ไขปริศนาแสงสว่างวาบแห่งจักรวาล! นักดาราศาสตร์พบหลักฐานแรกของการเกิดแมกนีตาร์ (Magnetar) ในซูเปอร์โนวา

นักดาราศาสตร์ค้นพบหลักฐานชิ้นสำคัญเป็นครั้งแรก ที่ยืนยันว่าการถือกำเนิดของ แมกนีตาร์ (Magnetar) คือขุมพลังเบื้องหลังปรากฏการณ์ซูเปอร์โนวาที่สว่างผิดปกติ การค้นพบครั้งนี้ยังถือเป็นครั้งแรกที่มีการนำทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ มาใช้อธิบายกลไกการระเบิดของดวงดาวได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ปรากฏการณ์ซูเปอร์โนวาสว่างจ้าเป็นพิเศษ (Superluminous Supernovae) คือการระเบิดของดวงดาวที่สว่างกว่าซูเปอร์โนวาทั่วไปถึง 10 เท่าขึ้นไป นับตั้งแต่มีการค้นพบ นักวิทยาศาสตร์ต่างพยายามหาคำตอบว่า เหตุใดมันจึงส่องสว่างได้ยาวนานหลังจากการยุบตัวของแกนกลางของดาวฤกษ์มวลมาก จนกระทั่งในปี พ.ศ. 2553 แดน คาเซน (Dan Kasen) นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ได้เสนอทฤษฎีว่า ขุมพลังที่ซ่อนอยู่นั้นคือ แมกนีตาร์ (Magnetar) เกิดใหม่ ซึ่งก็คือดาวนิวตรอนที่มีความหนาแน่นสูง หากดาวฤกษ์ดวงเดิมมีสนามแม่เหล็กที่ทรงพลัง การยุบตัวจะช่วยขยายสนามแม่เหล็กให้รุนแรงขึ้นกว่าดาวพัลซาร์ทั่วไป 100 ถึง 1,000 เท่า แม้ดาวนิวตรอนประเภทนี้จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงประมาณ 16 กิโลเมตร แต่มันสามารถหมุนรอบตัวเองได้เร็วกว่า 1,000 รอบต่อวินาที

ความลับนี้ถูกเปิดเผยเมื่อเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลกจำนวน 27 ตัวของลาสคุมเบรส (Las Cumbres Observatory) ได้เฝ้าติดตามปรากฏการณ์ซูเปอร์โนวา SN 2024afav เป็นเวลานานกว่า 200 วัน โดยการระเบิดนี้อยู่ห่างจากโลกไปราว 1,000 ล้านปีแสง และถูกค้นพบในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2567 หลังจากผ่านจุดที่สว่างที่สุดไปประมาณ 50 วัน แสงของการระเบิดไม่ได้หรี่ลงอย่างราบเรียบตามปกติ แต่กลับมีความสว่างเพิ่มขึ้นและลดลงสลับกันจนเกิดเป็นความนูนในกราฟแสง 4 ครั้งอย่างชัดเจน โดยระยะเวลาห่างระหว่างความผันผวนเหล่านี้สั้นลงเรื่อย ๆ คล้ายกับจังหวะเสียงร้องของนกที่ค่อย ๆ แหลมสูงขึ้น

โจเซฟ ฟาราห์ (Joseph Farah) นักศึกษาบัณฑิตศึกษาผู้นำการวิจัย อธิบายปรากฏการณ์นี้ว่า สสารบางส่วนที่ถูกระเบิดออกไปได้ตกลงมาล้อมรอบแมกนีตาร์เกิดใหม่ จนเกิดเป็นจานพอกพูนมวล และเนื่องจากจานนี้มีการเอียงตัว ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์จึงทำนายไว้ว่าดาวนิวตรอนที่หมุนอย่างรวดเร็วจะดึงรั้งโครงสร้างของกาลอวกาศ (Space-time) รอบ ๆ ตามไปด้วย ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Lense-Thirring precession ซึ่งส่งผลให้จานสสารเกิดการส่าย เมื่อจานสสารที่ส่ายไปมาคอยบดบังและสะท้อนแสงจากตัวดาวอย่างเป็นจังหวะ และค่อย ๆ หมุนวนเข้าสู่ศูนย์กลาง การส่ายจึงเร็วขึ้นและทำให้แสงวาบถี่ขึ้นจนกลายเป็นสัญญาณคล้ายเสียงนกร้องนั่นเอง ทีมวิจัยยังประเมินด้วยว่าดาวนิวตรอนดวงนี้หมุนรอบตัวเอง 1 รอบในเวลาเพียง 4.2 มิลลิวินาที และมีสนามแม่เหล็กแรงกว่าโลกถึง 300 ล้านล้านเท่า ซึ่งล้วนเป็นคุณสมบัติเฉพาะของวัตถุประเภทนี้

งานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร Nature และถือเป็นเครื่องยืนยันที่ชัดเจนที่สุดว่ามีการก่อตัวของแมกนีตาร์อยู่ใจกลางการระเบิดจริง ๆ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์เตือนว่าสิ่งนี้อาจไม่ได้เป็นคำตอบของซูเปอร์โนวาสว่างจ้าทุกดวง ในอนาคต เมื่อหอดูดาวเวรา ซี. รูบิน (Vera C. Rubin Observatory) เริ่มการสำรวจท้องฟ้าอย่างเต็มรูปแบบ นักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่าจะค้นพบซูเปอร์โนวาที่มีสัญญาณลักษณะนี้อีกเป็นจำนวนมาก ซึ่งการค้นพบเหล่านี้เปรียบเสมือนสิ่งที่คอยท้าทายให้เราออกไปไขความลับที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังความยิ่งใหญ่ของเอกภพอันกว้างใหญ่ต่อไป

ข้อมูลอ้างอิง: Science Daily

• Astronomers witness the birth of a magnetar for the first time