รอยแผลโลหะบนดาวแคระขาว

 

     เมื่อดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์ของเรามีชีวิตถึงบั้นปลายชีวิตวิถีหลัก(main-sequence) หมดเชื้อเพลิงเพื่อหลอมในแกนกลาง ดาวเหล่านี้จะพองตัวออกเป็นดาวยักษ์แดง จะกลืนดาวเคราะห์และดาวเคราะห์น้อยที่อยู่รอบๆ ที่มันให้กำเนิดขึ้นมา ก่อนที่จะผลักเปลือกก๊าซส่วนนอกๆ ออกมา แกนกลางซึ่งปราศจากการหลอมนิวเคลียร์อีกต่อไป ก็จะยุบตัวภายใต้แรงโน้มถ่วง กลายเป็นวัตถุที่หนาแน่นสูงโดยบีบอัดมวลพอๆ กับดวงอาทิตย์ในทรงกลมที่มีขนาดพอๆ กับโลก ซึ่งเรียกว่า ดาวแคระขาว 

     ขณะนี้ ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) นักวิจัยได้พบสัญญาณอันเป็นอัตลักษณ์จากกระบวนการนี้เป็นครั้งแรก เป็นรอยแผลที่พบอยู่บนพื้นผิวดาวแคระขาวดวงหนึ่ง เนื่องจากธาตุหนักควรจะจมลงสู่แกนกลางดาวอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะเรียกวัตถุเหล่านี้ว่า ดาวแคระขาวมีมลทิน(polluted white dwarfs) ผลสรุปเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters 

     เป็นที่ทราบกันดีว่าดาวแคระขาวบางดวง ซึ่งเป็นเถ้าถ่านจากดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์ ค่อยๆ เย็นตัวลงจากความร้อนที่เหลืออยู่ กำลังฉีกทึ้งกินซากระบบดาวเคราะห์ของพวกมัน ขณะนี้เราได้พบว่าสนามแม่เหล็กของดาวมีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ เป็นผลให้เกิดรอยแผลเป็นบนพื้นผิวดาวแคระขาว Stefano Bagnulo นักดาราศาสตร์ที่หอสังเกตการณ์และท้องฟ้าจำลองอามา ในไอร์แลนด์เหนือ ผู้เขียนนำการศึกษานี้ กล่าว

     รอยแผลเป็นที่ทีมสำรวจพบเป็นกลุ่มของโลหะเช่น โซเดียม, มักนีเซียม, คัลเซียม, โครเมียม, มังกานีส, เหล็ก และนิกเกิล ที่ประทับอยู่บนพื้นผิวดาวแคระขาว WD 0816-310 ซากดาวที่มีขนาดพอๆ กับโลกดวงนี้ แต่น่าจะมีมวลสูงกว่าดวงอาทิตย์ เราได้แสดงว่าโลหะเหล่านี้มีกำเนิดมาจากชิ้นส่วนดาวเคราะห์ชิ้นหนึ่งที่มีขนาดใหญ่ หรือบางทีอาจจะใหญ่กว่าเวสตา(Vesta) ซึ่งมีความกว้าง 500 กิโลเมตร และเป็นดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเป็นอันดับสองในระบบของเรา Jay Farihi ศาสตราจารย์ที่ยูนิเวอร์ซิตี้ คอลเลจ ลอนดอน และผู้เขียนร่วมการศึกษานี้ กล่าว 

 

ภาพจากศิลปินแสดงดาวแคระขาว WD 0816-310 ที่มีเศษซากวัสดุสารล้อมรอบ

      การสำรวจยังให้เงื่อนงำว่าดาวได้รอยแผลเป็นโลหะนี้ได้อย่างไร ทีมสังเกตเห็นความแรงของสัญญาณโลหะเปลี่ยนแปลงไปเมื่อดาวหมุนรอบตัว ซึ่งบอกว่าโลหะนี้กระจุกอยู่บนพื้นผิวที่จำเพาะแห่งหนึ่งบนพื้นผิวดาวแคระขาว แทนที่จะกระจายไปทั่ว พวกเขายังพบว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้พ้องกับการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กของดาวแคระขาว ซึ่งบ่งชี้ว่าแผลโลหะนี้อยู่ที่ขั้วแม่เหล็กขั้วหนึ่งของมัน เมื่อปะติดปะต่อทั้งหมดเข้าด้วยกัน เงื่อนงำก็บ่งชี้ว่าสนามแม่เหล็กฟั่นโลหะลงสู่ดาวแคระขาว สร้างเป็นรอยแผลเป็น

     ที่น่าประหลาดใจก็คือ วัสดุสารนี้ไม่ได้ผสมอย่างทั่วถึงไปทั่วพื้นผิวดาวแคระขาวอย่างที่เคยทำนายไว้ แต่แผลนี้กลับเป็นปื้นวัสดุสารจากดาวเคราะห์ที่กระจุกอยู่โดยสนามแม่เหล็กที่เป็นตัวชักนำชิ้นส่วนที่ตกลงมาให้อยู่กับที่ John Langstreet ผู้เขี่ยนร่วม ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเวสเทิร์น คานาดา ซึ่งร่วมงานกับหอสังเกตการณ์และท้องฟ้าจำลองอามา กล่าว ไม่เคยได้พบเห็นอะไรแบบนี้มาก่อนเลย 

      เหตุผลที่เพราะเหตุใด เราจึงไม่เคยพบมันมาก่อน ก็เนื่องจากโดยปกติแล้ว เราเก็บสเปคตรัมดาวแคระขาวเพียงครั้งเดียวเท่านั้น ถ้ามีการสำรวจหลายครั้งตลอดหลายปีก็จะเผยให้เห็นความแปรปรวนที่ไม่สามารถตรวจพบได้ในการสำรวจเพียงครั้งเดียว เพื่อให้บรรลุถึงข้อสรุปเหล่านี้ ทีมใช้เครื่องมืออเนกประสงค์บน VLT ที่เรียกว่า FORS2 ซึ่งช่วยให้ทีมได้ตรวจจับแผลเป็นโลหะและเชื่อมโยงมันกับสนามแม่เหล็กของดาว ทีมยังพึ่งพาข้อมูลในคลังจาก X-shooter ของ VLT เพื่อยืนยันการค้นพบนี้ด้วย 

      การสำรวจที่ทรงพลังเช่นนี้ ทำให้นักดาราศาสตร์ระบุองค์ประกอบโดยรวมของดาวเคราะห์นอกระบบได้ การศึกษาที่เป็นอัตลักษณ์งานนี้ยังแสดงว่าระบบดาวเคราะห์ยังคงเปี่ยมด้วยพลวัตได้อย่างไร แม้หลังจากที่ตายแล้ว 

ภาพจากศิลปินแสดงดาวแคระขาว WD 0816-310 ที่มีเศษซากวัสดุสารล้อมรอบ

แหล่งข่าว eso.int : metal scar found on cannibal star
                sciencealert.com : the metal scar of a devoured planet reveals a zombie star’s cannib