สมาคมดาราศาสตร์ไทย

พิสูจน์ทฤษฎีซูเปอร์โนวา 1 เอ

16 ก.ย. 2550
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์สามารถตรวจวัดสสารที่อยู่รอบดาวฤกษ์ก่อนที่จะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาชนิด เอ ซึ่งเป็นหลักฐานหนักแน่นที่สนับสนุนว่าซูเปอร์โนวาชนิดนี้เกิดจากดาวแคระขาว

ซูเปอร์โนวาชนิด เอ เป็นซูเปอร์โนวาที่สว่างมาก และแต่ละดวงมีความคล้ายคลึงกันมาก นักดาราศาสตร์จึงใช้ซูเปอร์โนวาชนิดนี้เป็นดวงไฟมาตรฐานในการวัดอัตราขยายของเอกภพมาเป็นเวลานานและแพร่หลาย

อย่างไรก็ตาม แม้วิทยาการจะก้าวล้ำไปอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่ธรรมชาติของการระเบิดของดาวฤกษ์และฟิสิกส์ของการระเบิดประเภทนี้ก็ยังไม่เป็นที่เข้าใจดีนัก

ทฤษฎีที่เป็นที่ยอมรับกันมากที่สุดกล่าวว่า ซูเปอร์โนวาชนิด เอ เกิดจากดาวแคระขาวดวงหนึ่งโคจรรอบดาวสหายที่เป็นดาวฤกษ์อีกดวงหนึ่งในระยะใกล้ ระยะที่ใกล้มากและขนาดที่เล็กมากของดาวแคระขาว ทำให้ดาวสหายเสียมวลทีละน้อยมาให้ดาวแคระขาวตลอดเวลา เมื่อดาวแคระขาวได้รับการเติมมวลทีละน้อยจนกระทั่งถึงค่าวิกฤตค่าหนึ่ง ก็จะระเบิดออกมา

นักดาราศาสตร์คณะหนึ่งได้ศึกษาซูเปอร์โนวาดวงหนึ่งชื่อ เอสเอ็น 2006 เอกซ์ (SN 2006X) ซึ่งอยู่ห่างออกไป 70 ล้านปีแสง อยู่ในดาราจักรชนิดก้นหอยชื่อ เอ็ม 100 การสำรวจนี้ได้ค้นพบเอกลักษณ์ของสสารที่เคลื่อนออกจากดาวฤกษ์ไหลไปสู่ดาวแคระขาว

การสำรวจครั้งนี้ใช้สเปกโทรกราฟยูเวส (UVES) ซึ่งเป็นอุปกรณ์สำรวจในย่านรังสีอัลตราไวโอเลตและแสงที่ตามองเห็นที่ติดอยู่บนกล้องวีแอลที 8.2 เมตรของหอดูดาวยุโรปซีกโลกใต้ การสำรวจได้กระทำไปสี่ครั้งในช่วงเวลาสี่เดือน ร่วมกับภาพจากกล้องเค็กในฮาวายที่ถ่ายไว้ในช่วงเวลาอื่น นอกจากนี้ยังมีข้อมูลด้านสัญญาณวิทยุจากเครือข่ายวีแอลเอ (Very Large Array) ของเอ็นอาร์เอโอ และภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลร่วมด้วย

"ไม่เคยมีซูเปอร์โนวาชนิด เอดวงไหนที่มีการสำรวจอย่างละเอียดอย่างนี้ภายในช่วงเวลาหลังการระเบิดเพียงสี่เดือนอย่างนี้มาก่อน” เฟอร์ดินานโด พาทาท หัวหน้าคณะผู้ทำรายงานการวิจัยเรื่องนี้ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารไซนซ์เอกซ์เพรสกล่าว

การสำรวจครั้งนี้นักวิทยาศาสตร์ได้พบสิ่งที่สำคัญมากอย่างหนึ่งก็คือ การเปลี่ยนแปลงของเส้นดูดกลืนของสสารที่พ่นออกมาจากดาวยักษ์สหาย ไม่เคยมีใครพบการเปลี่ยนแปลงนี้มาก่อน

