เมื่อวันที่ 19 สิงหาคม 2020 NASA ได้ปล่อยข้อมูลและภาพของ Kepler’s supernova remnant ซึ่งเป็นซากของ Supernova Type Ia ที่ห่างออกไปจากโลกกว่า 20,000 ปีแสง การระเบิดสามารถสังเกตได้จากโลกในปี 1604 ซึ่งก็เกือบ 400 ปีมาแล้วโดยมันเป็นซูเปอร์โนวาอันสุดท้ายในกาแลกซี่ทางช้างเผือกที่มนุษย์ได้เห็น โดยปกติซากซูเปอร์โนวาจะค่อย ๆ เริ่มหยุดขยายตัวด้วยความเร็วจนสุดท้ายมีความเร็วเท่ากับสสารรอบข้าง แต่ในเคสนี้ข้อมูลของ NASA พบว่า Kepler’s supernova remnant ยังขยายตัวด้วยความเร็วสูงอยู่และยังไม่มีทีท่าว่าจะหยุดขยายตัวเร็ว ๆ นี้ด้วย
นักดาราศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราของ NASA สังเกตการซากซูเปอร์โนวาเคปเลอร์ และพบว่ามันกำลังขยายตัวด้วยความเร็วกว่า 32 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง เทียบเป็น 25,000 เท่าของความเร็วเสียงบนโลก ซึ่งซากซูเปอร์โนวาเคปเลอร์อยู่ห่างออกไปจากโลกของเราประมาณ 20,000 ปีแสงและระเบิดขึ้นโดยสามารถมองเห็นได้จากโลกเมื่อปี 1604 ในช่วงที่ Johannes Kepler ยังมีชีวิตอยู่ซึ่งเมื่อวันที่ 9 ตุลาคม 1604 เขาเป็นคนสังเกตเห็นซูเปอร์โนวาอันนี้ด้วยตัวเขาเองและซูเปอร์โนวาอันนี้ก็ตั้งชื่อตามเขา แต่ตอนนี้ผ่านมาเกือบ 400 ปีแล้ว โดยปกติซูเปอร์โนวาทั่วไปจะค่อย ๆ ขยายตัวช้าลงเรื่อย ๆ จนสุดท้ายก็มีความเร็วเท่ากับสสารรอบข้าง แต่ไม่ใช่กับซูเปอร์โนวาเคปเลอร์
ซูเปอร์โนวาเคปเลอร์เป็นซูเปอร์โนวา Type Ia ซึ่งเกิดจากระบบดาวคู่ (Binary star system) ที่มีดาวแคระขาวซึ่งมีมวลสูงเกิดดูดมวลและเนื้อสารจากดาวคู่ของมันมาจนถึงมวลวิกฤตซึ่งเป็นจุดที่แรง Electron degeneracy ไม่สามารถเอาชนะน้ำหนักของเนื้อสารได้เนื้อสารของดาวจึงจมลงด้วยแรงโน้มถ่วงของตัวมันเองโดยที่ไม่มีแรงอย่างอื่นมาหยุดอีกแล้ว แกนจึงยุบตัวลงเป็นดาวนิวตรอนซึ่งหนาแน่นมากและระเบิดออกเป็น Thermonuclear explosion ซึ่งฉีกเนื้อสารของดาวออกเป็นเสี่ยง ๆ
จากข้อมูลในงานวิจัย An Ejecta Kinematics Study of Kepler’s Supernova Remnant with High-Resolution Chandra HETG Spectroscopy ซึ่งเป็นการติดตามวัตถุและซากการระเบิดที่อยู่ภายในซากซูเปอร์โนวาเคปเลอร์ในช่วงคลื่น X-ray ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราของ NASA พบว่าวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดภายในซากซูเปอร์โนวาเคปเลอร์มีความเร็วถึง 37 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง ทำลายทุกสถิติของวัตถุในซากซูเปอร์โนวาที่เคลื่อนที่เร็วที่สุด นอกนั้นมีความเร็วเฉลี่ยประมาณ 16 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง ส่วนคลื่นการระเบิดหรือ Blast wave มีอัตราการขยายตัวอยู่ที่ประมาณ 24 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง
