พบดาวผีดิบใกล้ใจกลางทางช้างเผือก มันคืออะไร?

ซูเปอร์โนวาก่อตัวได้อย่างไร?

ในช่วงชีวิตของมันบนแถบลำดับหลัก ดาวฤกษ์ก็จะยังคงอยู่ในนั้น

สมดุลอุทกสถิตดาวฤกษ์ถูกป้องกันไม่ให้ยุบตัวภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของมันเองโดยปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นในแกนกลางและสร้างแรงดันก๊าซและการแผ่รังสีที่พุ่งออกจากใจกลาง ถ้าไม่ใช่เพราะแรงกดดัน ดาวก็จะหดตัวอย่างควบคุมไม่ได้ และถ้าไม่ใช่เพราะแรงโน้มถ่วง ดาวก็จะขยายตัว

และกระบวนการทั้งสองนี้ควบคุมซึ่งกันและกันหากแรงโน้มถ่วงชนะดาวฤกษ์จะเริ่มหดตัว แต่ด้วยเหตุนี้ความดันความหนาแน่นและด้วยเหตุนี้อุณหภูมิในแกนกลางจึงเพิ่มขึ้นและพลังงานก็เริ่มถูกปลดปล่อยออกมามากขึ้นและแรงโน้มถ่วงจะกลับมาสมดุลอีกครั้ง

นอกจากนี้ยังทำงานในทิศทางตรงกันข้ามหากแข็งแกร่งขึ้นมีแรงดันมาจากศูนย์กลางดาวขยายความดันลดลงจากนั้นพลังงานจะถูกสร้างขึ้นที่ศูนย์กลางและสมดุลจะกลับคืนมาอีกครั้ง ด้วยกลไกนี้ดาวจะอยู่ในสภาพสมดุลตลอดชีวิตตามลำดับหลัก

เมื่อดวงอาทิตย์ของเราสิ้นสุดลงและในแกนกลางของมันไฮโดรเจนจะเริ่มหมดลงซึ่งฮีเลียมถูกสังเคราะห์ขึ้นเมื่ออุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้ของฮีเลียมถึง 100 ล้านองศาในแกนกลางคาร์บอนจะเริ่มถูกสังเคราะห์ แต่ดวงอาทิตย์ของเราไม่มีมวลเพียงพอที่จะทำให้เกิดวงจรฟิวชั่นถัดไปและในที่สุดก็เหลือเนบิวลาดาวเคราะห์และดาวแคระขาว

เคปเลอร์ซูเปอร์โนวาที่เหลืออยู่

อย่างไรก็ตามดวงดาวเหล่านี้มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราขั้นตอนเดียวกันเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งขึ้นอย่าหยุดอยู่ที่คาร์บอน แต่ยังคงสังเคราะห์องค์ประกอบที่หนักขึ้นเรื่อย ๆ เช่นนีออนออกซิเจนซิลิกอน และแต่ละเฟสจะสั้นกว่าช่วงก่อนหน้านี้มาก

ถ้าไฮโดรเจนถูกเผาอาจทำให้ดาวฤกษ์มวลมากหลายล้านปีเฟสซิลิกอนสามารถอยู่ได้เพียงไม่กี่สัปดาห์ ในช่วงทั้งหมดนี้มันยังคงรักษาสมดุลและต้านทานแรงโน้มถ่วงเนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมา แต่ตราบใดที่ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ไม่ถึงเหล็ก

เหล็กถูกดูดซึมไปแล้วในระหว่างการสังเคราะห์พลังงานความสมดุลถูกละเมิดแรงโน้มถ่วงชนะและแกนกลางพังทลายในไม่กี่วินาที ในกรณีนี้พลังงานจำนวนมหาศาลจะถูกปลดปล่อยออกมาและเกิดการระเบิดของซูเปอร์โนวา เป็นผลให้ขึ้นอยู่กับมวลเริ่มต้นของดาวทั้งดาวนิวตรอนหรือหลุมดำยังคงอยู่ นี่เป็นคำอธิบายที่เรียบง่ายของกลไกเดียวของการล่มสลายของนิวเคลียร์

ซอมบี้สตาร์คืออะไร?

ดาวซอมบี้นั้นเป็นซูเปอร์โนวาสมมุติประเภท Iax หรือประเภท Iax ซึ่งหลังจากการระเบิดจะเหลือดาวฤกษ์ที่หลงเหลืออยู่แทนที่จะสลายมวลดาวฤกษ์ไปจนหมด ซุปเปอร์โนวาประเภท Iax นั้นคล้ายคลึงกับซุปเปอร์โนวาประเภท Ia แต่มีความเร็วการดีดออกที่ช้ากว่าและไม่เรืองแสงจ้า 

• เกิดอะไรขึ้นกับพวกเขา?

