สมาคมดาราศาสตร์ไทย

พบพัลซาร์คาบยาว พานักดาราศาสตร์มึน

พบพัลซาร์คาบยาว พานักดาราศาสตร์มึน

16 ม.ค. 2568
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เมื่อดาวฤกษ์มวลสูงได้ใช้พลังงานภายในดาวไปจนใกล้หมด ก็ถึงเวลาที่ต้องปิดฉากชีวิตของดาวฤกษ์ดวงนั้น การสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์มวลสูงไม่เป็นไปอย่างเงียบ ๆ เป็นการตายแบบอลังการตระการตามาก โดยจะระเบิดอย่างรุนแรงที่เรียกว่าซูเปอร์โนวา ส่องแสงสว่างกว่าเดิมหลายหมื่นล้านเท่าก่อนที่จะดับวูบไป เหลือเพียงแก่นดาวเล็กจิ๋วที่มวลแน่นอย่างเหลือเชื่อ เรียกว่าดาวนิวตรอน ดาวนิวตรอนหมุนรอบตัวเองเร็วมากพร้อมกับสาดส่องลำคลื่นวิทยุออกจากขั้วแม่เหล็กทั้งสอง

เมื่อดาวนิวตรอนหมุนรอบตัวเอง ก็จะกวาดลำคลื่นวิทยุนั้นออกไปตามการหมุนนั้นเหมือนกับประภาคารอวกาศ หากลำคลื่นนั้นกวาดผ่านมายังโลก กล้องโทรทรรศน์บนโลกก็จะตรวจจับคลื่นวิทยุได้เป็นพัลส์สั้น ๆ และมีคาบเท่ากับอัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวนิวตรอนนั้น ดาวนิวตรอนที่มีพัลส์แบบนี้จึงเรียกว่า พัลซาร์

โดยทั่วไปดาวนิวตรอนหมุนรอบตัวเองเร็วมาก หมุนครบรอบภายในเวลาไม่กี่วินาทีเท่านั้น บางดวงถึงกับมีคาบต่ำกว่าวินาที อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป อัตราการหมุนรอบตัวเองของดาวนิวตรอนจะลดลงเรื่อย ๆ คาบการเกิดพัลส์ก็จะยาวขึ้น นักดาราศาสตร์ประเมินว่า เมื่อคาบการหมุนรอบรอบตัวเองมากขึ้นจนถึงระดับประมาณหนึ่งนาที ก็จะไม่แผ่คลื่นวิทยุอีกต่อไป ดังนั้นพัลซาร์ทุกแห่งย่อมมีคาบต่ำกว่าหนึ่งนาที อย่างน้อยก็ในทฤษฎี

แต่พัลซาร์ดวงหนึ่งที่นักดาราศาสตร์เพิ่งพบไม่นานมานี้ กลับไม่ยอมทำตามตำรา เพราะมีคาบการส่งพัลส์นานกว่าขีดจำกัดนั้นมาก ไม่ใช่เพียงเป็นนาที แต่ส่งพัลส์ออกมาทุก 3.2 ชั่วโมง

พัลซาร์นี้มีชื่อว่า แอสแคป เจ 1839-0756 (ASKAP J1839-0756) ค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์วิทยุแอสแคปขององค์การวิจัยวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมแห่งเครือจักรภพหรือซีเอสไออาร์โอที่ตั้งอยู่ในเขตวาจาร์รียามาจีของเวสเทิร์นออสเตรเลีย ร่วมกับกล้องอื่นเช่นกล้องเอทีซีเอในนิวเซาท์เวลส์ และกล้องโทรทรรศน์วิทยุเมียร์แคตในแอฟริกาใต้

พัลซาร์ดวงนี้มีความพิเศษอย่างหนึ่งคือ พัลส์ที่ตรวจวัดได้มีความเข้มแรงกับเบาสลับกัน นั่นแสดงว่าลำคลื่นวิทยุที่ส่องมายังโลกมาจากขั้วเหนือครั้งหนึ่งและขั้วใต้ครั้งหนึ่ง  การที่พัลซาร์จะแสดงสมบัติเช่นนี้ได้จะต้องมีแกนหมุนตั้งฉากหรือเกือบตั้งฉากกับแกนแม่เหล็กภายใน พัลซาร์ที่มีลักษณะเช่นนี้มีเพียงประมาณ เปอร์เซ็นต์ของพัลซาร์ทั้งหมดเท่านั้น ในเมื่อพัลส์ที่วัดได้จากพัลซาร์ดวงนี้เกิดจากสองขั้วสลับกัน นั่นแสดงว่าคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวก็ต้องนานเป็นสองเท่าคาบของพัลส์ด้วย นั่นคือ 6.4 ชั่วโมง

ภาพแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุชื่อ แอสแคป เจ-1839-0756 (ASKAP J1839-0756) ในจินตนาการของศิลปิน  (จาก James Josephides)


เกิดพัลซาร์แบบนี้ขึ้นมาได้อย่างไร? ไม่ควรมีพัลซาร์ที่มีคาบยาวขนาดนี้ 

เป็นไปได้ไหมว่าวัตถุต้นกำเนิดจะเป็นดาวแม่เหล็กดาวแม่เหล็ก หรืออีกชื่อหนึ่งคือ แมกนิตาร์ เป็นดาวนิวตรอนชนิดหนึ่งที่มีสนามแม่เหล็กรุนแรงกว่าปรกติ ดาวแม่เหล็กแผ่คลื่นวิทยุด้วยกลไกต่างไปจากดาวนิวตรอน จึงมีความเป็นไปได้ที่อาจส่งคลื่นวิทยุออกมาได้แม้จะมีอัตราการหมุนช้า อย่างไรก็ตาม แม้จะเป็นดาวนิวตรอนชนิดพิเศษ แต่ดาวแม่เหล็กก็ยังมีขีดจำกัดอยู่ดี ดาวแม่เหล็กส่วนใหญ่ก็ยังมีคาบการหมุนอยู่ในระดับวินาที ไม่ใช่เป็นชั่วโมง มีดาวแม่เหล็กเพียงดวงเดียวเท่านั้นที่มีคาบยาวเป็นชั่วโมง คือ อี 161348-5055 (1E 161348-5055) ซึ่งมีคาบ 6.67 ชั่วโมง อย่างไรก็ตามดาวแม่เหล็กดวงนี้แผ่เพียงรังสีเอกซ์เท่านั้น ไม่มีคลื่นวิทยุ

นักดาราศาสตร์บางคนมองไปถึงความเป็นไปได้ที่วัตถุต้นกำเนิดแอสแคป เจ 1839-0756 อาจเป็นอย่างอื่นที่ไม่ใช่ดาวนิวตรอน เช่น ดาวแคระขาว

ดาวแคระขาวเป็นซากของดาวฤกษ์ที่สิ้นอายุขัยแล้วเช่นเดียวกับดาวนิวตรอน แต่ดาวแคระขาวเป็นซากที่เกิดจากดาวฤกษ์ที่มีมวลไม่มากนัก ดวงอาทิตย์ของเราเมื่อสิ้นอายุขัยก็จะกลายเป็นดาวแคระขาวเช่นกัน

ดาวแคระขาวมีคาบการหมุนช้ากว่าดาวนิวตรอนมาก แต่ก็ไม่เคยพบว่ามีดาวแคระขาวเดี่ยวดวงใดที่มีพัลส์ของคลื่นวิทยุออกมา นอกจากนี้การสำรวจท้องฟ้าบริเวณดังกล่าวในย่านความถี่อื่นก็ยังไม่เคยพบว่ามีดาวแคระขาวอยู่

ณ ขณะนี้ เรื่องของแอสแคป เจ 1839-0756 ก็ยังคงเป็นปริศนาที่ยังแก้ไม่ได้ ทั้งเรื่องวัตถุต้นกำเนิดของพัลซาร์นี้คืออะไร กำเนิดพัลส์ออกมาด้วยความถี่ยาวมากอย่างนี้ได้อย่างไร แต่ไม่ว่าวัตถุนี้จะเป็นชนิดใด แน่นอนว่าวัตถุดวงนี้ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องกลับไปทบทวนถึงความเข้าใจเกี่ยวกับดาวฤกษ์และพัลซาร์อีกครั้ง ตำราเรียนอาจถึงเวลาต้องเขียนกันใหม่อีกครั้ง