มีบางสิ่งระเบิดครั้งใหญ่ในกาแลคซีอันไกลโพ้น มันคืออะไร?

เมื่อเวลา 22.49 น. ตามเวลาออสเตรเลียตะวันตกของวันที่ 2 กุมภาพันธ์ปีนี้ รังสีคอสมิกแกมมากระทบดาวเทียมSwift ของ NASA ซึ่งโคจรรอบโลก ภายในไม่กี่วินาทีหลังจากตรวจพบ การแจ้งเตือนจะถูกส่งไปยัง กล้องโทรทรรศน์ Zadkoของมหาวิทยาลัย WA โดยอัตโนมัติ มันหันไปใช้หุ่นยนต์ถ่ายภาพตำแหน่งท้องฟ้าในกลุ่มดาว Ophiuchus สิ่งที่โผล่ออกมาจากความมืดซึ่งไม่เคยมีใครเห็นมาก่อนคือ “แสงชั่วคราว” ที่สว่างขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นสิ่งที่มองเห็นได้บนท้องฟ้าในช่วงระยะเวลาสั้นๆ

เหตุการณ์นี้มีชื่อว่า GRB170202 เป็นการระเบิดของรังสีแกมมา 

( GRB ) ที่มีพลังมาก หลังจากนั้นไม่ถึงหนึ่งนาที รังสีแกมมาก็ดับลง และ GRB ก็ปรากฏเป็นออปติคัลบีคอนที่สว่างขึ้นและจางลง

กล้องโทรทรรศน์ Zadko บันทึกวิวัฒนาการทั้งหมดของการระเบิดด้วยแสง ในช่วงที่มีการปะทุครั้งใหญ่ที่สุด GRB170202 มีความสว่างเทียบเท่ากับดาวหลายล้านดวงที่ส่องแสงมารวมกันจากตำแหน่งเดียวกัน สิ่งนี้ทำให้สามารถวัดระยะทางที่จะระเบิดได้: ประมาณ 12 พันล้านปีแสง เอกภพขยายตัวเป็นสี่เท่าของขนาดเมื่อ 12 พันล้านปีก่อน ซึ่งเป็นเวลาที่แสงมาถึงโลก

GRB170202 อยู่ไกลมาก แม้แต่ดาราจักรแม่ก็มองไม่เห็น มีเพียงความมืด เนื่องจาก GRB เป็นวัตถุชั่วคราวที่ไม่มีวันปรากฏให้เห็นอีก มันเหมือนกับการเปิดไฟในห้องมืด (กาแล็กซีหลัก) และพยายามบันทึกรายละเอียดในห้องก่อนที่แสงจะดับลง

แสงวาบของรังสีแกมมาและแสงทรานเซียนต์ที่ตามมาคือสัญญาณบอกเหตุของการกำเนิดหลุมดำจากการยุบตัวครั้งหายนะของดาวฤกษ์

เหตุการณ์เช่นนี้เกิดขึ้นได้ยากและต้องการสถานการณ์พิเศษบางอย่าง รวมถึงดาวฤกษ์มวลมากที่มีมวลถึงสิบเท่าของมวลดวงอาทิตย์ (มวลของดวงอาทิตย์ของเรา) หมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็วด้วยสนามแม่เหล็กแรงสูง

ส่วนผสมเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปล่อยไอพ่นสองลำที่เจาะผ่านดาวที่กำลังยุบตัวเพื่อสร้างการระเบิดของรังสีแกมมา ( ดูภาพเคลื่อนไหว ) อะนาลอกที่ใกล้เคียงที่สุด (และเข้าใจชั่วคราวได้ดีกว่า) กับ GRB คือ การระเบิดของ ซูเปอร์โนวาจากดาวฤกษ์ที่ยุบตัว ในความเป็นจริง GRB บางส่วนที่อยู่ใกล้เคียงได้เปิดเผยหลักฐานของซูเปอร์โนวาพลังสูงที่เชื่อมโยงกับเหตุการณ์นี้

การจำลองแสดงให้เห็นว่าดาวฤกษ์ที่ยุบตัวส่วนใหญ่ไม่มีพลังงาน

เพียงพอที่จะสร้างไอพ่น GRB ซึ่งเรียกว่าสถานการณ์ “ล้มเหลวในการปล่อย” ทั้งการสังเกตและทฤษฎีแสดงให้เห็นว่า GRB นั้นหายากมากเมื่อเทียบกับการเกิดซุปเปอร์โนวา

ดาวฤกษ์ที่ผลิต GRBs นั้นเกิดและตายภายในระยะเวลาหนึ่งหมื่นถึงแสนปี ซึ่งแตกต่างจากดวงอาทิตย์ของเราซึ่งมีมานานหลายพันล้านปี

