สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ซูเปอร์โนวาชนิดใหม่

ซูเปอร์โนวาชนิดใหม่

4 ก.พ. 2565
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ซูเปอร์โนวา คือการระเบิดของดาวฤกษ์มวลสูงที่สิ้นอายุขัย เกิดขึ้นเมื่อดาวใช้พลังงานไปจนหมด ความดันภายในดาวไม่อาจต้านความโน้มถ่วงของตัวเอง ดาวจึงยุบลงและเกิดคลื่นกระแทกสะท้อนออกมาเป็นการระเบิดที่สว่างไสว 

อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่า ดาวมวลสูงจำพวกหนึ่งที่มีชื่อเรียกว่าดาวชนิดวอล์ฟ-ราเยเมื่อสิ้นอายุขัยจะไม่ทำให้เกิดซูเปอร์โนวา แต่กลับยุบลงไปกลายเป็นหลุมดำโดยตรง 

ดาวชนิดวอล์ฟ-ราเย เป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลสูงมาก ดาวประเภทนี้มีอายุสั้น ในช่วงบั้นปลายชีวิตที่แสนสั้น จะผลักเนื้อดาวชั้นนอกออกมาในรูปของลมดาวที่รุนแรง ดาวจึงถูกห่อหุ้มด้วยชั้นของเนบิวลาที่มีไอออนของฮีเลียม คาร์บอน และไนโตรเจนเป็นจำนวนมาก แต่แทบไม่มีไฮโดรเจนเลย อุณหภูมิพื้นผิวของดาว ณ ขณะนั้นยังร้อนเกิน 200,000 เคลวิน จึงส่องสว่างมาก แต่คลื่นส่วนใหญ่ที่แผ่ออกมาอยู่ในย่านรังสีอัลตราไวโอเลต ดาวจำพวกนี้จึงมองด้วยตาเปล่าไม่สว่างมากนัก


ในดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ ธาตุต่าง ๆ ในดาวจะเรียงกันเป็นชั้นก่อนที่ดาวจะระเบิดออก  (จาก Itai Raveh)

แม้เปลือกนอกของดาวชนิดวอล์ฟ-ราเยจะถูกสลัดทิ้งไปหมดแล้ว ส่วนที่เหลือของดาวก็ยังมีมวลสูงกว่าดวงอาทิตย์มาก ซึ่งก็น่าจะต้องวิวัฒน์ไปสู่การเป็นซูเปอร์โนวาแก่นยุบ แต่ก็น่าแปลกใจที่แม้นักดาราศาสตร์จะศึกษาซูเปอร์โนวามามากมาย แต่ไม่เคยพบซูเปอร์โนวาดวงใดที่มีสเปกตรัมเหมือนดาวชนิดวอล์ฟราเยเลย จนนักดาราศาสตร์บางคนสันนิษฐานว่าดาวชนิดนี้จะมีจุดจบแบบยักษ์ใหญ่ตายเงียบ นั่นคือยุบลงกลายเป็นหลุมดำโดยไม่ผ่านการเป็นซูเปอร์โนวา 

นักดาราศาสตร์คณะหนึ่งจากสถาบันวิทยาศาสตร์ไวซ์มันในอิสราเอลได้ศึกษาซูเปอร์โนวาที่ชื่อ เอสเอ็น 2019 เอชจีพี (SN 2019hgp) พบว่าซูเปอร์โนวานี้มีสเปกตรัมของคาร์บอน ออกซิเจน และนีออน แต่ไม่มีไฮโดรเจนและฮีเลียม ซูเปอร์โนวานี้จึงถูกจัดให้เป็นชนิดใหม่ชื่อว่า ซูเปอร์โนวาชนิด ซีเอ็น (Type Icn supernova) เมื่อศึกษาให้ลึกยิ่งขึ้น พบว่าเส้นเปล่งแสงประหลาดเหล่านี้ไม่ได้เกิดจากธาตุในซูเปอร์โนวาโดยตรง แต่เกิดจากเนบิวลารอบซูเปอร์โนวาที่กำลังแผ่ขยายตัวออกด้วยความเร็วกว่า 1,500 กิโลเมตรต่อวินาที

สเปกตรัมของซูเปอร์โนวา เอสเอ็น 2019 เอชจีพี (SN 2019hgp) (จาก Itai Raveh)

เมื่อดาวฤกษ์ใกล้จะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา ดาวจะห้อมล้อมไปด้วยเนบิวลาที่เต็มไปด้วยคาร์บอน ไนโตรเจน และนีออน แต่จะไม่มีธาตุเบาอย่างไฮโดรเจนและฮีเลียม เนบิวลานี้จะแผ่ขยายตัวออกจากดาวด้วยแรงผลักดันของลมดาวที่รุนแรง ซึ่งสภาพดังกล่าวสอดคล้องกับโครงสร้างของดาวชนิดวอล์ฟ-ราเยอย่างชัดเจน จนเชื่อได้ว่า ซูเปอร์โนวาเอสเอ็น 2019 เอชจีพีเกิดจากดาวชนิดวอล์ฟ-ราเย 

เนื่องจากสเปกตรัมที่วัดได้เกิดจากเนบิวลาที่ล้อมรอบดาว จึงยังไม่อาจชี้ชัดได้ว่าการระเบิดนี้เป็นซูเปอร์โนวาธรรมดา หรือว่าอาจเกิดจากเนื้อดาวชั้นนอกของดาวระเบิดออกในขณะที่แกนกลางของดาวยุบลงไปเป็นหลุมดำโดยตรง เรื่องนี้ต้องมีการศึกษากันต่อไป แต่ที่บอกได้แน่ ๆ ในขณะนี้คือ ดาวชนิดวอล์ฟ-ราเยบางดวงไม่ได้ตายเงียบอย่างที่เคยคิดกัน