นาซ่าเคปเลอร์ เป็นพยานต่อการค้นพบระบบดาว “แวมไพร์” ที่เกิดซุปเปอร์ระเบิดออกมาจาก “โนวาแคระ” (Dwarf nova)

นาซ่าเคปเลอร์ เป็นพยานต่อการค้นพบระบบดาว “แวมไพร์” ที่เกิดซุปเปอร์ระเบิดออกมาจาก “โนวาแคระ” (Dwarf nova)

ปิดตำนานกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ (Spitzer Space Telescope)
ปิดตำนานกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ (Spitzer Space Telescope)
มกราคม 26, 2020
ภารกิจพิชิตขั้ว ดวงอาทิตย์ โดย Solar Orbiter
ภารกิจพิชิต “ขั้ว” ดวงอาทิตย์ โดยโซลาร์ออร์บิเตอร์ (Solar Orbiter)
กุมภาพันธ์ 2, 2020

ยานอวกาศเคปเลอร์ของนาซ่า ถูกออกแบบมาเพื่อค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ผ่านเทคนิคการสังเกตแสงดาวฤกษ์ที่ลดลงครั้งเมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านหน้าที่เรียกว่า “Transit Method”  และด้วยความรู้ในเรื่องนี้นักดาราศาสตร์จึงได้ออกแบบวิธีการค้นหาเทหวัตถุอื่นๆในจักรวาลเพิ่มเติมขึ้นมาอีก 

ซึ่งจากการขุดค้นข้อมูลเก่าๆของเคปเลอร์ ก็ได้เผยให้เห็นถึงการระเบิดอย่างรุนแรงแบบไม่ปกติ (unusual super-outburst) ออกมาจากวัตถุประหลาดที่เรียกว่า ‘โนวาแคระ’ (Dwarf nova) ซึ่งจู่ๆก็เกิดมีความสว่างขึ้นถึง 1,600 เท่าภายในเวลาไม่ถึงวัน ก่อนที่จะจางหายไป

ระบบดาวดวงนี้ประกอบไปด้วย ดาวแคระขาว (white dwarf star) ที่อยู่ร่วมกันกับดาวแคระน้ำตาล (brown dwarf) ที่มีมวล 1 ใน 10 เท่าของมวลดาวแคระขาว

ซึ่งดาวแคระขาวก็คือแกนกลางที่หลงเหลืออยู่ของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ ซึ่งมีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ แต่มีขนาดที่เล็กพอๆกับขนาดของโลก

ส่วนดาวแคระน้ำตาลนั่นก็คือวัตถุอวกาศที่มีมวลระหว่าง 10 และ 80 เท่าของมวลดาวพฤหัสบดี ซึ่งเป็นดาวที่มีขนาดเล็กเกินกว่าที่ใจกลางของดาวจะสามารถเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้

จากการศึกษาวงโคจรของดาวแคระน้ำตาลดวงนี้ก็พบว่า มันอยู่ห่างไกลจากดาวแคระขาวเพียง 400,000 กิโลเมตรเท่านั้น ซึ่งเป็นระยะทางใกล้เคียงกับระยะห่างของโลกและดวงจันทร์ นี่จึงส่งผลทำให้มันมีความเร็วที่สูงมาก ในการเคลื่อนตัวอยู่ในวงโคจรของดาวแคระขาว ซึ่งมันใช้เวลาโคจรครบรอบดาวทุกๆ 83 นาทีเท่านั้น

และด้วยการที่มันอยู่ใกล้กันเกินไปขนาดนี้ แรงโน้มถ่วงอันแข็งแกร่งของดาวแคระขาวจึงได้ฉีกมวลสาร ของดาวแคระสีน้ำตาลออกมา! พร้อมกับค่อยๆดูดกลืนมันเข้าไป คล้ายกันกับพฤติกรรมของ “แวมไพร์” (vampire) ที่กำลังดูดเลือดจากออกมาจากตัวเหยื่ออย่างไม่มีผิดเพี้ยน โดยมวลสารต่างๆเหล่านี้ที่ถูกฉีกออก มันก็ก่อจะตัวกลายเป็นแผ่นดิสก์ที่หมุนวนลงไปสู่ใจกลาง (ซึ่งในกรณีนี้ก็จะคล้ายกันกับ จานพอกพูนมวลรอบหลุมดำ หรือดาวฤกษ์ที่เพิ่งเกิดใหม่ ที่เรียกว่า Accretion disk)

ซึ่งปรากฏการณ์นี้ถูกตรวจจับได้โดย กล้องโทรทรรศน์บนยานอวกาศเคปเลอร์ ที่พบว่าจู่ๆก็มีความผิดปกติของแสง ที่สุกสว่างขึ้นกว่า 1,000 เท่า

อันที่จริงแล้ว เคปเลอร์ เป็นเพียงเครื่องมือเดียวที่พบเห็นปรากฏการณ์นี้ เนื่องจากตำแหน่งของยานอวกาศ ณ เวลาขณะนั้น อยู่ในจุดที่ได้เปรียบกว่าบนโลก

และในจังหวะนั้นเอง เคปเลอร์ ก็ได้สำรวจและเก็บข้อมูลดวงดาวต่างๆในทุกๆ 30 นาที จนค้นพบถึงเหตุการระเบิดที่เกิดขึ้นในจักรวาลขณะนั้นได้ 

โดยเหตุการณ์ดังกล่าวยังคงซ่อนเอาไว้อยู่ในแฟ้มข้อมูลของ เคปเลอร์ จนกระทั่งถูกตรวจพบได้โดย ทีมงานวิจัยที่นำโดย ‘ไรอัน ริเดน-ฮาร์เปอร์’ (Ryan Ridden-Harper) จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI) แห่ง เมืองบัลติมอร์, รัฐแมริแลนด์ และมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลีย แห่ง เมืองแคนเบอร์รา, ออสเตรเลีย

“ในอีกแง่หนึ่ง เราค้นพบระบบดาวดวงนี้ได้โดยบังเอิญ เพราะแต่เดิมเราไม่ได้มองหาการปะทุอย่างรุนแรงเช่นนี้ เราแค่กำลังตรวจหาข้อมูลในช่วงเวลาสั้นๆ” กล่าวโดย Ridden-Harper

เคปเลอร์บันทึกเหตุการณ์ทั้งหมดนี้เอาไว้ โดยสังเกตเห็นว่า มีแสงสว่างที่ค่อยๆเพิ่มขึ้นมา ก่อนที่มันจะปะทุอย่างรุนแรง 

ในตอนแรก แสงที่ลุกสว่างขึ้นมาอย่างทันทีทันใดนั้นยังคงเป็นปริศนา ซึ่งจากทฤษฎีมาตรฐาน ของการศึกษาในเรื่องการก่อตัวของจานพอกพูนมวลในทางฟิสิกส์ ก็ไม่ได้ช่วยทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใจถึงปรากฏการณ์นี้เลย จนต่อมาเมื่อพวกเขาได้ศึกษากรณีของการระเบิดใน ‘โนวาแคระ’ (dwarf nova)อื่นๆอีก 2 แห่ง ก็รู้ได้ในทันทีว่ามันมีลักษณะที่คล้ายๆกัน 

“แม้ว่าระบบ ‘โนวาแคระ’ (Dwarf nova) เหล่านี้ จะเคยถูกศึกษามานานหลายทศวรรษแล้ว แต่มันก็ยังคงเป็นเรื่องใหม่ที่มีความยุ่งยากอยู่ดี ที่ผ่านมาเราได้เห็นจานพอกพูนมวลในแบบต่างๆอยู่มาก ไล่ไปตั้งแต่การก่อตัวของดาวฤกษ์ ไปจนถึงสิ่งที่เกิดขึ้นกับหลุมดำมวลยวดยิ่ง ดังนั้นนี่จึงเป็นเรื่องที่สำคัญที่เราจะต้องทำความเข้าใจมันให้ได้” Ridden-Harper กล่าว