"สสารที่พบนี้น่าจะอยู่ในรูปของกระเปาะห่อหุ้มซ้อนกันเป็นชั้น แต่ละชั้นมีรัศมีต่างกัน 0.05 ปีแสงหรือประมาณ 3,000 เท่าของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์" พาทาทอธิบาย "สสารนี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 50 กิโลเมตรต่อวินาที นั่นหมายความว่าดาวได้พ่นสสารนี้ออกมาก่อนการระเบิดราว 50 ปี"

ความเร็วระดับนี้เป็นความเร็วปกติของลมจากดาวยักษ์แดง ระบบที่ระเบิดนี้จึงน่าจะเกิดจากดาวแคระขาวที่ประพฤติตัวเหมือนเครื่องดูดฝุ่นยักษ์ที่คอยเก็บกวาดฝุ่นแก๊สที่ปล่อยออกมาจากดาวยักษ์แดงสหาย นี่เป็นครั้งแรกที่พบหลักฐานของสสารสารที่อยู่ล้อมรอบจุดระเบิดโดยตรงและชัดเจนที่สุด
ลับดับการเกิดซูเปอร์โนวา <wbr>เอสเอ็น <wbr>2006 <wbr>เอกซ์ <wbr>ภาพทางซ้ายแสดงสภาพก่อนการระเบิด <wbr>ดาวแคระขาวทางขวาดึงดูดมวลสารจากดาวยักษ์แดงข้างเคียงซึ่งเสียมวลออกไปจากการพ่นลมดาว <wbr>(ส่วนฟุ้งรอบดาว) <wbr>ลมบางส่วนถูกดาวแคระขาวดึงเอาไป <wbr>ดาวยักษ์แดงมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ประมาณ <wbr>100 <wbr>เท่า <wbr>ส่วนดาวแคระขาวมีขนาดประมาณโลกเท่านั้น <wbr>ภาพทางขวาแสดงเหตุการณ์เมื่อเกิดการระเบิดขึ้นเมื่อดาวแคระขาวสะสมมวลมากขึ้นจนถึงมวลวิกฤต <wbr>การระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์ทำให้ดาวแตกสลายไปหมด <wbr>สาดสสารกระจุยกระจายออกมาด้วยความเร็วถึงหนึ่งในสิบของความเร็วแสง <wbr>เพียง <wbr>20 <wbr>วันหลังการระเบิด <wbr>ซึ่งเป็นช่วงที่ซูเปอร์โนวาสว่างที่สุด <wbr>ทรงกลมของสสารที่ล้อมรอบดาวมีขนาดใหญ่ขึ้นถึง <wbr>450 <wbr>เท่าของระยะทางทางระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์<br />
<br />

ลับดับการเกิดซูเปอร์โนวา เอสเอ็น 2006 เอกซ์ ภาพทางซ้ายแสดงสภาพก่อนการระเบิด ดาวแคระขาวทางขวาดึงดูดมวลสารจากดาวยักษ์แดงข้างเคียงซึ่งเสียมวลออกไปจากการพ่นลมดาว (ส่วนฟุ้งรอบดาว) ลมบางส่วนถูกดาวแคระขาวดึงเอาไป ดาวยักษ์แดงมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 100 เท่า ส่วนดาวแคระขาวมีขนาดประมาณโลกเท่านั้น ภาพทางขวาแสดงเหตุการณ์เมื่อเกิดการระเบิดขึ้นเมื่อดาวแคระขาวสะสมมวลมากขึ้นจนถึงมวลวิกฤต การระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์ทำให้ดาวแตกสลายไปหมด สาดสสารกระจุยกระจายออกมาด้วยความเร็วถึงหนึ่งในสิบของความเร็วแสง เพียง 20 วันหลังการระเบิด ซึ่งเป็นช่วงที่ซูเปอร์โนวาสว่างที่สุด ทรงกลมของสสารที่ล้อมรอบดาวมีขนาดใหญ่ขึ้นถึง 450 เท่าของระยะทางทางระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์