สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ไขความลับ 170 ปีของดาวอีตากระดูกงูเรือ

ไขความลับ 170 ปีของดาวอีตากระดูกงูเรือ

7 ก.ย. 2561
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ดาวอีตากระดูกงูเรือ (Eta Carinae) เป็นระบบดาวคู่ระบบหนึ่ง อยู่ห่างจากโลก 7,500 ปีแสงในกลุ่มดาวกระดูกงูเรือ เป็นดาวที่มีกำลังส่องสว่างมากที่สุดดวงหนึ่งในดาราจักรทางช้างเผือก มีกำลังส่องสว่างรวมมากกว่าดวงอาทิตย์ประมาณห้าล้านเท่า 

ย้อนหลังไปเมื่อระหว่างปี พ.ศ. 2380 ถึง พ.ศ. 2401 ดาวดวงนี้ได้เกิดปะทุขึ้นจนกลายเป็นดาวที่สว่างเป็นอันดับสองบนท้องฟ้าราวกับเป็นการเกิดซูเปอร์โนวา 

แต่หลังจากการปะทุในครั้งนั้น ดาวฤกษ์ในระบบนั้นก็ยังคงอยู่ นั่นแสดงว่าการปะทุนั้นไม่ใช่ซูเปอร์โนวา คำถามคือ ถ้าไม่ใช่ซูเปอร์โนวาแล้วมันปะทุรุนแรงอย่างนั้นได้อย่างไร 

หลังจากที่เป็นปริศนาคาใจมานานถึง 170 ปี นักดาราศาสตร์คณะหนึ่งกล่าวว่าเขารู้คำตอบแล้ว นักดาราศาสตร์คณะนี้นำโดย นาทาน สมิท จากหอดูดาวสจวร์ดของมหาวิทยาลัยแอริโซนา ร่วมกับนักดาราศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (เอสทีเอสไอ) หอดูดาวดาราศาสตร์เชิงแสงแห่งชาติสหรัฐ (เอ็นโอเอโอ) สถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์มิลเลเนียม ศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์วาร์ด-สมิทโซเนียน และหอดูดาวเซอร์โรโตโลโลอินเตอร์-อเมริกัน  

นักวิทยาศาสตร์คณะนี้ได้ศึกษาสมบัติและการเปลี่ยนแปลงของแสงจากการปะทุของดาวดวงนี้จากแสงของฝุ่นอวกาศที่สะท้อนมาจากดาว นักดาราศาสตร์ตรวจพบแสงสะท้อนนี้ได้เป็นครั้งแรกในปี 2548 โดยกล้องที่หอดูดาวเซียร์โรโตโลโลอินเตอร์อเมริกันในชิลี และด้วยข้อมูลเสริมด้านสเปกตรัมจากกล้องแมกเจลเลนของหอดูดาวลัสกัมปานัสและหอดูดาวเจมิไนใต้ ทำให้นักดาราศาสตร์วัดความเร็วของสสารที่พ่นออกมาจากแหล่งกำเนิดได้ว่ามีความเร็วถึงกว่า 32 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งเร็วกว่าที่เกิดจากซูเปอร์โนวาทั่วไปถึงยี่สิบเท่า

นอกจากนี้ยังพบว่า ย้อนหลังไปก่อนปี พ.ศ.2388 ดาวดวงนี้เคยปะทุขึ้นหลายครั้ง หลังจากนั้นก็คงระดับความสว่างที่ระดับมากกว่าปกติเรื่อยมาจนถึงปี พ.ศ.2401 แล้วความสว่างก็ลดลงเรื่อย ๆ เมื่อพิจารณาความเร็วและการเปลี่ยนแปลงความสว่างแล้ว พบว่าดูสอดคล้องกับการระเบิดแบบซูเปอร์โนวามากกว่าที่จะเป็นการพ่นแก๊สจากดาวฤกษ์มวลสูงที่เกิดขึ้นก่อนการระเบิด

