กล้องเวบบ์สำรวจซากซุปเปอร์โนวา 1987A

 

     ซากดาวดวงหนึ่งซึ่งระเบิดเมื่อ 36 ปีก่อนอยู่ภายใต้สายตาที่ตรวจสอบของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ และกล้องอินฟราเรดใกล้ของเวบบ์ ได้จับเศษซากดาวที่ขยายตัวออกมาด้วยความละเอียดที่เกินคาดฝัน เผยให้เห็นรายละเอียดใหม่เอี่ยมในซากซุปเปอร์โนวาชื่อก้องนี้

      SN 1987A เป็นซุปเปอร์โนวาที่ใกล้ที่สุดเท่าที่เคยพบนับตั้งแต่ซุปเปอร์โนวาของเคปเลอร์(Kepler’s Supernova) ซึ่งระเบิดในทางช้างเผือกของเราเมื่อปี 1604 การระเบิดถูกพบในปี 1987 ซึ่งเป็นที่มาของชื่อตามบัญชี การระเบิดเกิดขึ้นไกลออกไป 168000 ปีแสงในกาแลคซีเมฆมาเจลลันใหญ่(Large Magellanic Cloud) และเป็นการระเบิดจบชีวิตของดาวฤกษ์ซุปเปอร์ยักษ์สีฟ้า ซึ่งมีชื่อว่า Sanduleak-69 202 ก่อนการระเบิด คิดกันว่าดาวดวงดังกล่าวมีมวลราว 20 เท่าดวงอาทิตย์

     ซุปเปอร์โนวานี้สว่างอย่างมาก ในความเป็นจริงแล้ว สามารถมองเห็นมันได้ด้วยตาเปล่าจากซีกฟ้าใต้ และนักดาราศาสตร์ก็ตามรอยเศษซากการระเบิดที่ขยายตัวมานับแต่นั้น ขณะนี้ กล้องเวบบ์ได้เล็งเป้าไปที่ซากซุปเปอร์โนวาในการศึกษาที่นำโดย Mikako Matsuura จากมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ สหราชอาณาจักร

      โครงการของ Matsuura ใช้กล้องเวบบ์เพื่อตรวจสอบคลื่นกระแทก(shockwave) ของซุปเปอร์โนวาที่กำลังขยายตัว เมื่อคลื่นดังกล่าวมีปฏิสัมพันธ์กับวัสดุสารที่อยู่รอบๆ เมื่อดาวมวลสูงอย่างซุปเปอร์ยักษ์สีฟ้า ใกล้ถึงจุดจบชีวิต พวกมันจะเริ่มไม่เสถียรและเริ่มสาดวัสดุสารจำนวนมากออกมา กล้องฮับเบิลเคยเฝ้าดูคลื่นกระแทกที่ขยายตัวจาก SN 1987A มาก่อน ซึ่งเดินทางด้วยความเร็วราว 7000 กิโลเมตรต่อวินาที วิ่งไล่ทันจนชนกับวงแหวนวัสดุสารที่ดาวผลักออกมาก่อนระเบิดราว 2 หมื่นปี เมื่อคลื่นชนกับวงแหวนนี้ มันก็ชะลอความเร็วเหลือ 2300 กิโลเมตรต่อวินาที

    ก้อนฝุ่นภายในวงแหวนนี้ก็ค่อยๆ สว่างขึ้น ปรากฏคล้ายกับไข่มุกเรียงรายบนเส้นคอ และยังมีวงแหวนอื่นอีก 2 วงที่อยู่ในระนาบที่แตกต่างจากวงแหวนหลักด้วย ซึ่งบางกว่าและสลัวกว่า และจึงเป็นปริศนามากกว่า นักดาราศาสตร์สงสัยว่าวงแหวนเหล่านี้อาจจะเป็นตำแหน่งที่ลมดวงดาว(stellar wind) จากดาวต้นกำเนิดซุปเปอร์โนวา พัดโบกออกมาก่อนระเบิดและมีปฏิสัมพันธ์กับวัสดุสารที่ดาวผลักออกมาก่อนหน้า

