นักดาราศาสตร์ค้นพบแหล่งวิทยุที่หมุนช้าๆ ซึ่ง 'ไม่ควรมีอยู่'

เมื่อดาวฤกษ์ที่ใหญ่ที่สุดบางดวงถึงจุดจบของชีวิต พวกมันจะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาที่น่าทึ่งและทิ้งแกนกลางที่หนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อที่เรียกว่าดาวนิวตรอนไว้เบื้องหลัง เศษซากเหล่านี้บางส่วนปล่อยลำแสงวิทยุอันทรงพลังออกจากขั้วแม่เหล็ก

ในขณะที่ดาวหมุน ลำแสงเหล่านี้จะกวาดผ่านโลกและก่อให้เกิดคลื่นวิทยุเป็นระยะๆ เหมือนกับประภาคารในจักรวาล พฤติกรรมนี้จึงได้ชื่อว่า"-

โดยทั่วไปแล้วพัลซาร์จะหมุนเร็วอย่างเหลือเชื่อ โดยมักจะหมุนจนครบรอบในเวลาเพียงไม่กี่วินาทีหรือน้อยกว่านั้นด้วยซ้ำ ในช่วงสามปีที่ผ่านมา มีวัตถุลึกลับบางชิ้นปรากฏขึ้นโดยปล่อยคลื่นวิทยุเป็นคาบในช่วงเวลาที่ช้ากว่ามาก ซึ่งยากที่จะอธิบายด้วยความเข้าใจดาวนิวตรอนในปัจจุบันของเรา

ในการวิจัยใหม่ เราได้พบประภาคารจักรวาลที่ช้าที่สุด ซึ่งหมุนทุกๆ 6.5 ชั่วโมง การค้นพบครั้งนี้ตีพิมพ์ในดาราศาสตร์ธรรมชาติผลักดันขอบเขตของสิ่งที่เราคิดว่าเป็นไปได้

ประภาคารที่ช้าของเรายังบังเอิญอยู่ในแนวเดียวกับโลกในลักษณะที่ทำให้เราเห็นคลื่นวิทยุจากขั้วแม่เหล็กทั้งสองของมัน ปรากฏการณ์ที่หายากนี้เป็นครั้งแรกสำหรับวัตถุที่หมุนรอบตัวช้าๆ และนำเสนอหน้าต่างใหม่เกี่ยวกับวิธีการทำงานของดาวฤกษ์เหล่านี้

วัตถุที่ไม่ควรมีอยู่?

เราค้นพบวัตถุชื่อ ASKAP J1839-0756 โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ ASKAP ของ CSIRO ซึ่งตั้งอยู่ในประเทศ Wajarri Yamaji ในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย

ในระหว่างการสังเกตการณ์ตามปกติ ASKAP J1839-0756 มีความโดดเด่นเนื่องจากไม่มีการระบุวัตถุที่ทราบมาก่อนในตำแหน่งของมัน การปล่อยคลื่นวิทยุปรากฏเป็นการระเบิดที่จางลง โดยความสว่างลดลง 95% ในเวลาเพียง 15 นาที

ในตอนแรก เราไม่รู้ว่าแหล่งกำเนิดนั้นปล่อยคลื่นวิทยุเป็นระยะๆ ตรวจพบการระเบิดเพียงครั้งเดียวในระหว่างการสังเกตครั้งแรก

เพื่อเปิดเผยข้อมูลเพิ่มเติม เราได้ดำเนินการสังเกตการณ์เพิ่มเติมกับ ASKAP รวมถึง Australia Telescope Compact Array ของ CSIRO ในประเทศ Kamilaroi ในเมือง Narrabri รัฐ NSW และกล้องโทรทรรศน์วิทยุ MeerKAT ที่มีความไวสูงในแอฟริกาใต้

การสังเกต ASKAP ที่ยาวนานในที่สุดเผยให้เห็นพัลส์สองพัลส์ที่แยกจากกัน 6.5 ชั่วโมง ซึ่งเป็นการยืนยันลักษณะของแหล่งกำเนิดเป็นระยะ

แต่สิ่งที่น่าประหลาดใจจริงๆ คือ จากสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับดาวนิวตรอน ASKAP J1839-0756 ไม่ควรมีอยู่จริงด้วยซ้ำ

ดาวนิวตรอนปล่อยคลื่นวิทยุโดยการแปลงพลังงานการหมุนของพวกมันให้เป็นรังสี เมื่อเวลาผ่านไปพวกเขาจะสูญเสียพลังงานและช้าลง

ทฤษฎีมาตรฐานบอกว่าครั้งหนึ่งการหมุนของมันจะช้าเกินจุดหนึ่ง (ประมาณหนึ่งรอบต่อนาที) มันควรจะหยุดปล่อยพัลส์วิทยุทั้งหมด แต่นี่คือ ASKAP J1839-0756 ที่จะส่องสว่างจักรวาลด้วยความเร็วที่ไม่เร่งรีบของการหมุนหนึ่งครั้งทุกๆ 6.5 ชั่วโมง

