สมาคมดาราศาสตร์ไทย

20 ปี ซูเปอร์โนวา 1987 เอ

23 กุมภาพันธ์ 2550
ปรับปรุงครั้งล่าสุด 6 ธันวาคม 2559
โดย: วรเชษฐ์ บุญปลอด (worachateb@yahoo.com)
คืนวันที่ 23 กุมภาพันธ์ 2530 มันเป็นค่ำคืนปกติทั่วไปที่นักดาราศาสตร์กำลังง่วนอยู่กับงานสังเกตการณ์ที่ทำกันอยู่เป็นกิจวัตร บางคนอาจกำลังใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดูดาวเสาร์ บางคนอาจกำลังตั้งกล้องเพื่อเตรียมจะถ่ายภาพดาราจักรที่อยู่ห่างออกไปไกลโพ้น หรือบางคนกำลังวัดสเปกตรัมของดาวฤกษ์ ไม่มีใครรู้ว่าซูเปอร์โนวาที่สว่างที่สุดนับตั้งแต่ปลายรัชสมัยสมเด็จพระนเรศวรมหาราช กำลังจะปรากฏตัวขึ้นบนท้องฟ้า

สัญญาณแรกของการเกิดซูเปอร์โนวาในครั้งนั้นปรากฏขึ้นในรูปของอนุภาคนิวทริโน ตรวจพบได้จากห้องปฏิบัติการใต้พื้นดินในญี่ปุ่นและสหรัฐฯ คืนเดียวกันไม่นานหลังจากนั้น เอียน เชลตัน นักดาราศาสตร์ชาวแคนาดาและผู้ช่วยนักวิจัยของมหาวิทยาลัยโทรอนโตที่กำลังทำงานอยู่ที่หอดูดาวลาสแคมพานาสบนภูเขาสูงทางตอนเหนือของชิลี เริ่มทำการถ่ายภาพเมฆแมเจลแลนใหญ่ ดาราจักรเพื่อนบ้านที่อยู่ใกล้ดาราจักรทางช้างเผือก (ชื่อของดาราจักรนี้มาจากชื่อสกุลของ เฟอร์ดินันด์ แมเจลแลน นักเดินเรือชาวโปรตุเกส) ภาพที่เขาถ่ายนี้ใช้เวลาเปิดหน้ากล้องนานถึง ชั่วโมง เชลตันค้นพบดาวฤกษ์ดวงหนึ่งในภาพถ่ายของเขา และสังเกตเห็นว่าดาวฤกษ์ดวงนี้ไม่เคยปรากฏในท้องฟ้าบริเวณนี้มาก่อน

เพื่อความแน่ใจ เชลตันเดินออกมานอกหอดูดาว เขามองดูดาวดวงใหม่นี้ด้วยตาของตัวเอง เป็นเวลาเดียวกับที่ออสการ์ ดูฮาลดี ผู้ควบคุมกล้องโทรทรรศน์ที่ลาสแคมพานาส สังเกตเห็นดาวดวงนี้เช่นเดียวกัน และช่วงเวลาห่างกันไม่นานไกลออกไปในอีกซีกโลกหนึ่ง อัลเบิร์ต โจนส์ นักดาราศาสตร์สมัครเล่นในนิวซีแลนด์กำลังใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาด 0.3 เมตรส่องดูดาวแปรแสง ดวงในดาราจักรเมฆแมเจลแลนใหญ่ เขาพบดาวสว่างสีน้ำเงินที่ไม่มีในแผนที่ดาว โจนส์พยายามประมาณค่าความสว่างของดาวดวงใหม่นี้ขณะที่เมฆเริ่มเข้ามาบดบัง แต่เขาก็ไม่รอช้าที่จะส่งข่าวไปยังนักดาราศาสตร์คนอื่น 

เช้าวันที่ 24 กุมภาพันธ์ 2530 นักดาราศาสตร์ในชิลีส่งโทรเลขรายงานการค้นพบซูเปอร์โนวาไปยังไบรอัน มาร์สเดน ที่ศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์วาร์ด-สมิทโซเนียน ณ เคมบริดจ์ แมสซาชูเซตส์ มาร์สเดนมีหน้าที่รับผิดชอบในการบริการโทรเลขข่าวสารด้านดาราศาสตร์ของสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล หน้าที่ของเขาคือส่งข่าวการค้นพบและความคืบหน้าต่าง ๆ ทางด้านดาราศาสตร์ให้กับนักดาราศาสตร์ทั่วโลก

ซูเปอร์โนวา 1987 เอ เปรียบเทียบระหว่างก่อนเกิด (ขวา) และหลังเกิด (ซ้าย) (ภาพจาก David Malin Anglo-Australian Observatory) 

ภาพถ่ายบริเวณที่เกิดซูเปอร์โนวา 1987 เอ (วงแหวนสว่างสีชมพู) โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (ภาพจาก AURA/STScI/NASA) 

