ในอดีตที่ผ่านมา การเฝ้าสังเกตช่วงเวลาการเกิดเหตุการณ์ดังกล่าวอย่างละเอียดเป็นเรื่องที่ทำได้ยาก เนื่องจากเป็นเรื่องยากที่จะตรวจพบการเกิดซูเปอร์โนวาได้ทันพอที่จะมีเวลาปรับกล้องโทรทรรศน์เล็งไปที่จุดเกิดเหตุการณ์ได้ และถึงแม้จะทำได้ในบางครั้ง ดาวฤกษ์ที่ระเบิดก็อยู่ห่างไกลเกินไป
ดังนั้น เมื่อซูเปอร์โนวา 2024ggi ระเบิดขึ้นเมื่อวันที่ 10 เมษายน 2567 ในกาแล็กซีชนิดกังหัน NGC 3621 ที่อยู่ใกล้เคียงโลกพอสมควร โดยอยู่ห่างออกไปราว 22 ล้านปีแสง ในกลุ่มดาวงูไฮดรา นักดาราศาสตร์หยางอี้จากมหาวิทยาลัยชิงหวาในปักกิ่ง ก็รู้ในทันทีว่าเขาต้องดำเนินการเพื่อให้ทันเก็บภาพและข้อมูล
เขากับทีมนักวิจัยนานาชาติจากจีน ยุโรป ตะวันออกกลาง และสหรัฐอเมริกา ได้ขอเวลาการใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่พิเศษ (VLT) ที่หอดูดาวซีกฟ้าใต้แห่งยุโรป (ESO) ในชิลีอย่างรวดเร็ว เพื่อสังเกตการณ์ซูเปอร์โนวาครั้งนี้
ในเวลาเพียง 26 ชั่วโมง หลังจากที่มีการค้นพบซูเปอร์โนวา โดยกล้องของระบบแจ้งเตือนครั้งสุดท้ายต่อผลกระทบจากวัตถุใกล้โลก (ATLAS) ทั่วโลก กล้อง VLT ก็เริ่มเก็บภาพและถ่ายทอดข้อมูล
“การสังเกตการณ์ครั้งแรกของ VLT จับภาพช่วงที่สสารที่เร่งความเร็วจากการระเบิดใกล้ศูนย์กลางของดาวฤกษ์ พุ่งทะลุผ่านพื้นผิวของดาว” ดีทริช บาเด หนึ่งในทีมงานของ ESO กล่าวในแถลงการณ์ “ในเวลาไม่กี่ชั่วโมง ก็สามารถสังเกตการณ์รูปทรงและโครงสร้างเชิงเรขาคณิตของดาวและการระเบิดได้พร้อมกัน”
ดาวฤกษ์ที่เกิดซูเปอร์โนวาเป็นดาวยักษ์ใหญ่แดงมวลมหาศาล ซึ่งมีมวลระหว่าง 12 ถึง 15 เท่าของดวงอาทิตย์ของเรา ดาวฤกษ์เหล่านี้จะดับหรือ “ตาย” เมื่อมันไม่สามารถสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในแกนกลางได้อีกต่อไป ทำให้แกนกลางยุบตัวลงด้วยแรงโน้มถ่วงกลายเป็นดาวนิวตรอน (ซากที่เหลือจากการระเบิดของซูเปอร์โนวา) โดยชั้นของดาวฤกษ์รอบแกนจะตกลงมากระแทกแกนกลางก่อนจะกระเด้งออกไปด้านนอก ก่อให้เกิดการระเบิดที่ทำให้ดาวฤกษ์แตกสลาย
ระหว่างนั้น ดาวฤกษ์ที่กำลังถูกฉีกออกจากภายในสู่ภายนอก จะเริ่มสว่างจ้าขึ้นอย่างมาก แต่เนื่องจากดาวยักษ์ใหญ่แดงมีขนาดใหญ่มาก โดยมีรัศมี 250 ล้านกิโลเมตร หรือ 500 เท่าของรัศมีดวงอาทิตย์ จึงใช้เวลาประมาณหนึ่งวันกว่าที่คลื่นกระแทกนี้จะทะลุผ่านพื้นผิวที่มองเห็นได้
