นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวนิวตรอนที่เปล่งคลื่นวิทยุที่ผิดปกติ

ดาวนิวตรอนที่เปล่งคลื่นวิทยุเป็นวัตถุที่มีช่วงการหมุนรอบตั้งแต่มิลลิวินาทีจนถึงสิบวินาที เมื่ออายุมากขึ้นและหมุนช้าลง การปล่อยคลื่นวิทยุก็คาดว่าจะหยุดลง อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยซิดนีย์และที่อื่นๆ

ได้ค้นพบดาวนิวตรอนที่เปล่งคลื่นวิทยุเป็นระยะเวลานานพิเศษ PSR J0901-4046 ซึ่งมีคุณสมบัติการหมุนที่แตกต่างจากดาวนิวตรอนที่รู้จัก ด้วยระยะเวลาการหมุนประมาณ 76 วินาที อายุ 5.3 ล้านปีและวัฏจักรหน้าที่ของพัลส์ที่แคบ จึงไม่มั่นใจว่าการปล่อยคลื่นวิทยุของ PSR J0901-4046 เกิดขึ้นได้อย่างไร และท้าทายความเข้าใจในปัจจุบันของเราว่าระบบเหล่านี้มีวิวัฒนาการอย่างไร

ดาวนิวตรอนเป็นเศษซากที่มีความหนาแน่นสูงมากจากการระเบิดซุปเปอร์โนวาของดาวมวลสูง

มีดาวนิวตรอนประมาณ 3,000 ดวงที่รู้จักในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา อย่างไรก็ตาม PSR J0901-4046 นั้นไม่เหมือนกับที่เคยเห็นมาก่อน

มันอาจอยู่ในกลุ่มดาวแม่เหล็กคาบยาวพิเศษซึ่งเป็นทฤษฎีซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่มีสนามแม่เหล็กแรงมาก

PSR J0901-4046 ตรวจพบครั้งแรกจากชีพจรเดียวเมื่อวันที่ 27 กันยายน 2020

จากนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะยืนยันหลายพัลส์โดยใช้ภาพท้องฟ้ายาวแปดวินาทีต่อเนื่องกันเพื่อยืนยันตำแหน่งของท้องฟ้า

ดาวนิวตรอนมีอายุเกือบ 5.3 ล้านปี และหมุนช้ามาก โดยหมุนหนึ่งครั้งทุก 75.88 วินาที

การค้นพบนี้จัดทำโดยทีม MeerTRAP โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ MeerKAT ในแอฟริกาใต้

ดร. มานิชา คาเลบ นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยซิดนีย์ กล่าวว่า “น่าประหลาดใจที่เราตรวจพบการแผ่รังสีวิทยุจากแหล่งกำเนิดนี้เพียง 0.5% ของระยะเวลาการหมุนของมัน

“นี่หมายความว่าโชคดีมากที่ลำแสงวิทยุตัดกับโลก”

“ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ที่จะมีดาวฤกษ์ที่หมุนช้ามาก ๆ เหล่านี้ในกาแล็กซี่ซึ่งมีนัยสำคัญต่อการทำความเข้าใจว่าดาวนิวตรอนเกิดและอายุอย่างไร”

“การสำรวจพัลซาร์ส่วนใหญ่ไม่ได้ค้นหาช่วงเวลานานขนาดนี้ ดังนั้นเราจึงไม่รู้ว่าดาวเหล่านี้มีอยู่กี่ดวง”

ทีมงานระบุว่า PSR J0901-4046 มีประเภทพัลส์ที่แตกต่างกันอย่างน้อยเจ็ดประเภท ซึ่งบางประเภทเกิดขึ้นเป็นระยะๆ

มันแสดงให้เห็นลักษณะของพัลซาร์ แม่เหล็กคาบยาวพิเศษ และแม้แต่การระเบิดของคลื่นวิทยุอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นการกะพริบสั้นๆ ของการปล่อยคลื่นวิทยุในสถานที่สุ่มบนท้องฟ้า

“นี่เป็นจุดเริ่มต้นของดาวนิวตรอนกลุ่มใหม่” ดร.คาเลบกล่าว

“มันเกี่ยวโยงกับคลาสอื่นอย่างไรนั้นยังไม่มีการสำรวจ น่าจะมีอีกหลายที่ เราต้องการเพียงแค่มองเท่านั้น!”

