เคยพบมา เร็วไม่พอที่จะวิ่งออกนอกทางช้างเผือก

     จากพัลซาร์ที่เพิ่งพบใหม่ รวมกับอีก 3 แห่งที่จำแนกก่อนหน้านี้ซึ่งมีคุณลักษณะเดียวกัน การค้นพบจะช่วยนักดาราศาสตร์ให้เข้าใจพัลซาร์และลมของพวกมัน, การระเบิดซุปเปอร์โนวา, ตัวกลางในห้วงอวกาศ, อนุภาคความเร็วสูง และคลื่นกระแทกที่สร้างลม ได้ดีขึ้น ยิ่งกว่านั้น มันยังแสดงถึงศักยภาพของ MeerKAT ในการค้นหาวัตถุที่พบได้ยากเหล่านี้

     ต้องขอบคุณการตรวจจับโครงสร้างที่คล้ายๆ กันของเดอะเมาส์ กับมินิเมาส์ นักวิจัยเขียนไว้ในรายงาน MeerKAT จะช่วยให้ได้พบพัลซาร์วิทยุอายุน้อยอีกมาก ซึ่งจะเพิ่มประชากรให้กับกลุ่มวัตถุที่มีจำนวนน้อยเหล่านี้ ซึ่งเคยทำนายว่าในทางช้างเผือกน่าจะมีจำนวนหลายพันดวง งานวิจัยเผยแพร่ใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

แหล่งข่าว sciencealert.com : this star exploded so hard, it sent its core whizzing across the galaxy