8 ดาวแคระขาวประหลาดบนทางช้างเผือก คาร์บอนเต็มชั้นบรรยากาศ

หน้าแรกTeeNee อาหารสมอง วิทยาศาสตร์ 8 ดาวแคระขาวประหลาดบนทางช้างเผือก คาร์บอนเต็มชั้นบรรยากาศ

เอเยนซี/สเปซด็อทคอม/แอริโซนายู – นักดาราศาสตร์พบ 8 ดาวแคระขาวชนิดใหม่บนทางช้างเผือก ชั้นบรรยากาศเต็มไปด้วยคาร์บอนต่างจากตำราเดิมที่ดาวชนิดนี้จะต้องมีไฮโดรเจนและฮีเลียม เตรียมค้นหาที่มาการดับของดวงดาวว่ามวลน้อยหรือซูเปอร์โนวา

       ดาวแคระขาว (white dwarf) ถือเป็นจุดจบของดาวฤกษ์กว่า 97% ในเอกภพ รวมถึงดวงอาทิตย์ของเราในอีก 5 พันล้านปีด้วย เมื่อก๊าซฮีเลียมอันเป็นเชื้อเพลิงสำคัญของปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ใจกลางดาวหมดลง จึงเกิดการระเบิดพัดพาเอาผิวด้านนอกไป ดาวยุบตัวเหลือเพียงแกนดาวที่อัดแน่นกลายเป็น "ดาวแคระขาว" ส่องแสงสลัวๆ ขนาดใหญ่กว่าโลกของเราเพียงเล็กน้อย พร้อมกับกลุ่มก๊าซปกคลุมชั้นบรรยากาศไว้บางๆ เป็นก๊าซไฮโดรเจน 80% และก๊าซฮีเลียมอีก 20%

       ทีมของ ดร.ปาทรีก ดูฟูร์ (Patrick Dufour) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ จากหอดูดาวสตีวาร์ด (Steward Observatory) มหาวิทยาลัยแอริโซนา (University of Arizona) สหรัฐฯ เผยว่า พวกเขาได้ค้นพบดาวแคระขาว 8 ดวงที่มีคุณสมบัติต่างออกไป โดยมีอุณหภูมิ 18,000-23,000 เคลวิน (เทียบกับพื้นผิวดวงอาทิตย์มีประมาณ 5,780 เคลวิน) ที่สำคัญคือแทบไม่มีร่องรอยของก๊าซไฮโดรเจนและก๊าซฮีเลียมเลย

       มีเพียงแต่แกนกลางที่เป็นเศษเถ้าถ่านซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนและออกซิเจนที่เหลือจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในสัดส่วนพอๆ กันเท่านั้น ขณะที่เถ้าถ่านบางส่วนก็ลอยปกคลุมชั้นบรรยากาศเอาไว้

       “ช่างเหนือความคาดหมายจริงๆ เพราะดาวแคระขาวที่เราเคยค้นพบ ไม่อุดมไปด้วยไฮโดรเจน ก็ฮีเลียมอย่างใดอย่างหนึ่ง แต่การค้นพบครั้งนี้ไม่ใช่ จึงนับเป็นการค้นพบดาวฤกษ์ชนิดใหม่ไปเลย” ดูฟูร์กล่าว ซึ่งโดยปกติแล้วมวลของดาวฤกษ์ 85% จะหายไปหลังจากที่มันยุบตัว และอาจเป็นได้ว่าจะสูญเสียไฮโดรเจนและฮีเลียมจนหมดไปในขั้นนี้

       ขณะที่การวิจัย ณ เวลานี้พบว่า มีดาวแคระขาว 2-3 ดวงเท่านั้นที่กล่าวได้ว่าไม่มีก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียมเหลืออยู่เลย

       ทั้งนี้ ดูฟูร์ พร้อมทีมวิจัยอีก 3 คน คือ ศ.เจมส์ ลีเบิร์ท (James Liebert) และนักวิจัยอื่นๆ อีกจากมหาวิทยาลัยมอนทรีอัล (the Université de Montréal) ประเทศแคนาดา และจากหอดูดาวปารีส (Paris Observatory) ประเทศฝรั่งเศส ได้ตีพิมพ์รายงานผลการค้นพบลงในวารสารเนเจอร์ (Nature) ฉบับวันที่ 22 พ.ย.