นี่เป็นเพราะดาวฤกษ์มวลมากหมดเชื้อเพลิงอย่างรวดเร็ว และเกิดการยุบตัวด้วยแรงโน้มถ่วงอย่างรุนแรงซึ่งนำไปสู่หลุมดำในช่วงเวลาไม่กี่วินาที

หลุมดำอันธพาลมากมายเหลือเฟือ

อัตราการก่อตัวของหลุมดำทั่วทั้งเอกภพสามารถอนุมานได้จากอัตรา GRB จากอัตรา GRB ที่สังเกตได้ จะต้องมีการเกิดหลุมดำหลายพันครั้งในแต่ละวันทั่วทั้งเอกภพ

ดังนั้นชะตากรรมของสัตว์ประหลาดในจักรวาลเหล่านี้จะเป็นอย่างไร? ส่วนใหญ่จะซุ่มซ่อนอยู่ในกาแลคซีเจ้าภาพ บางครั้งก็กลืนกินดวงดาวและดาวเคราะห์

หลุมดำอื่น ๆ จะอยู่ในการเต้นรำแห่งความตายด้วยแรงโน้มถ่วงกับหลุมดำอื่น ๆ จนกว่าพวกเขาจะรวมกันเป็นหลุมดำเดียวด้วยการระเบิดของคลื่นความโน้มถ่วง (GWs) เช่นการค้นพบครั้งแรกของเหตุการณ์ดังกล่าวโดย Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ( LIGO ) .

ที่พรมแดนของการทำความเข้าใจการก่อตัวของหลุมดำคือการค้นหา GRB ชนิดพิเศษที่เป็นเครื่องหมายของการรวมตัว (การชนกัน) ของดาวนิวตรอนสองดวง

สิ่งที่เรียกว่า ” GRB แบบสั้น ” คือแสงวาบของรังสีแกมมาที่ใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งวินาที และอาจเป็น “ปืนพ่นควัน” สำหรับการรวมตัวของดาวนิวตรอน

ที่สำคัญ ควรตรวจพบดาวนิวตรอนที่ควบรวมจากการแผ่รังสีความโน้มถ่วงโดย LIGO ดังนั้น การตรวจพบโดยบังเอิญในรังสีแกมมา คลื่นแสงและคลื่นความโน้มถ่วงจึงเป็นไปได้จริง

นี่จะเป็นการค้นพบครั้งยิ่งใหญ่ที่ช่วยให้เข้าใจฟิสิกส์ของการก่อตัวของหลุมดำได้อย่างลึกซึ้งอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน การปฏิวัตินั้นเหมือนกับการฟังวิทยุจากเครื่องรับในปี ค.ศ. 1920 แล้วรับชมภาพยนตร์ระบบเสียงรอบทิศทางความละเอียดสูงที่ทันสมัย

ความท้าทายในอนาคต

จากอัตราข้างต้นของหลุมดำนับพันที่สร้างขึ้นต่อวัน ดูเหมือนว่าการตรวจจับ GRB และคลื่นความโน้มถ่วงโดยบังเอิญนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายๆ

แต่ในความเป็นจริงเราต้องคำนึงถึงความไวที่จำกัดของกล้องโทรทรรศน์ (และเครื่องตรวจจับ) ทั้งหมด สิ่งนี้จะลดอัตราการสังเกตการณ์ที่เป็นไปได้ลงเหลือประมาณสิบต่อปี ซึ่งสูงพอที่จะสร้างแรงบันดาลใจให้เกิดการแย่งชิงกันทั่วโลกเพื่อค้นหาแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงที่บังเอิญเกิดขึ้นเป็นครั้งแรกด้วยแหล่งกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

งานนี้ยากมากเพราะหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงไม่สามารถระบุตำแหน่งของแหล่งกำเนิดได้เป็นอย่างดี เพื่อตอบโต้สิ่งนี้ กลยุทธ์การค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงที่บังเอิญและการตรวจจับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในเวลาอาจเป็นทางออกที่ดีที่สุด

ภารกิจ ARC Center of Excellence OzGrav ที่ได้รับทุนสนับสนุนใหม่ คือการทำความเข้าใจฟิสิกส์สุดโต่งของหลุมดำ

เป้าหมายประการหนึ่งคือการค้นหาแสง วิทยุ และพลังงานสูงที่สอดคล้องกับคลื่นความโน้มถ่วงจากการสร้างหลุมดำ ออสเตรเลียพร้อมที่จะมีบทบาทสำคัญในยุคใหม่ของ “ดาราศาสตร์หลายผู้ส่งสาร”

Credit : สล็อตออนไลน์