สมาคมดาราศาสตร์ไทย

รู้จักโนวา

รู้จักโนวา

11 สิงหาคม 2564 โดย: วรเชษฐ์ บุญปลอด
ปรับปรุงครั้งล่าสุด 3 กันยายน 2564
      โนวาหรือนวดารา (nova) มาจากคำเต็มในภาษาละตินว่า "stella nova" แปลว่าดาวดวงใหม่ หมายถึงดาวที่ปรากฏขึ้นบนท้องฟ้าตรงตำแหน่งที่ไม่เคยมีดาวอยู่ตรงนั้นมาก่อน ก่อนคริสต์ศตวรรษที่ 20 นักดาราศาสตร์ยังไม่เข้าใจถ่องแท้ถึงกระบวนการของการเกิดโนวาและซูเปอร์โนวา จึงไม่สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างสองสิ่งนี้

      รายงานการค้นพบโนวาและซูเปอร์โนวาในยุคก่อนการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ส่วนใหญ่มีขึ้นในจีน ซึ่งย้อนไปอย่างน้อย 200 ปีก่อนคริสต์ศักราช รวมถึงในเกาหลีและญี่ปุ่นในระยะต่อมา โดยมีจุดมุ่งหมายหลักในทางโหราศาสตร์

      โนวาจัดเป็นดาวแปรแสงชนิดหนึ่ง หมายถึงดาวที่มีความสว่างเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ในอดีตมีหลายทฤษฎีที่พยายามอธิบายการเกิดโนวา เช่น การชนกันระหว่างดาวสองดวง ดาวทำอันตรกริยากับสสารระหว่างดาว ฯลฯ การศึกษาสเปกตรัมของโนวาทำให้นักดาราศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าโนวาเกิดขึ้นในระบบดาวคู่ ซึ่งเป็นดาวสองดวงโคจรรอบกันและกัน ดาวดวงหนึ่งเป็นดาวแคระขาว มีขนาดเล็กแต่มวลมาก ความหนาแน่นสูง ดาวอีกดวงหนึ่งเป็นดาวฤกษ์มวลต่ำ มีขนาดใหญ่ บางกรณีเป็นดาวยักษ์แดง โดยดาวทั้งสองอยู่ใกล้กันมาก

แก๊สไฮโดรเจนจากดาวที่เป็นคู่ไหลไปวนรอบดาวแคระขาว ก่อตัวเป็นจานรอบดาวแคระขาว แล้วหมุนวนเข้าสู่พื้นผิวของดาวแคระขาว อัดแน่นกันและร้อนขึ้นจนทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ (จาก ESO M. Kornmesser)

      แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อกันทำให้ไฮโดรเจนจากดาวที่เป็นคู่ไหลไปวนรอบดาวแคระขาว เมื่อไฮโดรเจนสะสมกันมากขึ้นภายใต้อุณหภูมิที่สูง จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์บนผิวของดาวแคระขาว ทำให้ไฮโดรเจนที่สะสมรอบดาวเกิดการระเบิดกระจายตัวออกสู่อวกาศ ระบบดาวจึงปะทุความสว่างขึ้นจากเดิมหลายเท่า หากไฮโดรเจนที่สะสมบนดาวแคระขาวทำให้ดาวมีมวลสูงกว่าขีดจำกัดจันทรเสขรร ซึ่งมีค่าประมาณ 1.4 มวลสุริยะ ระบบดาวนั้นจะกลายเป็นซูเปอร์โนวา

      โนวาในดาราจักรของเราเกือบทั้งหมดปรากฏอยู่บริเวณแนวของทางช้างเผือก ซึ่งมีดาวฤกษ์อยู่หนาแน่น โนวาหลายดวงพบการปะทุครั้งเดียว แต่เชื่อว่าอาจเกิดซ้ำได้ในอีกนับพันปีหรือนับหมื่นปีข้างหน้า บางดวงมีการปะทุความสว่างซ้ำขึ้นมาได้อีกในเวลาไม่นานนักหลังจากครั้งก่อนหน้า (ปรกติอยู่ในหลักไม่กี่สิบปี) เรียกว่าโนวาสว่างซ้ำ (recurrent nova) เช่น อาร์เอสคนแบกงู (RS Ophiuchi) มีการปะทุความสว่างเมื่อ ค.ศ. 1898, 1933, 1958, 1967, 1985, 2006 และ 2021