ซูเปอร์โนวาประเภท Ia ระเบิดจากระบบดาวคู่ซึ่งประกอบด้วยดาวแคระขาวอย่างน้อยหนึ่งดวง ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นสูงมากซึ่งหยุดเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันแล้ว ดาวแคระขาว "ตายแล้ว" แต่ในรูปแบบนี้พวกมันไม่สามารถอยู่ในระบบดาวคู่ได้

พวกมันสามารถกลับมามีชีวิตได้แม้ว่าจะเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ ในการระเบิดขนาดยักษ์พร้อมกับซูเปอร์โนวาการดูดชีวิตจากดาวคู่หูหรือโดยการรวมเข้ากับมัน

ในกรณีส่วนใหญ่ซูเปอร์โนวามีอยู่จริงเป็นตัวแทนของช่วงสุดท้ายของชีวิตของดวงดาวเมื่อพวกมันระเบิดและถูกทำลายอย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์จาก NASA เชื่อว่าซูเปอร์โนวาอาจทิ้งส่วนหนึ่งของดาวแคระที่กำลังจะตาย

• ประเภทแรกของการระเบิด

ดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักยังคงมีเสถียรภาพเนื่องจากแรงโน้มถ่วงถูกต้านโดยความดันก๊าซและการแผ่รังสีที่เกิดจากปฏิกิริยาแสนสาหัสในแกนกลาง

แต่เนื่องจากดาวแคระขาวขาดสิ่งนี้ที่นี่กลไกอื่นทำงานอยู่แล้วซึ่งตรงข้ามกับความโน้มถ่วงของดาวและนี่คือความดันของก๊าซอิเล็กตรอนที่เสื่อมสภาพ แต่ตอนนี้เราจะไม่วิเคราะห์กระบวนการนี้ที่เกี่ยวข้องกับผลกระทบทางควอนตัม

และกลไกนี้ก็มีขีดจำกัดเช่นกัน ขีดจำกัดมวล หลังจากนั้นดาวแคระขาวก็ไม่สามารถดำรงอยู่ได้อย่างเสถียร นี่คือขีดจำกัดจันทรเศขา ซึ่งประมาณว่ามีมวลประมาณ 1.4 เท่าของมวลดวงอาทิตย์

ดาวแคระขาวสามารถระเบิดเป็นดาวดวงใหม่ ไม่ใช่ซูเปอร์โนวา แต่เป็นดาวดวงใหม่ เมื่อได้รับมวลจากดาวข้างเคียง ชั้นไฮโดรเจนส่วนใหญ่ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว

ถ้ามวลของวัตถุไม่เข้าใกล้ขีด จำกัดChandrasekhar ในบางจุดของชั้นนี้ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์จะเปิดตัว พวกมันเริ่มเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วราวกับการระเบิด พลังงานจำนวนมากถูกปลดปล่อยออกมาและชั้นที่สะสมภายนอกจะถูกกำจัดไปและดาวแคระขาวก็ยังคงอยู่ดังนั้นดาวดวงใหม่จึงลุกเป็นไฟ

และชื่อนี้ปรากฏขึ้นเพราะสำหรับผู้สังเกตการณ์บนโลกดาวฤกษ์ที่สว่างมากปรากฏบนท้องฟ้าและอาจเป็นวัตถุที่สว่างเป็นอันดับสามรองจากดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ ในสถานที่ที่มองไม่เห็นดาวมาก่อนดวงใหม่ถือกำเนิดขึ้นจากนั้นความสว่างจะลดลงอย่างรวดเร็ว และกระบวนการที่คล้ายกันกับดาวแคระขาวหนึ่งตัวสามารถทำซ้ำได้หลายครั้ง

ในทางกลับกันถ้าดาวแคระขาวมีมวลเพิ่มขึ้นเอาชนะขีด จำกัด Chandrasekhar ความดันของก๊าซอิเล็กตรอนที่เสื่อมสภาพไม่สามารถทนต่อแรงโน้มถ่วงได้อีกต่อไป ภายใต้อิทธิพลของมันดาวแคระขาวจะยุบตัวลงและกลายเป็นวัตถุที่หนาแน่นและกะทัดรัดยิ่งขึ้นนั่นคือดาวนิวตรอน

RCW 103 ที่เหลืออยู่ของซูเปอร์โนวาที่มีดาวนิวตรอน 1E 161348-5055 อยู่ตรงกลาง

• ประเภทที่สองของการระเบิด

อีกทางเลือกหนึ่งคือการระเบิดของซูเปอร์โนวาประเภท 1a นักวิทยาศาสตร์ยังคงถกเถียงกันถึงรายละเอียดของกระบวนการนี้ แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีลักษณะเช่นนี้ เมื่อดาวแคระขาวสะสมมวล ใกล้ถึงขีดจำกัดจันทรเศขา อุณหภูมิในดาวแคระขาวจะเพิ่มขึ้นมากจนทำให้เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ของการเผาไหม้คาร์บอน