ข่าวการค้นพบซูเปอร์โนวาแห่งนี้ที่มีชื่ออย่างเป็นทางการว่า 1987 เอ (SN 1987A) อันหมายถึงซูเปอร์โนวาดวงแรกที่ค้นพบในปี 1987 กระจายอย่างรวดเร็วในวงการดาราศาสตร์ กล้องโทรทรรศน์ในซีกโลกใต้ต่างหันเข้าหาซูเปอร์โนวา 1987 เอ กล่าวได้ว่าถึงปัจจุบันนี้ซูเปอร์โนวา 1987 เอ เป็นซูเปอร์โนวาที่นักดาราศาสตร์ส่องกล้องโทรทรรศน์เพื่อศึกษาและสังเกตการณ์มากที่สุด

ซูเปอร์โนวา 1987 เอ อยู่ห่างจากโลกถึง 167,000 ปีแสง ขณะที่สว่างที่สุดนั้นมันปลดปล่อยพลังงานออกมาถึง 200 ล้านเท่าเมื่อเทียบกับพลังงานจากดวงอาทิตย์ของเรา และสว่างจนมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

การเกิดซูเปอร์โนวา

ซูเปอร์โนวาเป็นการระเบิดอย่างรุนแรงของดาวซึ่งมีแหลายแบบ ที่เกิดกับซูเปอร์โนวา 1987 เอ เกิดจากกับยุบตัวของดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์หลายเท่า (อย่างน้อย เท่า) ดาวฤกษ์ทุกดวงคงอยู่ได้ด้วยสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงของตัวมันเองที่พยายามดึงเนื้อสารของดาวเข้าหาศูนย์กลางกับแรงต้านที่เกิดจากความร้อนด้วยปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ใจกลาง แต่ดาวฤกษ์ทุกดวงมีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในปริมาณที่จำกัด ดาวดวงที่หนักกว่าส่องสว่างมากกว่าและใช้เชื้อเพลิงเหล่านั้นหมดไปรวดเร็วกว่าดาวที่มีมวลน้อยกว่า ดวงอาทิตย์ของเราคงอยู่มาได้ราว 4,600 ล้านปีมาแล้ว และจะหมดอายุขัยในอีกประมาณ 5,000 ล้านปี

ในทางกลับกันดาวที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 10 เท่ากลับมีอายุเพียง 10 ล้านปีเท่านั้น เมื่อดาวฤกษ์เหล่านี้ถึงวาระสุดท้ายของวิวัฒนาการ เชื้อเพลิงไม่เหลือมากพอที่จะทำให้ดาวคงอยู่ได้อีกต่อไป มันจะเกิดธาตุหนักที่แกนกลาง ความโน้มถ่วงของดาวทำให้ดาวยุบตัวลงอย่างฉับพลันและระเบิดอย่างรุนแรง การระเบิดครั้งหนึ่งอาจใช้เวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงหรือไม่กี่วันจนสว่างที่สุด พลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากซูเปอร์โนวาอาจเทียบได้กับพลังงานที่ดวงอาทิตย์ของเราผลิตออกมาในรอบหนึ่งปีนับหมื่นล้านเท่า ขณะที่ซูเปอร์โนวาเปล่งแสงสว่างที่สุด อาจสว่างกว่าดาราจักรที่มันอยู่ด้วยซ้ำไป

กราฟความสว่างของซูเปอร์โนวา 1987 เอ มันสว่างมากที่สุดเมื่อวันที่ 20 พ.ค. 2530 โชติมาตร 2.9 (ภาพจาก AAVSO)
 

ซูเปอร์โนวาเมื่อเดือนธันวาคม 2549 (ภาพจาก NASA/ESA/P. Challis/R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)) 

ซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ในดาราจักรทางช้างเผือกที่มีสมาชิกเป็นดาวฤกษ์ราวหนึ่งแสนล้านดวง นักดาราศาสตร์คะเนว่ามีซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นราว 3-4 ครั้งต่อศตวรรษ แต่เราเห็นมันได้น้อยครั้งกว่านี้มาก เป็นเพราะส่วนใหญ่ซูเปอร์โนวาถูกบดบังโดยเมฆหมอกของฝุ่นและแก๊สระหว่างดาว เราจึงเห็นซูเปอร์โนวาในดาราจักรของเราได้เฉพาะที่อยู่ห่างจากเราไม่มากนัก ส่วนกรณีของซูเปอร์โนวา 1987 เอ อยู่ในดาราจักรเพื่อนบ้าน สามารถมองเห็นได้เพราะมันอยู่ในทิศทางห่างจากแนวระนาบทางช้างเผือก จึงไม่มีฝุ่นมืดระหว่างดาวมาบดบัง

ที่มา
        NASA's Hubble Telescope Celebrates SN 1987A's 20th Anniversary STScI
        Variable Star Of The Month March, 2001: Supernova 1987A AAVSO
        Around supernova 1987A, before and just after the event AAO
        IAUC 4316: 1987A; Cen 1986 - CBAT