     ในอีกทางหนึ่ง พวกมันก็อาจจะสว่างขึ้นจากการอาบไอพ่นจากดาวนิวตรอนที่ยังมองไม่เห็น ซึ่งผู้เชี่ยวชาญคาดว่าจะต้องก่อตัวขึ้นพร้อมกับที่ระเบิดซุปเปอร์โนวา ซึ่งกล้องเวบบ์ได้เผยให้เห็นรายละเอียดใหม่ในส่วนนี้ โดยแสดงว่าคลื่นกระแทกได้ขยายตัวเกินจากวงแหวนหลัก และกลับมามีความเร็วเพิ่มขึ้นที่ 3600 กิโลเมตรต่อวินาที ในขณะที่สร้างจุดร้อนใหม่ๆ ซึ่งเมื่อเวลาผ่านไปก็น่าจะสว่างพอๆ กับก้อนฝุ่นสว่างที่เคยจำแนกไว้ก่อนหน้านี้

     ยังพบการเปล่งคลื่นสลัวๆ ด้วยซึ่งเกิดเมื่อคลื่นการระเบิดจากซุปเปอร์โนวากระตุ้นก๊าซรอบๆ พื้นที่ระเบิด นอกจากนี้ กล้องเวบบ์ยังพบสิ่งที่ใหม่เอี่ยม อยู่ภายในวงแหวนหลักซึ่งมีก๊าซและฝุ่นก่อตัวเป็นเมฆซากที่มีรูปร่างคล้ายรูกุญแจ มีวงโค้งหรือวงเสี้ยว 2 วง รายละเอียดเหล่านี้ทีมบอกว่านี่จะเป็นชั้นก๊าซส่วนนอกสุดที่ซุปเปอร์โนวาระเบิดออกมา

    เรากำลังมองวงเสี้ยวซากก๊าซนี้ด้วยมุมเอียงระดับหนึ่ง ซึ่งเป็นข้อบ่งชี้ของการสว่างขึ้นของขอบ(limb brightening) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ประหลาดในช่วงตาเห็นซึ่งเป็นผลจากการมองวัสดุสารที่กำลังขยายตัวในแบบสามมิติ หรือพูดอีกอย่างว่า มุมการมองของมันทำให้มันปรากฏเสมือนว่ามีวัสดุสารในวงเสี้ยวทั้งสองมากกว่าที่เป็นจริง  

     แม้ว่าจะศึกษา SN 1987A มาหลายสิบปีนับตั้งแต่ที่พบซุปเปอร์โนวาครั้งแรก แต่ก็ยังมีปริศนาโดยเฉพาะสำรวจหาดาวนิวตรอนที่ใจกลางการระเบิด ซึ่งยังมองไม่เห็นเลย แต่ก็มีหลักฐานทางอ้อมของดาวนิวตรอนนี้ในรูปของการเปล่งรังสีเอกซ์ที่ตรวจจับได้โดยหอสังเกตการณ์จันทราและ NuSTAR เช่นเดียวกับการสำรวจจาก ALMA ซึ่งบ่งชี้ว่าดาวนิวตรอนน่าจะซ่อนอยู่ภายในก้อนฝุ่นก้อนหนึ่งที่ใจกลางซากแห่งนี้

    ก้อนฝุ่นในใจกลางเหล่านี้มีความหนาแน่นสูงมากจนแม้กระทั่งแสงอินฟราเรดใกล้ที่เวบบ์ตรวจจับได้ ยังเล็ดลอดออกมาไม่ได้ จึงมีรูปร่างเป็น รูสีมืดในก้อนรูปรูกุญแจ

    เช่นเดียวกับกล้องสปิตเซอร์ กล้องเวบบ์จะจับตาดูซากซุปเปอร์โนวานี้พัฒนาตัวไป เครื่องมือ NIRSpec และ MIRI จะช่วยให้นักดาราศาสตร์ตรวจจับข้อมูลอินฟราเรดที่เฝ้าศึกษามานาน และได้เงื่อนงำใหม่ๆ สู่โครงสร้างวงเสี้ยวมาเพิ่งพบใหม่ ยิ่งกว่านั้น กล้อวเบบ์จะยังคงร่วมมือกับกล้องฮับเบิล, จันทรา และหอสังเกตการณ์อื่นๆ เพื่อให้ข้อมุลใหม่ๆ สู่อดีตและอนาคตของซุปเปอร์โนวาอันเป็นตำนานแห่งนี้

 

แหล่งข่าว space.com : James Webb Space Telescope snaps stunning view of supernova’s expanding remains
                 nasa.gov : Webb reveals new structures within iconic supernova