จากข้อมูลเหล่านี้ นักดาราศาสตร์ตั้งทฤษฎีว่า ดาวอีตากระดูกงูเรือไม่ได้เป็นระบบดาวคู่ตั้งแต่ต้น แต่เป็นระบบดาวสามดวง มีดาวสองดวงเป็นดาวมวลสูงโคจรอยู่ใกล้กัน ส่วนดวงที่สามมีมวลต่ำกว่ามากโคจรที่ระยะห่างออกไป เมื่อดาวดวงหนึ่งในคู่มวลสูงนั้นมีวิวัฒนาการไปจนถึงใกล้สิ้นสุดอายุขัย ดาวได้โป่งพองออกจนมีสสารจากตัวเองไหลไปยังดาวข้างเคียงซึ่งมีมวลต่ำกว่าเล็กน้อย ทำให้ดาวข้างเคียงมีมวลมากขึ้นจนถึงระดับที่สาดเนื้อดาวชั้นนอกออกไปได้ แต่ไม่มากจนถึงกับทำลายตัวเองไปทั้งดวง

หลังจากกระบวนการถ่ายเทสสารผ่านไป ดาวข้างเคียงมีมวลเพิ่มขึ้นมาจนมากเกือบ 100 มวลสุริยะและสว่างไสวมาก ส่วนดาวดวงแรกซึ่งเป็นผู้ถ่ายเทมวลมาให้เหลือมวลเพียง 30 มวลสุริยะและกลายเป็นดาวฮีเลียม เพราะไฮโดรเจนที่เคยอยู่ที่เนื้อดาวชั้นนอกได้ไหลไปสู่ดาวข้างเคียงเสียหมดแล้วจนเหลือเพียงแกนฮีเลียมที่ร้อนจัด

การถ่ายเทมวลที่เกิดขึ้นทำให้สมดุลทางความโน้มถ่วงของระบบเปลี่ยนไป ดาวที่กลายเป็นฮีเลียมจึงค่อยถอยห่างออกจากดาวสหายที่บัดนี้กลายเป็นดาวที่มีมวลมากที่สุดในระบบ จนเข้าไปใกล้กับดาวดวงที่สามในระบบที่โคจรอยู่รอบนอก อันตรกิริยาที่มีต่อกันส่งให้ดาวดวงที่สามเคลื่อนที่เข้ามาใกล้กับดาวดวงที่มีมวลมากที่สุดจนกระทั่งชนและหลอมรวมเป็นดาวดวงเดียว การหลอมรวมกันของดาวทำให้เกิดสสารมากกว่าสิบมวลสุริยะไหลพุ่งออกมาเป็นลำออกสู่ภายนอก จนกลายเป็นเนบิวลาสองขั้วดังที่ปรากฏทุกวันนี้

เมื่อดาวทั้งสองหลอมรวมกัน จะสาดสสารออกมาอย่างรุนแรงและรวดเร็วกว่าเดิมถึง 100 เท่า สสารที่พุ่งออกมาจะกระแทกเข้ากับสสารที่ไหลออกมาจากดาวในช่วงก่อนหน้าซึ่งช้ากว่า ผลักดันให้กระเด็นออกไปและอุณหภูมิสูงขึ้นจนส่องสว่างขึ้นมา แสงสว่างส่วนนี้ก็คือส่วนหลักที่ทำให้นักดาราศาสตร์มองเห็นเป็นการปะทุครั้งใหญ่เมื่อ 170 ปีก่อน

สุดท้าย ระบบดาวนี้จึงเหลือเพียงดาวสองดวง มีดาวฮีเลียมโคจรรอบดาวสหายเป็นวงรี โดยจะเฉียดชั้นนอกของดาวสหายทุก 5.5 ปีพร้อมกับแผ่คลื่นกระแทกรังสีเอกซ์ออกมา 

สมิทกล่าวว่าแม้ทฤษฎีนี้จะอธิบายพฤติกรรมของดาวอีตากระดูกงูเรือได้ไม่หมด แต่ก็อธิบายการปะทุและสาเหตุที่ดาวยังอยู่รอดหลังการปะทุนั้นได้

ดาวอีตากระดูกงูเรือ (Eta Carinae) ระบบดาวที่มีมวลมากที่สุดเท่าที่เคยรู้จัก

ดาวอีตากระดูกงูเรือ (Eta Carinae) ระบบดาวที่มีมวลมากที่สุดเท่าที่เคยรู้จัก (จาก NASA)

"เนบิวลามนุษย์จิ๋ว" <wbr>เนบิวลาที่ห่อหุ้มดาวอีตากระดูกงูเรือ <wbr><br />
<br />

"เนบิวลามนุษย์จิ๋ว" เนบิวลาที่ห่อหุ้มดาวอีตากระดูกงูเรือ 

(จาก ESO, IDA, Danish 1.5 m, R. Gendler, J-E. Ovaldsen, C. Thöne, and C. Feron)