จากทฤษฎีก็ชี้ว่า การเกิด super-outburst หรือการระเบิดในครั้งนี้ เกิดขึ้นมาจากการที่มันถูกจุดระเบิดออกโดยจานพอกพูนมวล ครั้งเมื่อมันไปสู่จุดที่เรียกว่า tipping point หรือจุดเปลี่ยน

เมื่อมันค่อยๆสะสมมวลสารเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ มันก็จะเติบใหญ่ จนขยายขนาดของขอบไปสัมผัสกับอาณาบริเวณความโน้มถ่วงในวงโคจรของดาวแคระน้ำตาล

ซึ่งมาถึงจุดนี้ การก่อตัวของจานพอกพูนมวลก็จะเริ่มมีความร้อนที่ไม่เสถียร และได้รับความร้อนที่สูงจนเกินไป จากการสำรวจก็แสดงเห็นว่า อุณหภูมิของจานนั้นสามารถพุ่งสูงขึ้นจากระหว่าง 2,700 ถึง 5,300 องศาเซลเซียสในอุณหภูมิปกติ ไปสู่จุดอุณหภูมิสูงสุดที่ระหว่าง 9,700 -11,700 องศาเซลเซียสได้ ซึ่งเป็นจุดความร้อนของการการเกิด super-outburst หรือการเกิด ‘ซุปเปอร์ระเบิด’

ระบบโนวาแคระ (dwarf nova) ประเภทนี้ค่อนข้างหายาก และมีเพียงประมาณ 100 แห่งเท่านั้นที่รู้จัก ซึ่งในแต่ละระบบดาวจะใช้เวลาเป็น 10 ปี เพื่อสะสมความร้อนจนเกิดการระเบิดออกมา ดังนั้นการตรวจจับ dwarf nova เหล่านี้ได้จึงถือเป็นเรื่องที่ท้าทายมาก

“การตรวจจับวัตถุนี้ได้ทำให้เราเกิดความหวังขึ้นมา ที่จะค้นหาเหตุการณ์หายากเหล่านี้ที่ซ่อนอยู่ในข้อมูลของเคปเลอร์” กล่าวโดยผู้ร่วมเขียนบทความวิจัย ‘อาร์มิน เรสท์’ (Armin Rest) จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI)

หลังจากนี้ทีมงานก็จะดำเนินการขุดค้นข้อมูลจากเคปเลอร์กันต่อไป เช่นเดียวกับข้อมูลที่ได้มาจากโครงการตามล่าหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะของดาวเทียม TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) เพื่อหวังว่าจะค้นพบเบาะแสอื่นๆของจักรวาลเพิ่มเติม

“การสำรวจอย่างต่อเนื่องในภารกิจ K2 ของเคปเลอร์ และดาวเทียม TESS ช่วยให้เราได้เข้าใจถึงพลวัตของระบบดาวฤกษ์ และสามารถศึกษาถึงการปะทุของสิ่งเหล่านี้ ซึ่งเป็นเรื่องที่ไม่สามารถศึกษาหาดูได้ จากหอดูดาวทางภาคพื้นดิน” กล่าวปิดท้ายโดย ‘ปีเตอร์ การ์นาวิช’ (Peter Garnavich) แห่ง มหาวิทยาลัยเดม ในรัฐอินเดียนา 

งานวิจัยนี้ถูกเผยแพร่สู่สาธารณะ ผ่าน วารสารรายเดือนแห่งราชสมาคมดาราศาสตร์ (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) ฉบับวันที่ 21 ตุลาคม ปี 2019 

อ้างอิงข้อมูลจาก NASA’s Kepler Witnesses Vampire Star System Undergoing Super-Outburst

Sci Ways
Sci Ways
นักเดินทางข้ามกาลเวลา
Facebook
กลับสู่บนสุด