ปฏิกิริยาเหล่านี้รวดเร็วและระเบิดได้มากเกิดการระเบิดของซุปเปอร์โนวา ซูเปอร์โนวาประเภท Ia มีความสำคัญมากและได้รับการศึกษาอย่างจริงจังเช่นกัน เนื่องจากสามารถใช้วัดระยะทางในอวกาศได้เหมือนกับที่เรียกว่าเทียนมาตรฐาน

ท้ายที่สุดแล้ววัตถุจะระเบิดโดยมีมวลใกล้เคียงกันเสมอและคุณสามารถคำนวณพลังงานของการระเบิดและความสว่างของวัตถุโดยประมาณ

• คุณรู้เกี่ยวกับพวกเขาเมื่อใด

เป็นครั้งแรกเกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่ดาวซอมบี้จะปรากฏขึ้นนักดาราศาสตร์เริ่มพูดเมื่อพวกเขาสังเกตเห็นดาวสีน้ำเงินสลัวที่ป้อนพลังงานให้กับดาวข้างเคียงที่มีขนาดใหญ่กว่า กระบวนการนี้ส่งผลให้เกิดซูเปอร์โนวาที่ค่อนข้างเล็กในที่สุด ซึ่งจัดอยู่ในประเภท Iax

มันไม่สว่างมากและไม่ได้คายมวลของดาวฤกษ์ออกมามากเท่ากับซูเปอร์โนวาคลาส Iax ในขณะนี้นี่เป็นกระบวนการเดียวที่ทราบกันดีว่านำไปสู่การระเบิดของดาวแคระขาว

โดยทั่วไปแล้วดาวฤกษ์ที่ระเบิดในตอนท้ายวงจรชีวิตของพวกมันมีขนาดใหญ่และมีวงจรชั่วคราวที่ค่อนข้างสั้น ในทางกลับกันดาวแคระขาวจะเย็นกว่ามีอายุยืนยาวและโดยปกติจะไม่ระเบิด แต่กลับกระจายมวลสร้างเนบิวลาดาวเคราะห์

• พบกี่คน?

ผู้เชี่ยวชาญของ NASA กล่าวว่าพวกเขาได้ค้นพบแล้วซูเปอร์โนวาประมาณ 30 ชั้นของคลาสย่อย Type Iax ทิ้งไว้เบื้องหลังดาวแคระขาวที่ยังมีชีวิตอยู่ อย่างไรก็ตามจำเป็นต้องมีการวิจัยและการสังเกตเพิ่มเติมเพื่อยืนยันการมีอยู่ของพวกมัน

ตัวแทน Zombie Star

• iPTF14hls

ในปี 2560 นักดาราศาสตร์ประกาศการมีอยู่ของซูเปอร์โนวา iPTF14hls ซึ่งระเบิดหลายครั้งในช่วงเวลากว่า 50 ปี สิ่งนี้หักล้างความรู้ที่มีอยู่อย่างสิ้นเชิงเกี่ยวกับจุดจบของชีวิตของดวงดาว

ซูเปอร์โนวาธรรมดาจะเพิ่มขึ้นถึงระดับสูงสุดสว่างขึ้นและหายไปในเวลาประมาณ 100 วัน Supernova iPTF14hls เพิ่มความสว่างและหรี่ลงอย่างน้อยห้าครั้งในช่วงสองปี นักดาราศาสตร์ค้นหาข้อมูลที่เก็บไว้และต้องประหลาดใจเมื่อพบหลักฐานว่ามันระเบิดในปี 1954 ที่จุดเดียวกันบนท้องฟ้า

เห็นได้ชัดว่า iPTF14hls รอดชีวิตจากการระเบิดครั้งก่อนและระเบิดอีกครั้งในปี 2014 

กำลังมองหาคำตอบสำหรับปรากฏการณ์ประหลาดนี้นักดาราศาสตร์ตั้งทฤษฎีว่าดาวมวลสูงร้อนมากที่แกนกลางของมันจนพลังงานถูกเปลี่ยนเป็นสสารและปฏิสสาร สิ่งนี้นำไปสู่การระเบิดที่พัดพาชั้นนอกของดาวออกไปและทำให้แกนกลางไม่เสียหาย กระบวนการนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกหลายทศวรรษต่อมาและสามารถทำซ้ำได้หลายครั้งก่อนที่จะเกิดปังครั้งสุดท้าย