      นักดาราศาสตร์หลายคนพยายามแบ่งชนิดของโนวาจากกราฟแสง โดยดูจากอัตราการลดความสว่างลงของโนวาหลังผ่านจุดที่สว่างที่สุด บัญชีดาวแปรแสงจีซีวีเอส (GCVS ย่อมาจาก General Catalogue of Variable Stars) แบ่งโนวาเป็น ชนิด ได้แก่ เร็ว (fast) คือโนวาที่มีความสว่างลดลง อันดับโชติมาตรภายในเวลา 100 วัน, ช้า (slow) คือโนวาที่มีความสว่างลดลง อันดับโชติมาตรในเวลามากกว่า 150 วัน และช้ามาก (very slow) คือโนวาที่มีความสว่างลดลง อันดับโชติมาตรโดยใช้เวลามากกว่า 10 ปี

      นักดาราศาสตร์ค้นพบโนวาในดาราจักรอื่นด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ดาราจักรที่อยู่ใกล้อย่างดาราจักรแอนดรอเมดา หรือ M31 ในบัญชีเมซีเย รวมถึงดาราจักร M33 และ M81 แต่โนวาที่พบในดาราจักรอื่นมีความสว่างน้อยมาก โชติมาตรอยู่ที่ราว 15-20 จึงไม่สามารถสังเกตได้ด้วยกล้องขนาดเล็กของนักดาราศาสตร์สมัครเล่น

การล่าโนวา


      โนวาเป็นวัตถุท้องฟ้าชนิดหนึ่งในบรรดาวัตถุท้องฟ้าไม่กี่ชนิดที่นักดาราศาสตร์สมัครเล่นสามารถค้นพบได้ ไม่ว่าจะโดยการสังเกตด้วยตาเปล่า ส่องดูด้วยกล้องสองตา กล้องโทรรรรศน์ หรือโดยการถ่ายภาพ นักดาราศาสตร์สมัครเล่นหลายคนอุทิศเวลาส่วนหนึ่งของตนในแต่ละคืนออกตามล่าโนวา เพื่อที่จะได้รับการบันทึกในประวัติศาสตร์ว่าเป็นคนแรกที่เป็นผู้ค้นพบ ขณะเดียวกันก็เป็นการแจ้งเตือนนักดาราศาสตร์จากทั่วโลกได้ร่วมกันศึกษาโนวาที่ค้นพบใหม่

      การตามล่าโนวาบนท้องฟ้านับว่ายากกว่าการตามล่าดาวหาง เพราะโนวามีลักษณะเป็นจุดเหมือนดาวทั่วไป แต่ดาวหางมีลักษณะปรากฏเป็นดวงฝ้ามัว ทำให้สามารถแยกแยะดาวหางออกจากดาวฤกษ์ได้ง่ายกว่า และดาวหางปรากฏขึ้นในบริเวณใดของท้องฟ้าก็ได้ (ปัจจุบันการค้นพบดาวหางโดยนักดาราศาสตร์สมัครเล่นทำได้ยากกว่าแต่ก่อน เพราะมีโครงการสำรวจท้องฟ้าด้วยกล้องโทรทรรศน์หลายโครงการเป็นคู่แข่ง) จากสถิติ มีการค้นพบโนวาในกลุ่มดาวคนยิงธนูมากที่สุด เนื่องจากเป็นทิศทางสู่ศูนย์กลางทางช้างเผือก ซึ่งมีดาวหนาแน่นกว่าส่วนอื่น

สถิติจำนวนโนวาที่ค้นพบในกลุ่มดาวต่าง ๆ 10 อันดับแรก (ถึง ค.ศ. 2012)
กลุ่มดาวจำนวน
คนยิงธนู114
คนแบกงู45
แมงป่อง43
นกอินทรี33
หงส์22
โล่18
คนครึ่งม้า14
ท้ายเรือ11
หมาจิ้งจอก10
กระดูกงูเรือ10


      นักล่าโนวาที่ใช้กล้องสองตาในการตามล่า จะต้องจดจำรูปแบบการเรียงตัวและความสว่างของดาวในกลุ่มดาวต่าง ๆ ได้อย่างค่อนข้างแม่นยำ จึงจะสามารถสังเกตได้ว่ามีดาวดวงใหม่ปรากฏขึ้น บางคนมุ่งค้นหาเฉพาะบริเวณใดบริเวณหนึ่ง หรือจำกัดขอบเขตของการค้นหาให้แคบลง เพื่อให้ตนคุ้นเคยกับท้องฟ้าบริเวณนั้น

      นักล่าโนวาอีกส่วนหนึ่งไม่จำเป็นต้องจดจำรูปแบบของดาวบนท้องฟ้าก็ได้ แต่อาศัยการถ่ายภาพเข้ามาช่วย โดยใช้กล้องถ่ายภาพท้องฟ้าทุกคืน โดยเฉพาะกลุ่มดาวที่อยู่ตามแนวทางช้างเผือก แล้วนำภาพถ่ายของแต่ละคืนมาเปรียบเทียบกันโดยอาศัยเทคนิคการสลับภาพไปมา หาดาวดวงที่ไม่ปรากฏในภาพที่ถ่ายไว้ในคืนก่อนหน้า แล้วตรวจสอบอีกครั้งจากแผนที่ดาวว่าเป็นดาวดวงใหม่จริง และไม่ใช่วัตถุอื่นอย่างดาวเคราะห์น้อย


โนวาสว่างบางดวงที่ค้นพบตั้งแต่ ค.ศ. 1991
คริสต์ศักราชชื่อโนวากลุ่มดาวโชติมาตร
1991V838 Herculisเฮอร์คิวลีส5
1992V1974 Cygniหงส์4.3
1993V705 Cassiopeiaeแคสซิโอเปีย5
1999V382 Velorumใบเรือ2.6
1999V1494 Aquilaeนกอินทรี4.0
2002V4743 Sagittariiคนยิงธนู5.0
2006RS Ophiuchiคนแบกงู4.5
2007V1280 Scorpiiแมงป่อง3.9
2009KT Eridaniแม่น้ำ5.5
2013V339 Delphiniโลมา4.3
2013V1369 Centauriคนครึ่งม้า3.3
2015V5668 Sagittariiคนยิงธนู4.2
2021V1405 Cassiopeiaeแคสซิโอเปีย5.2
2021RS Ophiuchiคนแบกงู4.5


      ช่วง ค.ศ. 2001-2010 นักดาราศาสตร์ค้นพบโนวาในดาราจักรทางช้างเผือกเฉลี่ยประมาณ ดวงต่อปี แต่เชื่อว่าความจริงมีมากกว่านั้นหลายเท่า โดยคาดว่าโนวาส่วนใหญ่ถูกสสารระหว่างดาวหรือฝุ่นมืดที่อยู่ในแนวทางช้างเผือกบดบัง โดยทั่วไป การเปลี่ยนแปลงความสว่างของโนวาแต่ละดวงมีจุดที่สว่างที่สุดและเวลาที่ใช้ในการลดความสว่างลงในรูปแบบคล้ายคลึงกัน จึงเป็นวัตถุท้องฟ้าชนิดหนึ่งที่นักดาราศาสตร์นำมาใช้คาดคะเนระยะห่างของระบบดาวนั้นได้ แต่โนวาหลายดวงก็มีการเปลี่ยนแปลงความสว่างในรูปแบบที่ต่างออกไป เช่นหลังจากผ่านจุดที่สว่างที่สุดแล้วมีการสว่างขึ้นและจางลงสลับกันหลายครั้ง

      เมื่อมีรายงานยืนยันการค้นพบโนวา โนวาจะมีชื่อเรียกในเบื้องต้นด้วยกลุ่มดาวและคริสต์ศักราชที่ค้นพบ หากปีนั้นพบมากกว่าหนึ่งดวง ก็จะต่อท้ายด้วยหมายเลข เช่น Nova Scorpii 2010 คือโนวาในกลุ่มดาวแมงป่องที่พบใน ค.ศ. 2010 หลังจากนั้นโนวาจะได้ชื่อถาวรอย่างเป็นทางการตามบัญชีดาวแปรแสง ซึ่งขึ้นต้นด้วยอักษร ตามด้วยตัวเลขและกลุ่มดาว (ไม่มีการตั้งชื่อใหม่สำหรับกรณีของโนวาสว่างซ้ำ)