นี่คือช่วงเวลาที่หยาง บาเด และเพื่อนร่วมทีมกำลังรอคอย หากพวกเขาดำเนินการช้ากว่านี้หนึ่งวันก็คงพลาดไป การได้เห็นช่วงเวลาขณะคลื่นกระแทกทะลุออกมามีความสำคัญอย่างยิ่ง ในการทำความเข้าใจว่าดาวฤกษ์ระเบิดตัวเองได้อย่างไร
แม้ว่าเราจะมองเห็นซูเปอร์โนวาเป็นเพียงจุดแสงเล็กๆ แต่โพลาไรเซชันของแสง (ปรากฏการณ์การแทรกสอดและเลี้ยวเบนของแสง) นั้น ได้ให้เบาะแสเกี่ยวกับรูปทรงเชิงเรขาคณิตของลักษณะการทะลุออกมาของคลื่นกระแทก กล่าวคือใช้การวิเคราะห์โพลาไรเซชันของแสง จนได้ข้อมูลออกมาเพื่อจำลองภาพของการระเบิดและคลื่นกระแทก
ทีมงานได้ใช้เครื่องมือแยกแสงหรือสเปกโตรกราฟ FORS2 ของ VLT พร้อมเทคนิคการสังเกตที่เรียกว่า สเปกโตรโพลาไรเมตรี (Spectropolarimetry) เพื่อวัดการโพลาไรเซชันของแสงในครั้งนี้
“สเปกโตรโพลาไรเมตรีให้ข้อมูลเกี่ยวกับรูปทรงเรขาคณิตของการระเบิด ที่การสังเกตการณ์ประเภทอื่นให้ไม่ได้ เนื่องจากสเกลของมุมเล็กเกินไป” หวังหลี่ฟาน จากมหาวิทยาลัย Texas A&M ซึ่งเป็นหนึ่งในทีมงานกล่าว
ข้อมูลจากการวัดแสดงให้เห็นว่า รูปร่างของการระเบิดที่ทะลุออกมานั้น เหมือนถูกทำให้แบนลงไป คล้ายผลมะกอกหรือองุ่น อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือ ลักษณะการระเบิดได้กระจายออกไปอย่างสมมาตร และยังคงเป็นเช่นนั้นแม้เมื่อมันชนกับวงของสสารรอบดาว
การค้นพบนี้จะช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถตัดแบบจำลองบางอย่างออกไป และสนับสนุนแบบจำลองอื่นๆ ที่อธิบายถึงสิ่งที่ขับเคลื่อนคลื่นกระแทกในการระเบิดซูเปอร์โนวา กล่าวคือ มีแบบจำลองบางแบบที่ชี้ให้เห็นว่า คลื่นกระแทกสามารถรับพลังงานได้จากการดูดซับอนุภาคแปลกๆ ที่เรียกว่า นิวทริโน หรือ “อนุภาคผี” ขณะที่มันเดินทางออกจากแกนกลางไปยังพื้นผิวของดาวฤกษ์ อย่างไรก็ตาม การดูดซับนิวทริโนน่าจะนำไปสู่การระเบิดที่มีความไม่สมมาตรสูง ซึ่งไม่ใช่ในกรณีนี้
ทีมงานของหยางเสนอว่า การระเบิดซูเปอร์โนวาแบบไม่สมมาตร บางครั้งที่เกิดขึ้นในระยะหลัง อาจเป็นเพราะสนามแม่เหล็กอันทรงพลังได้สร้างรูปทรงที่ไม่สมมาตร มากกว่าจะเป็นเพราะนิวทริโน
สำหรับผลการศึกษาและค้นพบที่ได้จากการสังเกตการณ์การระเบิดซูเปอร์โนวา 2024ggi นี้ ได้รับการเผยแพร่ในวารสาร Science Advances เมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายนที่ผ่านมา และมีเอกสารเผยแพร่บนเว็บไซต์ของ ESO แล้ว
ที่มา : space.com
เครดิตภาพ : eso.org
