สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ซูเปอร์โนวาบางชนิดอาจเกี่ยวข้องกับโนวา

ซูเปอร์โนวาบางชนิดอาจเกี่ยวข้องกับโนวา

The conclusion that there are multiple ways to make a type Ia supernova could have implications for understanding the difference

25 ส.ค. 2555
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
โนวา กับซูเปอร์โนวา ปรากฏการณ์ที่ดูคล้ายดาวเกิดใหม่ทั้งคู่ แม้จะมีชื่อคล้ายกัน ความหมายของชื่อก็คล้ายกัน แต่ต้นกำเนิดของปรากฏการณ์สองชนิดนี้ไม่ใกล้เคียงกันเลย โนวาสองสว่างจากการเกิดปฏิกิริยาเทอร์มอนิวเคลียร์ที่ผิวดาวฤกษ์ที่ได้รับมวลจากดาวข้างเคียง ส่วนซูเปอร์โนวาคือการระเบิดของดาวฤกษ์ทั้งดวง
แต่การศึกษาของนักดาราศาสตร์เมื่อไม่นานมานี้ ได้เปิดเผยเป็นครั้งแรกว่า มีซูเปอร์โนวาประเภทเทอร์มอนิวเคลียร์ (1 เอ) บางชนิดเกิดขึ้นจากโนวาสว่างซ้ำ 
นักดาราศาสตร์คณะดังกล่าวสรุปว่า ซูเปอร์โนวาชนิด เอ เกิดขึ้นได้จากหลายทาง การค้นพบนี้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อความเข้าใจในวัตถุที่นักดาราศาสตร์ใช้เป็นดวงไฟมาตรฐานเช่นนี้ นักดาราศาสตร์ใช้ซูเปอร์โนวาชนิดนี้เป็นเครื่องมือในการหาขนาดและสัญฐานของเอกภพ รวมถึงการพิสูจน์เรื่องของพลังงานมืดด้วย
ซูเปอร์โนวา พีทีเอฟ 11 เคเอกซ์ (Supernova PTF 11kx) ค้นพบโดยโครงการสำรวจชื่อ พาโลมาร์ทรานเซียนต์แฟกทอรี (Palomar Transient Factory) หรือ พีทีเอฟ อยู่ในดาราจักรแห่งหนึ่งที่อยู่ไกลออกไป 600 ล้านปีแสง ซึ่งถือว่าใกล้ในทางดาราศาสตร์ แต่ก็เช่นเดียวกับซูเปอร์โนวาชนิด เอ ทุกดวง ที่อยู่ไกลเกินกว่าจะรับรู้หรือศึกษารายละเอียดของวัตถุต้นกำเนิดก่อนการระเบิดได้ อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ยังมองเห็นได้ว่าซูเปอร์โนวานี้ปกคลุมด้วยชั้นแก๊ส บางส่วนประกอบด้วยไฮโดรเจนที่น่าจะถูกพ่นออกมาจากดาวในช่วงที่มีการปะทุก่อนจะเป็นซูเปอร์โนวาหลายสิบปี 
พีทีเอฟ 11 เคเอกซ์ไม่ใช่ซูเปอร์โนวาดวงแรกที่พบว่ามีชั้นแก๊สห่อหุ้ม นักดาราศาสตร์เคยพบซูเปอร์โนวาชนิด เอดวงอื่นที่มีชั้นแก๊สห่อหุ้มในลักษณะเดียวกันนี้มาก่อนแม้ไม่มากนัก แต่ต้นกำเนิดของแก๊สนั้นก็ยังคงอธิบายไม่ได้ นักดาราศาสตร์บางคนยังไม่แน่ใจเสียด้วยซ้ำว่าแก๊สเหล่านั้นห่อหุ้มซูเปอร์โนวาอยู่จริงหรือไม่
แต่กรณีของ พีทีเอฟ 11 เคเอกซ์พิเศษกว่านั้น แก๊สที่อยู่ล้อมรอบดาวเคลื่อนที่ช้าเกินกว่าจะคิดว่าเกิดจากซูเปอร์โนวา แต่ก็ยังเร็วเกินกว่าจะเป็นเพียงลมดาวธรรมดา ลารส์ บิลด์สเตน ประธานของสถาบันฟิสิกส์ทฤษฎีแคฟลี ตั้งสมมุติฐานว่านั่นเป็นสสารที่พ่นออกมาจากโนวาที่เกิดขึ้นก่อนหน้านั้น ซึ่งต่อมาได้ถูกหน่วงโดยการปะทะกับลมจากดาวยักษ์แดง 
การที่พบว่าสสารที่อยู่รอบดาวเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสองระดับต่างกัน โดยส่วนที่เคลื่อนที่เร็วอยู่ด้านใน ส่วนที่เคลื่อนที่ช้าอยู่ห่างจากดาวออกไป ยิ่งเป็นการสนับสนุนทฤษฎีนี้ 
หากทฤษฎีนี้เป็นจริง สสารที่ถูกซูเปอร์โนวาพ่นออกมาด้วยความเร็วสูงก็ควรจะปะทะกับสสารที่โนวาทิ้งไว้ และจากการสำรวจก็พบเหตุการณ์นี้จริง ๆ โดยเกิดขึ้นหลังจากการระเบิด เดือน 
คณะนักดาราศาสตร์ที่ค้นพบนี้ยังเชื่อว่าสมมุติฐานโนวาคล้ายกับกรณีของโนวาในดาราจักรของเราอีกแห่งหนึ่งคือ อาร์เอสคนแบกงู (RS Ophiuchi) โนวานี้มีความพิเศษตรงที่อยู่ไม่ไกลจากโลกมากนัก จึงศึกษาสมบัติต่าง ๆ ได้ โนวานี้เป็นดาวแคระขาวที่โคจรรอบดาวยักษ์แดง สสารที่ถูกเป่าออกจากดาวยักษ์แดงไหลไปสู่ดาวแคระขาว และขณะที่สสารนี้พอกพูนรอบดาวแคระขาวขึ้นเรื่อย ๆ จะมีการระเบิดขึ้นเป็นวัฏจักร ดาวอาร์เอสคนแบกงูมีคาบการปะทุประมาณ 20 ปี ครั้งล่าสุดเกิดขึ้นเมื่อปี 2549 แต่จากการศึกษาทางทฤษฎีแสดงว่ามวลที่ดาวแคระขาวเสียไปในการปะทุเป็นโนวามีมากกว่ามวลที่ได้รับจากดาวยักษ์แดง 
เนื่องจากซูเปอร์โนวาชนิด เอ เชื่อว่าเกิดขึ้นจากดาวแคระขาวที่ได้รับมวลมากขึ้นจนถึงขีดจำกัดขีดหนึ่งจนไม่อาจเพิ่มมวลมากขึ้นได้อีกต่อไป นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่จึงเชื่อว่าโนวาจะไม่ทำให้เกิดซูเปอร์โนวาชนิด เอ แต่การศึกษาครั้งนี้ได้ยืนยันเป็นครั้งแรกว่าเป็นไปได้จริง
นักดาราศาสตร์จากพีทีเอฟประเมินว่ามีซูเปอร์โนวาชนิด เอ อยู่ราว 10-20 เปอร์เซ็นต์ที่เกิดจากโนวา
"เป็นเรื่องเหลือเชื่อที่ซูเปอร์โนวาแบบเทอร์มอนิวเคลียร์ที่แต่ละดวงดูจะคล้ายคลึงกันหมด กลับมีต้นกำเนิดต่างชนิดกัน มันเปรียบได้กับการที่พบว่ามนุษย์บางคนวิวัฒน์มาจากบรรพบุรุษคล้ายลิง แต่บางคนวิวัฒน์มาจากยีราฟ!" แอนดี โฮเวลล์ หนึ่งในคณะนักวิทยาศาสตร์ดังกลาวเปรียบเปรย 
งานวิจัยบางงานเมื่อไม่นานมานี้เริ่มบ่งชี้ว่า ซูเปอร์โนวาชนิด เอ ไม่ได้เป็นดวงไฟมาตรฐานที่ดีนัก ความส่องสว่างของมันแปรตามชนิดของดาราจักรที่มันอยู่ด้วย เหตุผลของความสัมพันธ์นี้ยังคงไม่มีใครอธิบายได้ แต่การที่พบว่าซูเปอร์โนวาชนิด เอมีต้นกำเนิดต่างชนิดกันได้อาจช่วยให้เบาะแสถึงสาเหตุที่ทำให้ความส่องสว่างสูงสุดของซูเปอร์โนวาต่างกันได้ 