พบดาวนิวตรอนที่เปล่งคลื่นวิทยุแปลก ๆ ในสุสานดาวฤกษ์

ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้ค้นพบดาวนิวตรอนที่เปล่งคลื่นวิทยุแปลก ๆ ซึ่งหมุนได้ช้ามาก โดยจะหมุนหนึ่งรอบทุกๆ 76 วินาที

ทีมนักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบนี้เป็นการค้นพบที่ไม่ปกติ เนื่องจากมันอาศัยอยู่ในสุสานดาวนิวตรอน ซึ่งพวกเขาไม่คาดว่าจะเห็นการปล่อยคลื่นวิทยุเลย การค้นพบนี้เกิดขึ้นโดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ MeerKAT ในแอฟริกาใต้และตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy เมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม พ.ศ. 2565 การศึกษานี้นำโดยสมาชิกของกลุ่ม MeerTRAP (More Transients and Pulsars) ที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก ERC ที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ .

เริ่มแรกพบแหล่งที่มาจากการใช้แฟลชหรือชีพจรเพียงครั้งเดียวโดยใช้เครื่องมือ MeerTRAP ในขณะที่ใช้การสังเกตการณ์ด้วยภาพโดยทีมอื่น ThunderKAT จากนั้น MeerTRAP และ ThunderKAT ก็ทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดเพื่อไขที่มาของมัน เมื่อรวมข้อมูลจากทั้งสองทีมแล้ว ก็เป็นไปได้ที่จะยืนยันการเต้นเป็นจังหวะและรับตำแหน่งที่แม่นยำสำหรับแหล่งที่มา ทำให้สามารถติดตามผลการติดตามอย่างละเอียดและละเอียดอ่อนยิ่งขึ้นได้

ดาวนิวตรอนเป็นเศษซากที่มีความหนาแน่นสูงมากจากการระเบิดซูเปอร์โนวาของดาวมวลสูง พวกมันสามารถผลิตลำแสงคลื่นวิทยุที่กวาดไปทั่วท้องฟ้าในขณะที่ดาวนิวตรอนหมุน ทำให้เกิดแสงวาบสม่ำเสมอเหมือนประภาคารในจักรวาล ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์รู้เกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้ประมาณ 3,000 ตัวในดาราจักรทางช้างเผือกของเรา อย่างไรก็ตาม การค้นพบครั้งใหม่นี้ไม่เหมือนกับที่เคยเห็นมาก่อน ทีมงานคิดว่ามันอาจอยู่ในชั้นทฤษฎีของแม่เหล็กที่มีระยะเวลานานพิเศษซึ่งมีสนามแม่เหล็กแรงมาก

ดร.มานิชา คาเลบ ซึ่งเคยมาจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ และปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยซิดนีย์ ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยกล่าวว่า “เราตรวจพบการแผ่รังสีวิทยุจากแหล่งกำเนิดนี้เพียง 0.5% ของระยะเวลาการหมุนเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าเป็นเรื่องบังเอิญมากที่ลำแสงวิทยุตัดกับโลก ดังนั้นจึงมีแนวโน้มว่าจะมีแหล่งกำเนิดที่หมุนช้ามากเหล่านี้อีกมากมายในดาราจักรซึ่งมีนัยสำคัญต่อการกำเนิดและอายุของดาวนิวตรอน

“การสำรวจพัลซาร์ส่วนใหญ่ไม่ได้ค้นหาช่วงเวลานานขนาดนี้ ดังนั้นเราจึงไม่รู้ว่าจะมีแหล่งข้อมูลเหล่านี้กี่แห่ง ในกรณีนี้ แหล่งที่มานั้นสว่างเพียงพอที่เราสามารถตรวจจับพัลส์เดี่ยวด้วยเครื่องมือ MeerTRAP ที่ MeerKAT”