เรื่องของสองเสา

พัลซาร์ส่วนใหญ่ซึ่งเป็นลูกพี่ลูกน้องที่หมุนเร็วกว่าของ ASKAP J1839-0756 เป็นเหมือนไฟฉายด้านเดียว แกนที่พวกมันหมุนไปนั้นอยู่ในแนวเดียวกับแกนของสนามแม่เหล็ก ซึ่งหมายความว่าเราเห็นเพียงแสงวาบจากขั้วแม่เหล็กอันเดียวเท่านั้น

แต่ในพัลซาร์ประมาณ 3% แกนหมุนและแกนแม่เหล็กเกือบจะเป็นมุมฉากกัน ซึ่งทำให้เราเห็นพัลส์จากขั้วทั้งสอง แสงวาบคู่ที่หายากเหล่านี้เรียกว่าอินเทอร์พัลส์ ทำให้เกิดหน้าต่างเฉพาะเจาะจงในเรขาคณิตและสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์

ไม่ว่าจะเป็นกแกนแม่เหล็กและแกนหมุนของแกนจะชิดมากขึ้นหรือชิดน้อยลงเมื่อช้าลงยังคงเป็นคำถามเปิด

การเว้นช่วงจาก ASKAP J1839-0756 สามารถให้เบาะแสสำหรับคำถามนี้ได้ ประมาณ 3.2 ชั่วโมงหลังจากพัลส์หลัก มันจะปล่อยพัลส์ที่อ่อนลงด้วยคุณสมบัติที่แตกต่างกัน บ่งบอกว่าเราเห็นแสงวิทยุจากขั้วแม่เหล็กฝั่งตรงข้าม

การค้นพบนี้ทำให้ ASKAP J1839-0756 เป็นการเคลื่อนตัวช้าครั้งแรกในระดับเดียวกันที่ปล่อยคลื่นแทรก และทำให้เกิดคำถามสำคัญเกี่ยวกับวิธีการทำงานของวัตถุดังกล่าว

Magnetar หรืออะไรใหม่ ๆ ?

แล้วอะไรคือสิ่งที่ขับเคลื่อนความผิดปกติของจักรวาลนี้? ความเป็นไปได้ประการหนึ่งก็คือว่ามันเป็นแมกนีตาร์ ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กอันทรงพลังซึ่งทำให้แม่เหล็กที่ทรงพลังที่สุดของโลกดูเหมือนกับน้ำหนักเฟเธอร์เวท

Magnetars สร้างพัลส์วิทยุผ่านกลไกที่แตกต่างกัน ซึ่งอาจทำให้พวกมันส่องแสงต่อไปแม้ที่อัตราการหมุนช้าลงก็ตาม แต่แมกเนติกก็มีขีดจำกัด และคาบของพวกมันมักจะวัดเป็นวินาที ไม่ใช่ชั่วโมง

ข้อยกเว้นประการเดียวคือแมกนีตาร์ชื่อ 1E 161348-5055 ซึ่งมีคาบเวลา 6.67 ชั่วโมง อย่างไรก็ตาม จะปล่อยรังสีเอกซ์เท่านั้นและไม่มีพัลส์วิทยุ

ASKAP J1839-0756 เป็นอย่างอื่นได้ไหม นักดาราศาสตร์บางคนสงสัยว่าวัตถุที่คล้ายกันอาจจะเป็นดาวแคระขาว– แกนที่เหลือของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่า

ดาวแคระขาวหมุนช้ากว่าดาวนิวตรอนมาก แต่ไม่พบดาวแคระขาวที่อยู่โดดเดี่ยวเลยปล่อยคลื่นวิทยุออกมา จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีการสำรวจในช่วงความยาวคลื่นอื่นใดที่พบหลักฐานว่ามีดาวแคระขาว ณ ตำแหน่งนี้บนท้องฟ้า

ปริศนาจักรวาล

ไม่ว่า ASKAP J1839-0756 จะเป็นเช่นไร ก็ชัดเจนว่าออบเจ็กต์นี้กำลังเขียนกฎใหม่ การผสมผสานอย่างแปลกประหลาดของการหมุนช้าๆ คลื่นวิทยุ และอินเตอร์พัลส์ ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องคิดใหม่ถึงขีดจำกัดของพฤติกรรมดาวนิวตรอน และสำรวจความเป็นไปได้ใหม่ๆ สำหรับสิ่งที่เป็นหัวใจของปริศนานี้

การค้นพบ ASKAP J1839-0756 เป็นเครื่องเตือนใจว่าจักรวาลชอบทำให้เราประหลาดใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเราคิดว่าเราเข้าใจทุกอย่างแล้ว ขณะที่เราติดตามวัตถุลึกลับนี้ต่อไป เราก็จะต้องเปิดเผยความลับเพิ่มเติมต่อไป

มานิชา คาเล็บ, อาจารย์อาวุโสด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์,มหาวิทยาลัยซิดนีย์และหยูวิง โจชัว ลี, นักศึกษาปริญญาเอกสาขาดาราศาสตร์วิทยุมหาวิทยาลัยซิดนีย์

บทความนี้เผยแพร่ซ้ำจากการสนทนาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่านบทความต้นฉบับ-