เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้บันทึกแสงความยาวคลื่นมิลลิเมตรจากการระเบิดที่รุนแรงซึ่งเกิดจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนกับดาวดวงอื่น
นำโดยมหาวิทยาลัย Northwestern และมหาวิทยาลัย Radboud ในเนเธอร์แลนด์ ทีมงานยังได้ยืนยันด้วยว่าแสงแฟลชนี้เป็นหนึ่งในการระเบิดรังสีแกมมาในระยะสั้นที่มีพลังมากที่สุดเท่าที่เคยพบมา ทิ้งแสงระเรื่อที่สว่างที่สุดครั้งหนึ่งไว้ในบันทึก
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้ค้นพบด้วย Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ซึ่งเป็นหอดูดาวนานาชาติที่ดำเนินการโดย National Radio Astronomy Observatory (NRAO) ของ National Science Foundation ตั้งอยู่ในทะเลทราย Atacama ที่สูงในประเทศชิลี อาร์เรย์ ALMA ประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ 66 ตัว ทำให้เป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ใหญ่ที่สุดในโลก
Wen-fai Fong จาก Northwestern นักวิจัยหลักของโครงการ ALMA กล่าวว่า “การระเบิดของรังสีแกมมาสั้นๆ นี้เป็นครั้งแรกที่เราพยายามสังเกตเหตุการณ์ดังกล่าวกับ ALMA “แสงระยิบระยับสำหรับการถ่ายภาพต่อเนื่องสั้น ๆ นั้นเกิดขึ้นได้ยากมาก ดังนั้นการจับภาพเหตุการณ์ที่สว่างไสวเช่นนี้จึงเป็นเรื่องที่น่าตื่นตาตื่นใจ หลังจากหลายปีที่สังเกตการระเบิดเหล่านี้ การค้นพบที่น่าประหลาดใจนี้ได้เปิดพื้นที่การศึกษาใหม่ เนื่องจากมันกระตุ้นให้เราสังเกตสิ่งเหล่านี้อีกมากมายด้วย ALMA และอาร์เรย์กล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ ในอนาคต”
งานวิจัยนี้จะตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal Letters ฉบับต่อไป
Fong เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่ วิทยาลัยศิลปะและวิทยาศาสตร์ Weinberg ของ Northwestern และเป็นสมาชิกคนสำคัญของ Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) ผู้เขียนร่วมทางตะวันตกเฉียงเหนือ ได้แก่ Alicia Rouco Escorial, Genevieve Schroeder, Jillian Rastinejad, Charles Kilpatrick, Kate Alexander และ Anya Nugent
พลังงานสุดขีด
การระเบิดที่สว่างและมีพลังที่สุดในจักรวาล GRB สามารถปล่อยพลังงานออกมาได้มากกว่าในเวลาไม่กี่วินาทีที่ดวงอาทิตย์ของเราปล่อยออกมาตลอดช่วงชีวิตของมัน ในการศึกษาครั้งใหม่ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้ตรวจสอบ GRB 211106A ซึ่งเป็นของคลาสย่อย GRB ที่รู้จักกันในชื่อการระเบิดรังสีแกมมาในระยะเวลาสั้น รับผิดชอบในการสร้างองค์ประกอบที่หนักที่สุดในจักรวาล เช่น แพลตตินั่มและทองคำ การระเบิดเหล่านี้เป็นผลมาจากการควบรวมของหายนะของระบบดาวคู่ที่มีดาวนิวตรอนอย่างน้อยหนึ่งดวง
“หลังจากสังเกต GRB สั้นๆ มานานนับทศวรรษ เป็นเรื่องน่าทึ่งอย่างยิ่งที่ได้เห็นพลังของการใช้เทคโนโลยีใหม่เหล่านี้เพื่อแกะของขวัญเซอร์ไพรส์จากจักรวาล” — เหวินไฟฟง นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์
“การควบรวมกิจการเหล่านี้เป็นแหล่งคลื่นความโน้มถ่วงที่ดีเยี่ยม ทำให้เป็นแหล่งจักรวาลที่มีผู้ส่งสารหลายสายชั้นนำ ซึ่งสามารถสังเกตได้ด้วยคลื่นความโน้มถ่วงและแสง” Fong กล่าว “ในขณะที่ GRB นี้อยู่นอกช่วงของหอสังเกตการณ์คลื่นโน้มถ่วงในปัจจุบัน เรายังคงสามารถระดมหอสังเกตการณ์หลายแห่งเพื่อจับภาพแสงในความยาวคลื่นมิลลิเมตร วิทยุ และรังสีเอกซ์”
Tanmoy Laskar หัวหน้าทีมวิจัยของมหาวิทยาลัย Radboud กล่าวว่า “การรวมตัวกันเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากการแผ่รังสีคลื่นโน้มถ่วงที่ดึงพลังงานออกจากวงโคจรของดาวคู่ ทำให้ดาวฤกษ์หมุนวนเข้าหากัน” “การระเบิดที่เกิดขึ้นนั้นมาพร้อมกับเครื่องบินไอพ่นที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง เมื่อหนึ่งในไอพ่นเหล่านี้ชี้มาที่โลก เราจะสังเกตชีพจรของรังสีแกมมาสั้น ๆ หรือ GRB ในระยะเวลาสั้น”
