สมาคมดาราศาสตร์ไทย

พบครั้งแรก ซูเปอร์โนวาแบบระเบิดซ้อนสองครั้ง

พบครั้งแรก ซูเปอร์โนวาแบบระเบิดซ้อนสองครั้ง

6 ก.ค. 2568
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ซูเปอร์โนวาเป็นการระเบิดอย่างรุนแรงของดาวฤกษ์ หลังการระเบิด เนื้อดาวส่วนใหญ่จะกระจัดกระจายออกไปหมด เหลือเพียงแก่นกลางที่อาจกลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ

ซูเปอร์โนวายังมีแยกย่อยอีกหลายชนิด บางชนิดที่อยู่ในระบบดาวคู่ก็จะมีกลไกต่างออกไป ในระบบดาวคู่ ซึ่งหมายถึงมีดาวฤกษ์สองดวงโคจรรอบกัน แล้วหนึ่งในนั้นอยู่ในสภาพดาวแคระขาว หากดาวทั้งสองโคจรอยู่ใกล้กันมากพอ มวลของดาวดวงหนึ่งจะไหลข้ามแดนไปพอกพูนให้แก่ดาวแคระขาว เป็นการเติมสสารให้ดาวแคระขาวอย่างช้า ๆ จนกระทั่งมวลของดาวแคระขาวเพิ่มมากจนถึงขีดจำกัดจันทรเสขร (Chandrasekhar's limit) ซึ่งมีค่าประมาณ 1.4 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ดาวแคระขาวก็จะระเบิดออกเป็นซูเปอร์โนวาได้เช่นกัน ซูเปอร์โนวาแบบนี้มีชื่อเรียกว่า ซูเปอร์โนวาชนิด เอ 

ซูเปอร์โนวาที่ระเบิดสองครั้ง ภาพจากกล้องวีแอลที (จาก ESO)

ซูเปอร์โนวาชนิด เอ มีบทบาทสำคัญต่อการศึกษาวิวัฒนาการของเอกภพ ธาตุเหล็กราวครึ่งหนึ่งของเอกภพมาจากซูเปอร์โนวาชนิดนี้  เป็นเครื่องมือสำคัญที่นักดาราศาสตร์ใช้วัดระยะทางของดาราจักร ซึ่งข้อมูลด้านนี้นำไปสู่การศึกษาด้านพลังงานมืด 

แม้จะเข้าใจถึงความสำคัญและศึกษาซูเปอร์โนวาชนิด เอ มามาก แต่นักดาราศาสตร์ก็ยังไม่ทราบถึงรายละเอียดของกระบวนการที่ทำให้เกิดการระเบิดขึ้น ปริศนาข้อหนึ่งเกี่ยวกับซูเปอร์โนวาชนิดนี้ก็คือ พบว่าซูเปอร์โนวาบางดวงระเบิดก่อนที่มวลจะไปถึงขีดจำกัดจันทรเสขร

ซากซูเปอร์โนวา เอสเอ็นอาร์ 0509-67.5 (SNR 0509-67.5) แสดงถึงชั้นเปลือกของแคลเซียมซ้อนกันสองวง เป็นหลักฐานชัดเจนที่ว่าเกิดจากการระเบิดสองครั้ง
 (จาก ESO/P. Das et al., Nature Astronomy, 2025)


ในการไขปริศนาข้อนี้ นักดาราศาสตร์ได้สร้างแบบจำลองใหม่ขึ้นมาเพื่ออธิบายว่าเหตุใดดาวแคระขาวจึงระเบิดขึ้นได้ทั้งที่มีมวลต่ำกว่าขีดจำกัดจันทรเสขร แบบจำลองนี้เรียกว่าแบบจำลองระเบิดซ้อน แบบจำลองนี้แสดงว่า เมื่อดาวแคระขาวสะสมฮีเลียมที่พื้นผิวมากจนถึงระดับที่ระเบิด การระเบิดส่งคลื่นกระแทกทั้งออกมาข้างนอกและกระแทกเข้าข้างใน การกระแทกเข้าด้านในทำให้แก่นดาวที่เป็นคาร์บอนกับออกซิเจนถูกบีบอัด หากการกระแทกนี้แรงมากพอ จะกระตุ้นให้เกิดการระเบิดอีกครั้งที่แก่นของดาว ซูเปอร์โนวาประเภทนี้จึงเป็นการระเบิดซ้อนสองครั้ง ครั้งแรกเกิดจากเปลือกฮีเลียมระเบิด ซึ่งเกิดขึ้นได้ที่ระดับมวลต่ำกว่าขีดจำกัดจันทรเสขร และครั้งที่สองเกิดจากคลื่นกระแทกจากแก่นดาว

แม้แบบจำลองนี้จะอธิบายถึงปัญหาเรื่องมวลได้ แต่ก็ยังเป็นแค่ทฤษฎี เพราะยังขาดหลักฐานเชิงประจักษ์ นักดาราศาสตร์จึงพยายามเสาะหาร่องรอยของการระเบิดซ้อนในซากซูเปอร์โนวาหลายแห่งเพื่อมาสนับสนุนทฤษฎีนี้ ร่องรอยดังกล่าวจะปรากฏในรูปของชั้นเปลือกของแคลเซียมล้อมรอบซากซูปเปอร์โนวาชนิด เอ ที่ซ้อนกันสองชั้น 


ในที่สุดความพยายามของนักดาราศาสตร์ก็เป็นผล นักดาราศาสตร์คณะหนึ่งที่นำโดยนักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์ในแคนเบอร์รา ออสเตรเลีย ได้ใช้อุปกรณ์มิวส์ (MUSE--Multi-Unit Spectroscopic Explorer) ของกล้องวีแอลทีสำรวจซากซูเปอร์โนวาที่ชื่อ เอสเอ็นอาร์ 0509-67.5 (SNR 0509-67.5) ซากซูเปอร์โนวาแห่งนี้อยู่ในดาราจักรเมฆมาเจลันใหญ่ ห่างจากโลก 160,000 ปีแสง นักดาราศาสตร์พบชั้นเปลือกของแคลเซียม 15 ซ้อนกันสองวงจริง ๆ และยังพบชั้นเปลือกของกำมะถัน 12 อีกชั้นหนึ่งด้วย

การค้นพบครั้งนี้เป็นการสนับสนุนว่าดาวแคระขาวอาจระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาในขณะที่ยังมีมวลต่ำกว่าขีดจำกัดจันทรเสขรได้จริง และการระเบิดซ้อนของซูเปอร์โนวาก็เกิดขึ้นได้จริง การค้นพบนี้มีความสำคัญมาก เพราะช่วยอธิบายปริศนาหลายเรื่องเกี่ยวกับซูเปอร์โนวา ทั้งรูปแบบสเปกตรัมและความสว่างของซูเปอร์โนวาชนิด เอที่หลากหลาย และยังอธิบายได้ว่าเหตุใดจึงมีการพบซูเปอร์โนวาที่มีเกิดจากดาวแคระขาวที่มวลต่าง ๆ กันด้วย

ที่มา: