เปิดขุมทรัพย์ธาตุชีวิต! กล้องโทรทรรศน์อวกาศ XRISM พบคลอรีนและโพแทสเซียมในซากซูเปอร์โนวาเป็นครั้งแรก

นักวิทยาศาสตร์จากองค์การอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) และองค์การนาซา (NASA) ได้ประกาศการค้นพบครั้งสำคัญที่ช่วยให้เราเข้าใจต้นกำเนิดของธาตุต่าง ๆ ที่เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของชีวิต การค้นพบนี้มาจากการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศ XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) ซึ่งสามารถตรวจจับคลอรีนและโพแทสเซียมในรูปแบบของรังสีเอกซ์ได้อย่างชัดเจนเป็นครั้งแรกจากซากการระเบิดของดาวฤกษ์ที่เรียกว่า ซากซูเปอร์โนวา (Supernova Remnant) ที่มีชื่อว่า คาสซิโอเปีย เอ (Cassiopeia A) หรือที่เรียกสั้น ๆ ว่า Cas A

การค้นพบนี้เกิดขึ้นโดยเครื่องมือ Resolve บนยาน XRISM ซึ่งทำงานเหมือน "กล้องปริซึมเอกซ์เรย์" ที่มีความไวสูงอย่างยิ่ง สามารถแยกแยะแสงเอกซ์ที่ปล่อยออกมาจากธาตุต่าง ๆ ในซากซูเปอร์โนวาได้ Cas A เป็นซากที่ยังค่อนข้างอายุน้อย มีอายุประมาณ 340 ปี และอยู่ห่างจากโลกไปประมาณ 11,000 ปีแสง ในกลุ่มดาวค้างคาว (Cassiopeia)

ก่อนหน้านี้ กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์จันทรา (Chandra X-ray Observatory) ของนาซาเคยตรวจพบธาตุอื่น ๆ เช่น เหล็ก (Iron), ซิลิคอน (Silicon) และกำมะถัน (Sulfur) ใน Cas A มาแล้ว แต่การใช้ XRISM ซึ่งมีความสามารถในการวัดค่าสเปกตรัมที่ละเอียดกว่ามาก ทำให้ทีมวิจัยสามารถเจาะจงตรวจพบคลอรีนและโพแทสเซียมได้เป็นครั้งแรกในย่านรังสีเอกซ์

สิ่งที่น่าตื่นเต้นยิ่งกว่าการค้นพบคือ สัดส่วนของคลอรีนและโพแทสเซียมใน Cas A นั้นสูงกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ไว้มาก ทั้งคลอรีนและโพแทสเซียมเป็นธาตุที่สำคัญอย่างยิ่งสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลก โพแทสเซียมเป็นองค์ประกอบสำคัญในการทำงานของเซลล์ประสาทและกล้ามเนื้อ ส่วนคลอรีนก็เป็นส่วนประกอบของเกลือแกงและมีความสำคัญต่อกระบวนการทางชีววิทยา

การที่ธาตุเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นในปริมาณมหาศาลเช่นนี้ในซากซูเปอร์โนวา แสดงให้เห็นว่ามันอาจเกิดจากกลไกที่ไม่ธรรมดาภายในดาวฤกษ์ยักษ์ดวงนั้นก่อนที่จะระเบิด นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่า กิจกรรมของดาวฤกษ์อาจก่อให้เกิดความปั่นป่วนอย่างรุนแรงในชั้นของการหลอมรวมนิวเคลียร์ก่อนที่จะเกิดการระเบิดซูเปอร์โนวานั่นเอง ความปั่นป่วนนี้อาจทำให้เกิดการหมุนวนขนาดใหญ่ของสสารภายในดาว จนนำไปสู่สภาวะที่เอื้อต่อการสร้างคลอรีนและโพแทสเซียมในปริมาณที่สูงกว่าปกติ

นอกจากนี้ Resolve ยังตรวจพบความเป็นไปได้ของธาตุฟอสฟอรัส (Phosphorus) ซึ่งเป็นอีกหนึ่งธาตุสำคัญในดีเอ็นเอและเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งเคยถูกตรวจพบมาก่อนหน้านี้โดยภารกิจอินฟราเรด

ดาวฤกษ์ยักษ์เปรียบเสมือน "เตาหลอมจักรวาล" ที่ใช้พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์เพื่อสร้างธาตุหนักต่าง ๆ ตั้งแต่คาร์บอน ออกซิเจน ไปจนถึงเหล็ก เมื่อดาวฤกษ์เหล่านี้สิ้นอายุขัยและระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา มันจะปลดปล่อยธาตุที่สังเคราะห์ขึ้นมาออกสู่ห้วงอวกาศ ธาตุเหล่านี้จะกลายเป็นวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับการก่อตัวของดาวฤกษ์รุ่นใหม่ ดาวเคราะห์ และในที่สุดก็เป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต

หัวหน้านักวิจัยได้กล่าวว่า "การรวมความสามารถของ XRISM เข้ากับภารกิจอื่น ๆ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับและวัดปริมาณธาตุที่หายากเหล่านี้ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการก่อตัวของชีวิตในเอกภพ" การศึกษาปริมาณและตำแหน่งของธาตุในซากซูเปอร์โนวาช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถย้อนรอยกลับไปยังธรรมชาติของดาวฤกษ์ดวงเดิมและกลไกการระเบิดของมันได้

การค้นพบนี้จึงไม่เพียงแต่เป็นความสำเร็จทางเทคนิคของ XRISM เท่านั้น แต่ยังเป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่า "เราทุกคนต่างประกอบขึ้นจากผงธุลีดาว" (stardust) ซึ่งหมายถึงธาตุที่ถูกสร้างขึ้นและกระจายออกไปโดยการระเบิดของซูเปอร์โนวาในอดีต

ข้อมูลอ้างอิง: NASA

• NASA-JAXA XRISM Finds Elemental Bounty in Supernova Remnant