ความสำคัญของมิลลิเมตร
GRB ระยะเวลาสั้นมักใช้เวลาเพียงสองสามในสิบของวินาที หลังจากที่จางหายไป นักวิทยาศาสตร์มองหาแสงระเรื่อ ซึ่งเป็นการเปล่งแสงที่เกิดจากปฏิกิริยาของไอพ่นกับก๊าซรอบข้าง ถึงกระนั้น GRB ในระยะสั้นก็ยังตรวจพบได้ยาก ตรวจพบ GRB ในช่วงเวลาสั้นเพียงครึ่งโหลที่ความยาวคลื่นวิทยุ และจนถึงขณะนี้ ยังไม่มีใครตรวจพบในช่วงความยาวคลื่นมิลลิเมตร
“ความยาวคลื่นมิลลิเมตรสามารถบอกเราเกี่ยวกับความหนาแน่นของสภาพแวดล้อมรอบๆ GRB” ชโรเดอร์ ผู้เขียนร่วมด้านการศึกษาและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในกลุ่มวิจัยของ Fong กล่าว “และเมื่อรวมกับรังสีเอกซ์ พวกมันสามารถบอกเราเกี่ยวกับพลังงานที่แท้จริงของการระเบิดได้ เนื่องจากการปล่อยคลื่นที่ความยาวคลื่นมิลลิเมตรสามารถตรวจพบได้นานกว่าในรังสีเอกซ์ จึงสามารถใช้การแผ่รังสีมิลลิเมตรเพื่อกำหนดความกว้างของเจ็ต GRB ได้”
“สิ่งที่ทำให้ GRB 211106A มีความพิเศษคือ ไม่ใช่แค่ GRB ช่วงสั้นแรกที่เราตรวจพบในช่วงความยาวคลื่นนี้ แต่ด้วยการตรวจจับมิลลิเมตรและคลื่นวิทยุ เราสามารถวัดมุมเปิดของเครื่องบินเจ็ตได้” Rouco Escorial กล่าวเสริม ศึกษาผู้เขียนร่วมและเพื่อนดุษฎีบัณฑิตใน CIERA “ช่วงมิลลิเมตรและคลื่นวิทยุได้ให้ข้อมูลที่จำเป็นแก่เราในการวัดมุมเปิดของเครื่องบินเจ็ต นี่เป็นสิ่งสำคัญในการอนุมานอัตราที่แท้จริงของ GRB ระยะสั้นในจักรวาลของเรา และเปรียบเทียบกับอัตราของดาวนิวตรอนคู่หรือดาวนิวตรอนและการควบรวมของหลุมดำ”
เนื่องจาก GRB 211106A เกิดขึ้นเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 40% ของอายุปัจจุบัน แสงจึงจางลงเป็นพิเศษ แม้ว่าหอดูดาว Neil Gehrels Swift ของ NASA จะตรวจจับการระเบิดด้วยการสังเกตการณ์ด้วยรังสีเอกซ์ แต่ดาราจักรโฮสต์ก็ตรวจไม่พบที่ความยาวคลื่นนั้น ทำให้นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถระบุได้ว่าการระเบิดนั้นมาจากไหน กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่าตรวจพบแสงออปติคัลและอินฟราเรดจากดาราจักรโฮสต์ ขณะที่ ALMA ตรวจพบแสงมิลลิเมตรจากสายัณห์ ความยาวคลื่นแต่ละช่วงเพิ่มมิติใหม่ให้กับความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับ GRB และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง มิลลิเมตร มีความสำคัญต่อการเปิดเผยความจริงเกี่ยวกับการปะทุ
Laskar กล่าวว่า “การสังเกตการณ์ของฮับเบิลเผยให้เห็นเขตกาแลคซีที่ไม่เปลี่ยนแปลง “ความไวที่ไม่มีใครเทียบได้ของ ALMA ทำให้เราสามารถระบุตำแหน่งของ GRB ในเขตนั้นได้แม่นยำยิ่งขึ้น และปรากฎว่าอยู่ในกาแลคซี่จางอีกแห่งซึ่งอยู่ไกลออกไป ในทางกลับกัน หมายความว่าการระเบิดของรังสีแกมมาในระยะเวลาสั้นนี้มีพลังมากกว่าที่เราคิดไว้ในตอนแรก ทำให้เป็นหนึ่งในการส่องสว่างและกระฉับกระเฉงที่สุดในบันทึก”
“ALMA ทำลายสนามเด็กเล่นในแง่ของความสามารถที่ความยาวคลื่นมิลลิเมตร และทำให้เราเห็นจักรวาลที่เลือนลางและมีพลังในแสงประเภทนี้เป็นครั้งแรก” Fong กล่าว “หลังจากสังเกต GRB สั้นๆ มานานนับทศวรรษ เป็นเรื่องน่าทึ่งอย่างยิ่งที่ได้เห็นพลังของการใช้เทคโนโลยีใหม่เหล่านี้เพื่อแกะของขวัญเซอร์ไพรส์จากจักรวาล”
การศึกษาเรื่อง “แสงระเรื่อ GRB มิลลิเมตรสั้นครั้งแรก: เครื่องบินเจ็ตมุมกว้างของ SGRB 211106A ที่มีพลังอย่างยิ่ง” ได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (หมายเลขรางวัล AST-1814782, AST-1909358 และ AST-2047919) เดวิดและ มูลนิธิ Lucile Packard และ NASA (หมายเลขรางวัล NNM11AA01A และ GO1-22059X)