“น่าประหลาดใจที่เราตรวจพบการปล่อยคลื่นวิทยุจากแหล่งกำเนิดนี้เพียง 0.5% ของระยะเวลาการหมุนของมัน ซึ่งหมายความว่าเป็นเรื่องบังเอิญมากที่ลำแสงวิทยุตัดกับโลก ดังนั้นจึงมีแนวโน้มว่าจะมีแหล่งกำเนิดที่หมุนช้ามากเหล่านี้อีกมากมายในกาแลคซีซึ่งมีนัยสำคัญต่อการกำเนิดและอายุของดาวนิวตรอน”

— ดร. มานิชา คาเลบ

ดาวนิวตรอนที่เพิ่งค้นพบใหม่มีชื่อว่า PSR J0901-4046 และแสดงลักษณะของพัลซาร์ แมกนีตาร์ (ระยะเวลานานพิเศษ) และแม้แต่การระเบิดด้วยคลื่นวิทยุอย่างรวดเร็ว ในขณะที่พลังงานวิทยุที่ผลิตได้แสดงให้เห็นแหล่งกำเนิดพัลซาร์ แต่พัลส์ที่มีส่วนประกอบย่อยของพัลส์ย่อยที่วุ่นวาย และโพลาไรเซชันของพัลส์นั้นชวนให้นึกถึงแมกนีตาร์

แม้ว่าระยะเวลาการหมุนของ PSR J0901-4046 อาจสอดคล้องกับดาวแคระขาวมากกว่า ซึ่งเป็นส่วนที่เหลือของดาวฤกษ์ที่รุนแรงน้อยกว่า นักวิทยาศาสตร์ไม่เห็นการสนับสนุนความยาวคลื่นหลายช่วงสำหรับสิ่งนี้ ปัจจุบันยังไม่มีความชัดเจนว่าแหล่งที่มานี้เผยแพร่ทางวิทยุมานานแค่ไหน มันถูกค้นพบในส่วนที่ศึกษามาอย่างดีของกาแลคซี แต่การสำรวจทางวิทยุมักไม่ค้นหาช่วงเวลาที่ยาวนานเช่นนี้ หรือพัลส์ที่กินเวลานานกว่าสองสามสิบมิลลิวินาที

“การแผ่รังสีวิทยุจากดาวนิวตรอนนี้ไม่เหมือนที่เราเคยเห็นมาก่อน” ศาสตราจารย์เบ็น สแตปเปอร์จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์และหัวหน้านักวิจัยของโครงการ MeerTRAP อธิบาย “เราสามารถดูมันได้ประมาณ 300 มิลลิวินาที ซึ่งยาวนานกว่าดาวนิวตรอนที่เปล่งคลื่นวิทยุส่วนใหญ่ ดูเหมือนว่าจะมีประเภทพัลส์ที่แตกต่างกันอย่างน้อย 7 ประเภท ซึ่งบางประเภทมีโครงสร้างแบบคาบที่รุนแรง ซึ่งสามารถตีความได้ว่าเป็นการสั่นไหวของแผ่นดินไหวของดาวนิวตรอน ชีพจรเหล่านี้อาจทำให้เราเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงธรรมชาติของกลไกการปล่อยก๊าซสำหรับแหล่งที่มาเหล่านี้”

“ความละเอียดอ่อนที่ MeerKAT มอบให้ รวมกับการค้นหาที่ซับซ้อนซึ่งเป็นไปได้ด้วย MeerTRAP และความสามารถในการสร้างภาพท้องฟ้าพร้อมกันทำให้การค้นพบนี้เป็นไปได้ ถึงกระนั้นก็ยังต้องใช้ตาเหยี่ยวในการจดจำบางสิ่งที่อาจเป็นแหล่งที่แท้จริงเพราะมันดูแปลกมาก!” Dr. Ian Heywood จากทีม ThunderKAT และ University of Oxford ที่ร่วมมือในการศึกษาครั้งนี้กล่าว

การตรวจจับแหล่งที่มาที่คล้ายกันนั้นท้าทายจากการสังเกต ซึ่งหมายความว่าอาจมีประชากรที่ตรวจไม่พบจำนวนมากที่รอการค้นพบ การค้นพบครั้งใหม่นี้เพิ่มความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของทรานเซียนวิทยุประเภทใหม่ ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนคาบยาวพิเศษ ซึ่งชี้ให้เห็นถึงความเชื่อมโยงที่เป็นไปได้กับวิวัฒนาการของดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กสูง

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ insidetelephony.com