การเอ็กซ์เรย์ระเบิดของดาวแคระขาวที่จับภาพได้เป็นครั้งแรก

เมื่อดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์ของเราใช้เชื้อเพลิงจนหมด พวกมันจะหดตัวกลายเป็นดาวแคระขาว บางครั้งดาวที่ตายไปแล้วก็ลุกเป็นไฟอีกครั้งในการระเบิดที่ร้อนจัดและทำให้เกิดลูกไฟของรังสีเอกซ์

ขณะนี้ทีมวิจัยสามารถสังเกตการระเบิดของแสงเอ็กซ์เรย์ดังกล่าวได้เป็นครั้งแรก

Ole König จากสถาบันดาราศาสตร์แห่ง FAU อธิบายว่า “มันเป็นเรื่องบังเอิญที่โชคดีในระดับหนึ่ง” นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อธิบาย “แสงเอ็กซ์เรย์เหล่านี้ใช้เวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงและแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทำนาย แต่เครื่องมือสังเกตการณ์จะต้องชี้ไปที่การระเบิดโดยตรงในเวลาที่เหมาะสม

เครื่องมือในกรณีนี้คือกล้องโทรทรรศน์

เอ็กซ์เรย์ eROSITA ซึ่งปัจจุบันอยู่ห่างจากโลกหนึ่งล้านครึ่งและได้ทำการสำรวจท้องฟ้าเพื่อหารังสีเอกซ์แบบอ่อนตั้งแต่ปี 2019

เมื่อวันที่ 7 กรกฎาคม 2020 บริษัทได้ตรวจวัดการแผ่รังสีเอกซ์อย่างแรงในบริเวณท้องฟ้าซึ่งก่อนหน้านี้ไม่เด่นชัดนักเมื่อสี่ชั่วโมงก่อน เมื่อกล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์สำรวจตำแหน่งเดียวกันบนท้องฟ้าสี่ชั่วโมงต่อมา รังสีก็หายไป ตามด้วยแฟลชเอ็กซ์เรย์ที่ก่อนหน้านี้เปิดรับแสงมากเกินไปที่กึ่งกลางของเครื่องตรวจจับจะต้องใช้เวลาน้อยกว่าแปดชั่วโมง

การระเบิดด้วยรังสีเอกซ์เช่นนี้ได้รับการทำนายโดยการวิจัยเชิงทฤษฎีเมื่อกว่า 30 ปีที่แล้ว แต่ยังไม่เคยมีการสังเกตพบโดยตรงมาจนถึงขณะนี้ ลูกไฟของรังสีเอกซ์เหล่านี้เกิดขึ้นบนพื้นผิวของดาวฤกษ์ซึ่งเดิมมีขนาดเทียบได้กับดวงอาทิตย์ ก่อนที่จะใช้เชื้อเพลิงส่วนใหญ่ที่ทำจากไฮโดรเจนและต่อมาเป็นฮีเลียมที่อยู่ลึกเข้าไปในแกนกลางของพวกมัน

ที่เกี่ยวข้อง: นักวิทยาศาสตร์ค้นพบที่มาของเนินทรายที่สวยงามบน Icy Moon ของดาวพฤหัสบดี

ซากศพของดาวเหล่านี้หดตัวจนเหลือ

 “ดาวแคระขาว” ซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกับโลก แต่มีมวลที่สามารถเทียบได้กับดวงอาทิตย์ของเรา Jörn Wilms อธิบาย “วิธีหนึ่งในการนึกภาพสัดส่วนเหล่านี้คือการคิดว่าดวงอาทิตย์มีขนาดเท่ากับแอปเปิ้ล ซึ่งหมายความว่าโลกจะมีขนาดเท่ากับหัวเข็มหมุดที่โคจรรอบแอปเปิลในระยะ 10 เมตร”

ศพของดาวคล้ายอัญมณี

ในทางกลับกัน หากคุณจะลดขนาดแอปเปิลให้มีขนาดเท่าหัวเข็มหมุด อนุภาคขนาดเล็กนี้จะคงน้ำหนักของแอปเปิลไว้ค่อนข้างมาก “สสารหนึ่งช้อนชาจากด้านในของดาวแคระขาวมีมวลเท่ากันอย่างง่ายดายกับรถบรรทุกขนาดใหญ่” Jörn Wilms กล่าวต่อ เนื่องจากดาวฤกษ์ที่ถูกเผาไหม้เหล่านี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยออกซิเจนและคาร์บอน เราจึงสามารถเปรียบเทียบกับเพชรขนาดมหึมาที่มีขนาดเท่ากับโลกที่ลอยอยู่ในอวกาศ วัตถุเหล่านี้ในรูปของอัญมณีล้ำค่านั้นร้อนมากจนเรืองแสงเป็นสีขาว อย่างไรก็ตาม รังสีอ่อนมากจนยากต่อการตรวจจับจากโลก

ลองดู: NASA พัฒนา ‘Lunar Backpack’ เพื่อช่วยเหลือ New Moon Explorers

เว้นแต่ดาวแคระขาวจะอยู่ข้างดาวฤกษ์ที่ยังลุกไหม้อยู่ นั่นคือเมื่อดาวแคระขาวที่มีแรงโน้มถ่วงดึงดูดมหาศาลดึงไฮโดรเจนออกจากเปลือกของดาวข้างเคียง

Jörn Wilms นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ FAU

 อธิบาย “ในเวลาที่ไฮโดรเจนนี้สามารถสะสมเป็นชั้นหนาเพียงไม่กี่เมตรบนพื้นผิวดาวแคระขาว ในชั้นนี้ แรงดึงดูดมหาศาลจะสร้างแรงกดดันมหาศาลซึ่งยิ่งใหญ่มากจนทำให้ดาวฤกษ์ลุกไหม้อีกครั้ง ในปฏิกิริยาลูกโซ่ ในไม่ช้าก็เกิดการระเบิดครั้งใหญ่ในระหว่างที่ชั้นของไฮโดรเจนถูกเป่าออก การแผ่รังสีเอกซ์ของการระเบิดในลักษณะนี้คือสิ่งที่กระทบกับเครื่องตรวจจับของ eROSITA เมื่อวันที่ 7 กรกฎาคม 2020 ทำให้เกิดภาพที่เปิดรับแสงมากเกินไป

เพิ่มเติม: หลุมดำใจกลางกาแลคซี่ของเราถูกถ่ายขึ้นเป็นครั้งแรก

“การใช้การคำนวณแบบจำลองที่เราวาดขึ้นในตอนแรกในขณะที่สนับสนุนการพัฒนาเครื่องมือเอ็กซ์เรย์ เราสามารถวิเคราะห์ภาพที่เปิดรับแสงมากเกินไปในรายละเอียดเพิ่มเติมในระหว่างกระบวนการที่ซับซ้อนเพื่อให้ได้มุมมองเบื้องหลังการระเบิดของดาวแคระขาว หรือโนวา” Jörn Wilms อธิบาย

จากผลการวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสารNatureดาวแคระขาวมีมวลรอบดวงอาทิตย์ของเรา จึงมีขนาดค่อนข้างใหญ่ การระเบิดทำให้เกิดลูกไฟที่มีอุณหภูมิประมาณ 327,000 องศา ทำให้ร้อนกว่าดวงอาทิตย์ประมาณหกสิบเท่า

เนื่องจากโนวาเหล่านี้หมดเชื้อเพลิงอย่างรวดเร็ว มันจึงเย็นลงอย่างรวดเร็วและการแผ่รังสีเอกซ์จะอ่อนลงจนกระทั่งในที่สุดก็กลายเป็นแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งมาถึงโลกหลังจากการตรวจจับ eROSITA ครึ่งวันและสังเกตได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ออปติคัล

Ole König อธิบายว่า “ดาวที่ดูเหมือนสว่างไสวได้ปรากฏขึ้น ซึ่งจริงๆ แล้วเป็นแสงที่มองเห็นได้จากการระเบิด และสว่างมากจนสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าบนท้องฟ้ายามค่ำคืน” ดูเหมือนว่า “ดาวดวงใหม่” เช่นดาวดวงนี้เคยถูกพบเห็นในอดีตและถูกตั้งชื่อว่า “โนวา สเตลลา” หรือ “ดาวดวงใหม่” เนื่องจากลักษณะที่ไม่คาดคิดของพวกมัน

Credit : แทงบอล