• หจก. 40-365

องค์ประกอบทางเคมีผสมและการหมุนเร็วดาวแคระขาว LP 40-365 ระบุว่าดาวดวงนี้มีคู่ครองในอดีตและความเร็วสูงในการเคลื่อนที่และทิศทางของวิถีสอดคล้องกับผลกระทบที่ดาวดวงนี้ได้รับจากการระเบิดประเภท Iax ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลาตั้งแต่ 5 ถึง 50 ล้านปีก่อนที่ห่างจากโลกหลายหมื่นปีแสง

เพราะการระเบิดซูเปอร์โนวาจะคงอยู่เพียงเท่านั้นหลายวินาทีและนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถคาดเดาได้อย่างแน่ชัดว่าการระเบิดจะเกิดขึ้นที่ใด วิธีเดียวที่จะศึกษาเหตุการณ์เหล่านี้คือศึกษาผลที่ตามมา

ข้อสังเกตเพิ่มเติมของ White Dwarf LP 40-365จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุสาเหตุของการระเบิดประเภท Iax ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นและอาจเป็นการระเบิดประเภท Ia ซึ่งจะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการขยายตัวของจักรวาลและปรากฏการณ์อื่น ๆ ของกาแล็กซี่และขนาดสากล

• J1603−6613, J1825−3757 และ J0905+2510

ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าชั้นบรรยากาศของพวกมันประกอบด้วยนีออนออกซิเจนและแมกนีเซียมเป็นหลัก นี่เป็นเรื่องผิดปกติ แต่เหมาะกับสิ่งที่เราคาดหวังจากดาวซูเปอร์โนวา

ในขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบข้อมูลมากนักโดยเฉพาะดาราเหล่านี้ไม่ทราบว่าอายุเท่าไหร่ ในอนาคตผู้เชี่ยวชาญหวังว่าจะพบวัตถุที่คล้ายกันมากขึ้นเพื่อที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับดวงดาวใหม่ ๆ ที่เสนอให้มากที่สุด

เรารู้อะไรเกี่ยวกับผีดิบดาวดวงใหม่บ้าง?

กล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์จันทราสำรวจซูเปอร์โนวา Sgr A East ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับใจกลางทางช้างเผือก

กล้องโทรทรรศน์ติดตามซุปเปอร์โนวา  วีรังสีเอกซ์มีความยาวคลื่นนานกว่า 35 วัน วัตถุนี้ตั้งอยู่ใกล้กับหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางทางช้างเผือกและอาจขยายออกไปเลยจานสะสมมวลของหลุมดำ

เรารู้จักซูเปอร์โนวาประเภท Iax แล้วกาแล็กซีอื่นๆ แต่ไม่มีอยู่ในทางช้างเผือก ซากซูเปอร์โนวาเหล่านี้ปรากฏในภาพถ่ายหลุมดำมวลมหาศาลใจกลางกาแลคซีของเราหลายภาพซึ่งถ่ายในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ในที่สุดเราก็รู้แล้วว่าวัตถุนี้คืออะไร และเกิดขึ้นได้อย่างไร”

สัมภาษณ์ผู้เขียนศึกษา

พิจารณาจากการสังเกตกาแลคซีไกลโพ้น ซูเปอร์โนวาIax พบน้อยกว่า Ia ประมาณสามเท่า มีซูเปอร์โนวา Ia สามแห่งที่รู้จักในทางช้างเผือก (และอีกสองสามรายการ) ดังนั้นการมีอยู่ของ Iax หนึ่งรายการจึงดูน่าเชื่อถือ

หากข้อสังเกตใหม่ได้รับการยืนยัน Sgr A Eastจะเป็นซูเปอร์โนวาประเภทหายากที่เรารู้จักใกล้เคียงที่สุด —และที่ไหนสักแห่งก็ควรมีดาวซอมบี้ที่ใกล้ที่สุดที่เหลืออยู่จากการระเบิด

ซูเปอร์โนวาประเภท Iax เกิดขึ้นในกาแลคซีอื่นเร็วกว่าซุปเปอร์โนวาประเภท Ia ประมาณสามเท่า มีซากซูเปอร์โนวาประเภท Ia ที่ยืนยันแล้ว 3 ชิ้นในทางช้างเผือก และวัตถุต้องสงสัย 2 ชิ้นที่มีอายุน้อยกว่า 2,000 ปี

หาก Sgr A East มีอายุน้อยกว่า 2,000 ปีและเป็นซูเปอร์โนวา Iax งานวิจัยใหม่ชี้ให้เห็นว่าทางช้างเผือกตรงกับจำนวนสัมพัทธ์ของ Iax ที่เห็นในกาแลคซีอื่น

อ่านเพิ่มเติม

ดูภาพดาวอังคาร 8 ล้านล้านพิกเซล

กำลังสร้างเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์สำหรับเที่ยวบินไปยังดาวอังคาร อันตรายอย่างไร?

การทำแท้งกับวิทยาศาสตร์: จะเกิดอะไรขึ้นกับเด็กที่จะคลอด