โดยนักดาราศาสตร์คำนวณความเร็วด้วยการวัดความยาวคลื่นในช่วง X-ray ของภาพเพื่อหาค่า Intensity ของ X-ray ที่ความยาวคลื่นต่างกันแล้วจึงนำไปเปรียบเทียบกับผลการทดลองในห้องแล็บเพื่อคำนวณความเร็วด้วย Doppler effect นอกจากนี้นักดาราศาสตร์ยังใช้ภาพของซูเปอร์โนวาเคปเลอร์ในปี 2000, 2004, 2006 และ 2014 เพื่อเปรียบเทียบกับภาพปัจจุบันแล้วหาวัตถุอ้างอิงในภาพเพื่อที่จะเปรียบเทียบว่าภายในระยะเวลาเท่านี้ วัตถุอันนี้เคลื่อนที่ไปเยอะแค่ไหน โดยวิดีโอข้างล่างนี้เป็นภาพเปรียบเทียบของซูเปอร์โนวาเคปเลอร์ในปีต่าง ๆ
โดยสีของภาพแทนความเข้มของรังสี X-ray ตั้งแต่ น้อย กลาง มาก แทนด้วย สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินตามลำดับ โดยจุดที่มีความเร็วการขยายตัวสูงที่สุดอยู่ที่ส่วนที่ยื่นออกมาด้านขวาของซากซูเปอร์โนวาเคปเลอร์ที่วิดีโอได้ซูมเข้าไป โดยจาก 15 วัตถุในซากซูเปอร์โนวาที่กล้องโทรทรรศน์จันทรากำลังติดตามอยู่ มี 8 วัตถุแล้วที่กำลังเคลื่อนที่ออกจากโลก อีก 2 เคลื่อนที่เข้าหาโลกและ อีก 5 ไม่ทราบทิศทางที่แน่ชัดซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าซากการระเบิดอาจจะไม่ได้กระจายแบบสมมาตรแต่อาจจะระเบิดแล้วกระจายออกไปด้านใดด้านหนึ่ง
โดยวัตถุ 4 อันจาก 15 อันนี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมากและยังแผ่รังสี X-ray เข้มมากอีกด้วยโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราสามารถถ่ายรูปวัตถุพวกนี้ได้ 3 อัน พวกมันกำลังเคลื่อนที่ไปทางเดียวกัน นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่าวัตถุที่ว่านี้เป็นวัตถุจำพวกซิลิกอนซึ่งเป็นเศษซากการระเบิดของดาวแคระขาว นอกจากนี้ยังมีวัตถุอีก 2 อันที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุดในซากซูเปอร์โนวาอันนี้ อยู่ที่ด้านขวาของซากซูเปอร์โนวา
ซึ่งเหตุผลที่วัตถุพวกนี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่สูงมากรวมถึงตัวซากซูเปอร์โนวาเองที่ยังขยายตัวอย่างต่อเนื่อง นักดาราศาสตร์ก็ยังไม่สามารถหาคำตอบได้ โดยนักดาราศาสตร์ตั้งสมมติฐานว่าซูเปอร์โนวาอันนี้อาจจะเป็นซูเปอร์โนวาพิเศษที่ดาวที่มันระเบิดดันมีมวลสูงพอสมควรทำให้แรงระเบิดของซูเปอร์โนวาเคปเลอร์รุนแรงกว่าซูเปอร์โนวา Type Ia ทั่วไปและมีอัตราการขยายตัวสูงมาก ส่วนอีกทฤษฎีหนึ่งที่ควบคู่ไปกับทฤษฎีก่อนหน้านี้อ้างอิงจากงานวิจัย Freely Expanding Knots of X-ray Emitting Ejecta in Kepler’s Supernova Remnant ซึ่งสรุปว่าซากวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่าเพื่อนนี้อาจจะเกิดจากการที่มันโชคดีกระเด็นไปพื้นที่ของอวกาศที่มีความหนาแน่นของสสารน้อยทำให้มันไม่มีอะไรมาขวาง หากพูดง่าย ๆ ก็เหมือนกับการขับรถในที่ ๆ มีอากาศกับที่ที่ไม่มีอากาศ ซึ่งแน่นอนว่าที่ที่ไม่มีอากาศมันก็จะไม่มีแรงต้านจากอากาศไปด้วยนั่นเอง
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
อ้างอิง
Kepler’s Supernova Remnant: Debris from Stellar Explosion Not Slowed After 400 Years
