นักดาราศาสตร์ประสบความสำเร็จครั้งสำคัญในการถ่ายภาพการปะทุของดาวฤกษ์ที่รู้จักกันในชื่อ โนวา (Novae) ในช่วงเวลาเพียงไม่กี่วันหลังจากการระเบิด และด้วยรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน การค้นพบที่ก้าวหน้าครั้งนี้เป็นหลักฐานโดยตรงที่ชี้ว่าการระเบิดของดาวฤกษ์เหล่านี้มีความซับซ้อนมากกว่าที่เคยคาดคิด โดยมีวัสดุพุ่งออกมาหลายทิศทาง และในบางกรณี วัสดุที่ถูกขับออกมาก็เกิดความล่าช้าอย่างน่าทึ่ง
งานวิจัยระดับนานาชาติที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy ได้ใช้เทคนิคที่ล้ำสมัยที่เรียกว่า อินเตอร์เฟอโรเมทรี (Interferometry) ณ ศูนย์ดาราศาสตร์ความละเอียดเชิงมุมสูง (CHARA Array) ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ซึ่งเป็นวิธีการเดียวกับที่ใช้ในการถ่ายภาพหลุมดำใจกลางกาแล็กซีของเรา เทคนิคนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถรวมแสงจากกล้องโทรทรรศน์หลายตัวเข้าด้วยกัน ทำให้ได้ภาพที่มีความละเอียดคมชัดสูงมากพอที่จะจับภาพการปะทุที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วได้โดยตรง
เดิมที นักดาราศาสตร์ทำได้เพียงอนุมานถึงช่วงเริ่มต้นของการปะทุเหล่านี้อย่างอ้อม ๆ เนื่องจากวัสดุที่ขยายตัวออกมาปรากฏเป็นเพียงจุดแสงเดียวที่ไม่สามารถแยกรายละเอียดได้ แต่ภาพใหม่นี้ช่วยให้เห็นภาพระยะใกล้ของวิธีการที่วัสดุถูกขับออกมาจากดาวฤกษ์ในระหว่างการระเบิด
ศาสตราจารย์อีเลียส ไอดิ หัวหน้าทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเท็กซัสเทคเปรียบเทียบว่า “การสังเกตการณ์เหล่านี้ทำให้เราสามารถเฝ้าดูการระเบิดของดาวฤกษ์แบบเรียลไทม์ ซึ่งเป็นสิ่งที่ซับซ้อนและเคยถูกมองว่าเป็นเรื่องที่ทำได้ยากอย่างยิ่ง แทนที่จะเห็นเพียงแสงวาบง่าย ๆ เรากำลังเปิดเผยความซับซ้อนที่แท้จริงของการระเบิดเหล่านี้ มันเหมือนกับการเปลี่ยนจากภาพขาวดำที่เป็นเม็ดเล็ก ๆ ไปสู่วิดีโอความละเอียดสูงเลยทีเดียว”
ปรากฏการณ์โนวา (ตามศัพท์บัญญัติของราชบัณฑิตยสถานคือ ดาวโนวา) เกิดขึ้นเมื่อดาวแคระขาว (White Dwarf) ซึ่งเป็นซากดาวฤกษ์ที่มีความหนาแน่นสูง เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบหนีไม่หยุด (runaway nuclear reaction) หลังจากที่มันขโมยสสารจากดาวฤกษ์คู่ที่โคจรอยู่รอบ ๆ
การเปิดเผยให้เห็นว่าสสารที่ถูกขับออกมา (ejecta) พุ่งออกไปอย่างไรและมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรนั้น มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจว่า คลื่นกระแทก (shock waves) ก่อตัวขึ้นในโนวาได้อย่างไร ซึ่งคลื่นกระแทกเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันว่าสามารถสร้างการแผ่รังสีพลังงานสูง เช่น รังสีแกมมา (Gamma-rays)
กล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีแกมมาเฟอร์มี (NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope) ขององค์การนาซา เป็นเครื่องมือสำคัญในการค้นพบความเชื่อมโยงนี้ โดยตรวจพบการปล่อยรังสีแกมมาพลังงานสูงจากโนวามากกว่า 20 ดวงในช่วง 15 ปีแรกของการปฏิบัติงาน ซึ่งเป็นการยืนยันว่าการระเบิดเหล่านี้คือ แหล่งกำเนิดรังสีแกมมาในกาแล็กซีและเป็นห้องปฏิบัติการธรรมชาติสำหรับการศึกษาฟิสิกส์ของคลื่นกระแทกและการเร่งอนุภาค
ทีมวิจัยได้ถ่ายภาพโนวาที่ปะทุในปี 2021 สองดวง ซึ่งมีลักษณะที่แตกต่างกันอย่างมาก คือ
1. โนวา V1674 เฮอร์คิวลิส (Nova V1674 Herculis) เป็นหนึ่งในการระเบิดที่รวดเร็วที่สุดเท่าที่เคยบันทึกมา โดยสว่างขึ้นและจางลงในเวลาเพียงไม่กี่วัน ภาพถ่ายเผยให้เห็นการไหลออกของก๊าซที่แตกต่างกันถึงสองทิศทางและตั้งฉากกัน ซึ่งเป็นหลักฐานที่แสดงให้เห็นว่าการระเบิดนั้นเกิดจากการปะทะกันของการขับสสารหลายครั้ง ที่น่าทึ่งคือ การไหลออกที่เพิ่งเกิดขึ้นใหม่เหล่านี้ปรากฏในภาพในขณะที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเฟอร์มีก็ตรวจพบรังสีแกมมาพลังงานสูงด้วย ซึ่งเชื่อมโยงการปล่อยรังสีที่เกิดจากคลื่นกระแทกเข้ากับการปะทะกันของการไหลออกโดยตรง
2. โนวา V1405 แคสซิโอเปีย (Nova V1405 Cassiopeiae) มีวิวัฒนาการที่ช้ากว่ามาก และที่น่าประหลาดใจคือ มันกักเก็บชั้นนอกของตัวเองไว้ได้นานกว่า 50 วัน ก่อนที่จะขับออกมาในที่สุด ซึ่งเป็นหลักฐานที่ชัดเจนเป็นครั้งแรกของการขับสสารออกล่าช้า เมื่อวัสดุถูกขับออกมาในที่สุด ก็ทำให้เกิดคลื่นกระแทกใหม่ ซึ่งผลิตรังสีแกมมาที่กล้องโทรทรรศน์เฟอร์มีตรวจพบได้อีกครั้ง
ผลลัพธ์เหล่านี้ไม่เพียงแต่เผยให้เห็นถึงความซับซ้อนที่ไม่คาดคิดในการปะทุของโนวาเท่านั้น แต่ยังช่วยอธิบายคลื่นกระแทกอันทรงพลังที่ก่อให้เกิดรังสีพลังงานสูงอีกด้วย
การค้นพบนี้ ท้าทายมุมมองที่มีมาอย่างยาวนานที่เชื่อว่าการปะทุของโนวาเป็นเพียงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นอย่างฉับพลันเพียงครั้งเดียว แต่กลับชี้ให้เห็นถึงเส้นทางการขับสสารที่หลากหลาย รวมถึงการไหลออกหลายทิศทางและการปลดปล่อยเปลือกนอกที่ล่าช้า ซึ่งกำลังปรับเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการระเบิดเหล่านี้
ข้อมูลอ้างอิง: Phys.org
- Close-up images show how stars explode in real time
