Featured นักดาราศาสตร์สงสัย ซากมหานวดาราที่มนุษย์เคยเห็นเมื่อ 400 ปีที่แล้วยังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่อเนื่อง
นักดาราศาสตร์สงสัย ซากมหานวดาราที่มนุษย์เคยเห็นเมื่อ 400 ปีที่แล้วยังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่อเนื่อง

Chottiwatt Jittprasong

นักดาราศาสตร์สงสัย ซากมหานวดาราที่มนุษย์เคยเห็นเมื่อ 400 ปีที่แล้วยังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่อเนื่อง

August 22, 2020

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

ภาพ False-color composite ของซูเปอร์โนวาเคปเลอร์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Chandra, Hubble และ Spitzer – ที่มา NASA/ESA/JHU/R. Sankrit & W.Blair

ซูเปอร์โนวาเคปเลอร์เป็นซูเปอร์โนวา Type Ia ซึ่งเกิดจากระบบดาวคู่ (Binary star system) ที่มีดาวแคระขาวซึ่งมีมวลสูงเกิดดูดมวลและเนื้อสารจากดาวคู่ของมันมาจนถึงมวลวิกฤตซึ่งเป็นจุดที่แรง Electron degeneracy ไม่สามารถเอาชนะน้ำหนักของเนื้อสารได้เนื้อสารของดาวจึงจมลงด้วยแรงโน้มถ่วงของตัวมันเองโดยที่ไม่มีแรงอย่างอื่นมาหยุดอีกแล้ว แกนจึงยุบตัวลงเป็นดาวนิวตรอนซึ่งหนาแน่นมากและระเบิดออกเป็น Thermonuclear explosion ซึ่งฉีกเนื้อสารของดาวออกเป็นเสี่ยง ๆ

ภาพจำลองการดูดมวลระหว่างกันในระบบดาวคู่ – ที่มา NASA

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

ภาพเปรียบเทียบของซูเปอร์โนวาเคปเลอร์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราเมื่อปี 2000, 2004, 2006 และ 2014 – ที่มา NASA/CXC/A. Hobart

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

วิดีโอวัตถุภายในซากซูเปอร์โนวาเคปเลอร์ 3 อันที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราถ่ายได้ – ที่มา NASA
วิดีโอวัตถุภายในซากซูเปอร์โนวาเคปเลอร์ 3 อันที่มุมขวาของซากซูเปอร์โนวาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา – ที่มา NASA

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





Read More

บทความอื่น ๆ ที่ควรอ่านต่อ



เรื่องราวน่าสนใจ

อัพเดทเรื่องราว ข่าว และบทวิเคราะห์เจาะลึก