       เดิมทีลีเบิร์ทค้นพบดาวแคระขาวชนิดใหม่นี้ตั้งแต่ปี 2546 และเรียกว่าดาวประเภทนี้ว่า "ดีคิว" (DQ) และเมื่อมองดีคิวในคลื่นแสงที่ตามองเห็น ทำให้พบว่าชั้นบรรยากาศของดีคิวเต็มไปด้วยฮีเลียมและคาร์บอน ซึ่งการหมุนเวียนความร้อนภายใน ทำให้คาร์บอนจากแกนดาวที่เต็มไปด้วยคาร์บอนและออกซิเจนถูกดึงขึ้นมาที่ชั้นบรรยากาศด้วย

       แรกเริ่มดูฟูร์ได้พัฒนาแบบจำลองเพื่อวิเคราะห์ชั้นบรรยากาศของดีคิว ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของดุษฎีนิพนธ์ปริญญาเอกที่ ม.มอนทรีอัล ในตอนนั้นแบบจำลองของเขาเลียนแบบการเกิดดาวดีคิวแบบเย็นคือมีอุณหภูมิระหว่าง 5,000 - 12,000 องศาเคลวิน โดยอาศัยฐานข้อมูลดาวแคระขาวประมาณ 10,000 ดวงของเอสดีเอสเอส (SDSS : Sloan Digital Sky Survey)

       เมื่อเดือน ม.ค.ที่ผ่านมาดูฟูร์ร่วมงานกับหอดูดาวสตีวาร์ด เขาเขยิบไปอีกขั้นด้วยการสร้างแบบจำลองค้นหาดาวดีคิวที่มีความร้อนสูงกว่าเดิมถึง 24,000 เคลวิน ดูฟูร์ทำแบบจำลองค้นหาดาวดีคิวนับ 200 ดวงที่เต็มไปด้วยคาร์บอนเพียงอย่างเดียว นั่นเพราะไม่เคยมีผู้ใดทำแบบจำลองชั้นบรรยากาศของดาวแคระขาวให้มีปริมาณคาร์บอนมีมากเท่านี้มาก่อน

       ในที่สุดเขาก็ค้นพบดาวแคระขาวที่เต็มไปด้วยคาร์บอนตามแบบจำลองที่วิเคราะห์ขึ้นจริง จากฐานข้อมูลของเอสดีเอสเอส

       พวกเขาและทีมค้นพบดาวแคระขาวที่ชั้นบรรยากาศเต็มไปด้วยคาร์บอนถึง 8 ดวงเมื่อเดือน พ.ค.ที่ผ่านมา ณ หอดูดาวอาปาเซ พอยท์

       ดาวแคระขาวชนิดใหม่ทั้ง 8 ดวงน่าจะเกิดมาจากดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 8-10 เท่า แต่ยังไม่มากพอให้เกิดมหานวดารา หรือ “ซูเปอร์โนวา” (Supernova) ได้ โดยทั้ง 8 ดวงโคจรอยู่ในกาแล็กซีทางช้างเผือกห่างจากโลก 1-2 พันปีแสง (1 ปีแสงประมาณ 9.46 ล้านล้านกิโลเมตร)

       หนึ่งในดาวฤกษ์ที่นำมาเทียบเคียงได้กับต้นกำเนิดของดาวแคระขาวกลุ่มนี้คือ ดาว “เอช 1504+65” (H 1504+65) ที่คาดว่าเกิดการระเบิดอย่างรุนแรงจนดันมวลก๊าซที่ห่อหุ้มดาวทั้งหมดออกไป จนเหลือแต่ใจกลางของดวงดาวที่มีคาร์บอนและออกซิเจนเป็นส่วนประกอบอย่างละครึ่ง

       “การค้นพบนี้น่าจะช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถศึกษากำเนิดดาวขนาดใหญ่ได้เป็นอย่างดี และเราเชื่อว่าน่าจะมีดาวแคระขาวที่เข้าข่ายที่ว่านี้อีกสักคู่หนึ่งจากดาวแคระขาวที่มีการค้นพบแล้วราว 10,000 ดวงด้วย” ดูฟูร์ กล่าว

       ขณะที่การศึกษาระยะต่อไปพวกเขาจะสำรวจดาวแคระขาวทั้ง 8 ด้วยกล้องดูดาวที่มีขนาดใหญ่กว่าเดิมคือเส้นผ่านศูนย์กลาง 6.5 เมตร ณ หอดูดาวเอ็มเอ็มที (MMT Observatory) บนเมาท์ฮอปกินส์ (Mount Hopkins) รัฐแอริโซนา เพื่อระบุว่าดาวแคระขาวที่ค้นพบนี้มาจากดาวฤกษ์ที่หมดอายุขัยเพราะมวลอันจำกัดหรือเพราะซูเปอร์โนวากันแน่