ดาวนิวตรอน ซากดาวที่อัดแน่นด้วยความพิศวง

เคยสงสัยหรือไม่ว่าเมื่อดาวฤกษ์ดวงใหญ่สิ้นอายุขัยแล้วจะเกิดอะไรขึ้น? คำตอบหนึ่งที่น่าทึ่งคือ การกำเนิดของ ดาวนิวตรอน (neutron star) ซึ่งเป็นหนึ่งในวัตถุที่แปลกประหลาดและมีความหนาแน่นสูงที่สุดเท่าที่จักรวาลเคยสร้างมา เป็นซากที่เหลือจากการระเบิดของดาวฤกษ์มวลมหาศาล และเป็นบทสรุปของวัฏจักรชีวิตดาวฤกษ์ที่น่าทึ่งไม่แพ้กัน

ดาวนิวตรอนถือกำเนิดขึ้นจาก ซูเปอร์โนวา (supernova) ซึ่งเป็นการระเบิดครั้งสุดท้ายของดาวฤกษ์มวลมากที่สิ้นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เมื่อแรงดันภายในที่เคยต่อต้านแรงโน้มถ่วงหมดลง แกนกลางของดาวจะยุบตัวลงอย่างรวดเร็วและรุนแรง แรงโน้มถ่วงที่มหาศาลนี้จะบีบอัดโปรตอนและอิเล็กตรอนเข้าด้วยกันจนกลายเป็นอนุภาคไร้ประจุที่เรียกว่า นิวตรอน (neutron) และดาวทั้งดวงก็จะกลายเป็นวัตถุที่ประกอบไปด้วยนิวตรอนทั้งหมดอย่างแท้จริง

ลักษณะเฉพาะของดาวนิวตรอน

สิ่งที่น่าทึ่งที่สุดของดาวนิวตรอนคือ ความหนาแน่น ของมัน ลองจินตนาการว่าวัตถุที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราถึง 1.3-2 เท่า ถูกบีบอัดให้อยู่ในลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงประมาณ 20 กิโลเมตรเท่านั้น นั่นหมายความว่าช้อนชาเพียงหนึ่งช้อนของสารจากดาวนิวตรอนอาจมีน้ำหนักมหาศาลถึงหลายพันล้านตันเลยทีเดียว

นอกจากความหนาแน่นแล้ว ดาวนิวตรอนยังมีคุณสมบัติที่โดดเด่นอีกหลายประการ ได้แก่

• การหมุนรอบตัวเองที่รวดเร็ว
  ในขณะที่แกนกลางของดาวฤกษ์ยุบตัวลง มันจะได้รับโมเมนตัมเชิงมุม (angular momentum) ทำให้เกิดการหมุนที่รวดเร็วอย่างเหลือเชื่อ บางดวงหมุนได้มากถึงหลายร้อยรอบในหนึ่งวินาที และการหมุนนี้เองที่ทำให้เกิดการแผ่รังสีออกมาจากขั้วแม่เหล็กของดาวนิวตรอน
• สนามแม่เหล็กที่ทรงพลัง
  ดาวนิวตรอนมีสนามแม่เหล็กที่รุนแรงกว่าสนามแม่เหล็กของโลกถึงหลายล้านล้านเท่า พลังงานจากสนามแม่เหล็กนี้เป็นสาเหตุที่ทำให้ดาวนิวตรอนบางดวงเปล่งรังสีในรูปแบบของลำแสงที่ส่องวาบคล้ายประภาคาร ซึ่งเราเรียกดาวนิวตรอนประเภทนี้ว่า พัลซาร์ (pulsar)

ความสำคัญในทางดาราศาสตร์

การศึกษาดาวนิวตรอนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อนักดาราศาสตร์ เนื่องจากมันเป็นห้องทดลองตามธรรมชาติที่ช่วยให้เราเข้าใจฟิสิกส์ในสภาพแวดล้อมสุดขีดที่เราไม่สามารถจำลองขึ้นได้บนโลก การสังเกตการณ์ดาวนิวตรอนช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ (Theory of General Relativity) รวมถึงความเข้าใจเกี่ยวกับสถานะของสสารในภาวะที่มีความหนาแน่นและแรงดันสูงที่สุดในจักรวาล

ดาวนิวตรอนเป็นเครื่องย้ำเตือนเราถึงจุดจบอันน่าอัศจรรย์ของดาวฤกษ์ และยังเป็นหน้าต่างบานสำคัญที่เปิดเผยความลับอันยิ่งใหญ่ของเอกภพ หากเราลองมองขึ้นไปบนท้องฟ้ายามค่ำคืน ดาวฤกษ์ที่กำลังส่องประกายอยู่นั้น อาจมีอนาคตที่น่าทึ่งเกินจินตนาการรออยู่ก็เป็นได้