การเกิดโนวาสว่างซ้ำจากระบบดาวคู่ตามจินตนาการของศิลปิน <wbr>ดาวยักษ์แดงสูญเสียมวลส่วนหนึ่งไปทางลมดาว <wbr>และบางส่วนจากการถ่ายเทไปยังดาวแคระขาว <wbr><br />
ทำให้เกิดการปะทุขึ้นเป็นวัฏจักร ซึ่งก็คือโนวาสว่างซ้ำ เมื่อมวลของดาวแคระขาวสะสมมากขึ้นจนถึงจุดหนึ่ง ก็จะระเบิดกลายเป็นซูเปอร์โนวาชนิด 1 เอ

การเกิดโนวาสว่างซ้ำจากระบบดาวคู่ตามจินตนาการของศิลปิน ดาวยักษ์แดงสูญเสียมวลส่วนหนึ่งไปทางลมดาว และบางส่วนจากการถ่ายเทไปยังดาวแคระขาว 
ทำให้เกิดการปะทุขึ้นเป็นวัฏจักร ซึ่งก็คือโนวาสว่างซ้ำ เมื่อมวลของดาวแคระขาวสะสมมากขึ้นจนถึงจุดหนึ่ง ก็จะระเบิดกลายเป็นซูเปอร์โนวาชนิด 1 เอ (จาก Romano Corradi and the Instituto de Astrofísica de Canarias)

ซ้าย ดาราจักรที่ซูเปอร์โนวาพีทีเอฟ 11 เคเอกซ์อยู่ก่อนที่จะเกิดการระเบิด ภาพจากสโลนดิจิทัลสกายเซอร์เวย์ (ขวา) จุดสีน้ำเงินคือซูเปอร์โนวาขณะที่ความสว่างพุ่งขึ้นเกือบถึงช่วงสว่างที่สุด ซูเปอร์โนวานี้อยู่ห่างจากโลก 600 ล้านปีแสงในทิศทางของกลุ่มดาวแมวป่า

ซ้าย ดาราจักรที่ซูเปอร์โนวาพีทีเอฟ 11 เคเอกซ์อยู่ก่อนที่จะเกิดการระเบิด ภาพจากสโลนดิจิทัลสกายเซอร์เวย์ (ขวา) จุดสีน้ำเงินคือซูเปอร์โนวาขณะที่ความสว่างพุ่งขึ้นเกือบถึงช่วงสว่างที่สุด ซูเปอร์โนวานี้อยู่ห่างจากโลก 600 ล้านปีแสงในทิศทางของกลุ่มดาวแมวป่า (จาก B.J. Fulton, LCOGT)

ที่มา: