สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ปริศนาอายุพัลซาร์

ปริศนาอายุพัลซาร์

10 เม.ย. 2545
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา วงการนักดาราศาสตร์เชื่อว่าได้เข้าใจถึงวิวัฒนาการของพัลซาร์และดาวนิวตรอนเป็นอย่างดีแล้ว เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการค้นพบบางอย่างทำให้นักดาราศาสตร์เริ่มไม่มั่นใจและต้องทบทวนทฤษฎีของพวกเขาอีกครั้ง 

ตามทฤษฎีที่ยอมรับกันโดยทั่วไป ดาวนิวตรอนเกิดขึ้นจากดาวฤกษ์ที่มีน้ำหนักมาก เมื่อดาวฤกษ์นั้นมีอายุมากจนเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในใจกลางใกล้หมดลง พลังงานที่จะต้านแรงโน้มถ่วงของตัวเองจะลดลง ทำให้แกนยุบตัวลงและตามด้วยการระเบิดสว่างไสวเรียกว่า ซูเปอร์โนวา แกนกลางของดาวที่หลงเหลืออยู่จะกลายเป็นดาวนิวตรอนหรืออาจกลายเป็นหลุมดำ 

ดาวนิวตรอนหมุนรอบตัวเองเร็วมาก บางดวงอาจหมุนเร็วถึงหลายสิบรอบต่อวินาที การหมุนพร้อม ๆ กับแผ่รังสีจากขั้วแม่เหล็กทำให้เกิดลำของรังสีกวาดวนไปในอวกาศเหมือนไฟประภาคาร หากลำรังสีนี้หันมายังโลก เราจะมองเห็นดาวนิวตรอนปล่อยคลื่นออกมาเป็นห้วง ๆ จึงเรียกดาวนิวตรอนนี้ว่าพัลซาร์ นักดาราศาสตร์พบว่าพัลซาร์ทุกดวงมีความถี่ของห้วงสัญญาณจากพัลซาร์จะลดลงตลอดเวลา ซึ่งสามารถนำอัตราการลดลงของความถี่และความถี่จริงไปคำนวณหาอายุของพัลซาร์นั้นได้ 

อย่างไรก็ตาม ในจำนวนพัลซาร์นับพันดวงที่เคยค้นพบมา มีตัวอย่างพัลซาร์ที่สามารถสนับสนุนทฤษฎีนี้อย่างแน่นหนาเพียงดวงเดียวเท่านั้นคือ พัลซาร์ปู โดยสามารถสืบโยงไปถึงปีที่เกิดซูเปอร์โนวาได้โดยมีบันทึกทางประวัติศาสตร์ยืนยัน จากอัตราการลดความถี่ของพัลส์ของพัลซาร์ปูสามารถคำนวณออกมาได้ว่า พัลซาร์นี้มีอายุประมาณ 1,000 ปี ซึ่งสอดคล้องกับบันทึกการระเบิดของดาวต้นกำเนิดพัลซาร์นี้เมื่อปี ค.ศ. 1054 

ในปี 2543 วิกตอเรีย กัสปิ จาก มหาวิทยาลัยแมกกิลในมอนทรีอัลและคณะได้พบว่า พัลซาร์ดวงหนึ่งมีต้นกำเนิดร่วมกับซากซูเปอร์โนวา G11.2-0.3 ในกลุ่มดาวคนยิงธนู ซึ่งมีหลักฐานชัดเจนจากบันทึกของนักดาราศาสตร์ชาวจีนว่าได้ระเบิดขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 386 หรือ 1,616 ปีที่แล้ว แต่จากการคำนวณอัตราการลดลงของความถี่กลับระบุว่าพัลซาร์นี้มีอายุ 24,000 ปี 

อีกกรณีหนึ่งเมื่อไม่นานมานี้เอง นักดาราศาสตร์อีกคณะหนึ่ง นำโดย โจชัว มิกลิอัตโซ จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาจูเซตต์ได้สำรวจพัลซาร์ B1951+32 กับซากซูเปอร์โนวา CTB 80 วัตถุทั้งสองอยู่ห่างจากโลก 8,000 ปีแสงเท่า ๆ กัน ถึงแม้ว่าทั้งคู่จะไม่ได้อยู่ที่ตำแหน่งเดียวกัน แต่เขาพบว่าพัลซาร์ B1951+32 เกิดจากซูเปอร์โนวาที่อยู่ในใจกลาง CTB 80 แต่ต่อมาพัลซาร์ได้เลื่อนตำแหน่งออกมาจนอยู่แยกกันดังในปัจจุบัน 

จากการสำรวจพัลซาร์นี้ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุวีแอลเอในนิวเม็กซิโกเป็นเวลานานถึง 11 ปี คณะของมิกลิอัตโซสามารถวัดอัตราเร็วของ B1951+32 ได้กว่า 800,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ที่ความเร็วนี้ สามารถสืบย้อนหลังไปได้ว่าพัลซาร์นี้ได้แยกออกจากจุดกำเนิดเมื่อ 64,000 ปีก่อน ซึ่งก็คืออายุของพัลซาร์นั่นเอง แต่การคำนวณอายุจากอัตราการลดความถี่กลับให้อายุของพัลซาร์นี้ไว้ถึง 107,000 ปี 

การค้นพบเหล่านี้ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องกลับมาทบทวนทฤษฎีต่าง ๆ เกี่ยวกับพัลซาร์อีกครั้ง และต้องยอมรับว่าพัลซาร์เป็นวัตถุประเภทที่เข้าใจยากที่สุดชนิดหนึ่งจริง ๆ 

เนบิวลาปู เป็นเนบิวลาที่เกิดจากซูเปอร์โนวาเมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม ค.ศ. 1054 (ภาพจาก AURA/STScI/NASA)

เนบิวลาปู เป็นเนบิวลาที่เกิดจากซูเปอร์โนวาเมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม ค.ศ. 1054 (ภาพจาก AURA/STScI/NASA)

ซากซูเปอร์โนวา G11.2-0.3 และพัลซาร์ที่อยู่ที่ใจกลางได้กำเนิดขึ้นมาเมื่อ 1,616 ปีก่อน แต่จากการคำนวณอายุจากอัตราลดความถี่กลับให้ผลลัพธ์ออกมาเป็น 24,000 ปี (ภาพจาก NASA/McGill/V. Kaspi et al.)

ซากซูเปอร์โนวา G11.2-0.3 และพัลซาร์ที่อยู่ที่ใจกลางได้กำเนิดขึ้นมาเมื่อ 1,616 ปีก่อน แต่จากการคำนวณอายุจากอัตราลดความถี่กลับให้ผลลัพธ์ออกมาเป็น 24,000 ปี (ภาพจาก NASA/McGill/V. Kaspi et al.)

ซากซูเปอร์โนวา CTB 80 ในย่านความถี่อินฟราเรด (ภาพจาก NRAO)

ซากซูเปอร์โนวา CTB 80 ในย่านความถี่อินฟราเรด (ภาพจาก NRAO)

ที่มา: