พบดาวนิวตรอน 3 ดวงที่เย็นจัดเกินกว่าที่จะเป็นดาวนิวตรอน

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ XMM-Newton ของ ESA และ กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราเอ็กซ์ของ NASA ได้ตรวจพบดาวนิวตรอน 3 ดวงที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าดาวนิวตรอนโดยทั่วไป ซึ่งการเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นในดาวทั้งสามดวงนี้จะช่วยทำให้เราเข้าใจกับกฎทางฟิสิกส์ที่ค้ำจุนจักรวาลของเราได้มากยิ่งขึ้น

ดาวนิวตรอนคือหนึ่งในเทหวัตถุที่แปลกประหลาดที่สุดในเอกภพ ความหนาแน่นของดาวนิวตรอนนั้นมหาศาลมาก มวลของมันเท่ากับดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์แต่ขนาดของมันไม่ได้ใหญ่ไปกว่าเมืองเมืองหนึ่ง (รัศมี 25 กิโลเมตร) ความหนาแน่นของดาวนิวตรอนจึงแน่นมากจนอะตอมของธาตุภายในดาวกลายสภาพเป็นนิวตรอนที่ถูกเบียดแน่น เต็มไปด้วยนิวตรอนที่อยู่ชิดกันสุด ๆ และอาจจะเกิดปรากฏการณ์แปลกประหลาดเหนือองค์ความรู้ของเรามากมายภายในนั้น

แม้สภาพของดาวนิวตรอนแต่ละดวงไม่เหมือนกัน แต่กฎทางฟิสิกส์ที่ขับเคลื่อนดาวนิวตรอนทุกดวงในเอกภพย่อมเป็นกฎข้อเดียวกันโดยไม่มีข้อยกเว้น แต่ถึงกระนั้นต่อให้แต่ละดวงขับเคลื่อนด้วยกฎข้อเดียวกัน สภาวะภายในของดาวเหล่านี้ก็น่าจะไม่เหมือนกัน ซึ่งอาจจะขึ้นกับคุณสมบัติตั้งต้นของดาวนิวตรอนเหล่านั้น เช่น มวล รัศมี ความเร็วการหมุนรอบตัวเอง เป็นต้น สิ่งนี้ในทางฟิสิกส์เรียกกันว่าสมการของสภาวะ (Equation of State) ที่ควบคุมความเป็นไปของดาวนิวตรอน ซึ่งจุดนี้คือจุดที่ยากและยังคงไม่มีนักฟิสิกส์คนไหนเข้าใจเกี่ยวกับทั้งสิ่งที่อยู่ภายในและสมการของสภาวะอย่างแท้จริง

เมื่อเร็ว ๆ นี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศ XMM-Newton ของ ESA และ กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราเอ็กซ์ของ NASA ได้ตรวจพบดาวนิวตรอน 3 ดวงที่มีอายุที่น้อยและมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่าเพื่อนของมันประมาณ 10-100 เท่า ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับอัตราการสูญเสียความร้อนระหว่างดาวนิวตรอนทั้งสามดวงเทียบกับดาวดวงอื่นนั้นไม่สมเหตุสมผลกันอย่างสิ้นเชิง อัตราการสูญเสียความร้อนของดาวนิวตรอนทั้งสามดวงนี้อยู่นอกเหนือจากความเข้าใจในเวลานี้

อย่างที่ได้กล่าวไป ดาวนิวตรอนทั้งสามดวงมีอุณหภูมิที่เย็นมากเมื่อเทียบกับดาวดวงอื่น ทำให้แสงจากมันมืดและสลัวมากกว่าดาวนิวตรอนดวงอื่น ๆ กล้องโทรทรรศน์ทั่วไปที่ส่องสังเกตการณ์ย่อมไม่สามารถตรวจจับดาวนิวตรอนที่เย็นทั้งสามดวงนี้ได้อย่างแน่นอน และด้วยศักยภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ XMM-Newton ของ ESA และ กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราเอ็กซ์ของ NASA สามารถรวบรวมแสงที่เปล่งออกมาจากดาวที่มืดสลัวเหล่านี้และให้คำตอบเกี่ยวกับอุณหภูมิและคุณสมบัติอื่น ๆ ของดาวได้

การทราบคุณสมบัติของดาวนิวตรอน เช่น อายุของดาวนิวตรอน เราสามารถสังเกตได้จากปริมาณรังสีเอ็กซ์ที่ถูกแพร่ออกมาและอัตราการโคจรรอบของเศษซากที่หลงเหลือจากการระเบิดซูเปอร์โนวาในวงโคจรของดาวนิวตรอน จากนั้นคำนวณอัตราการสูญเสียความร้อนของผิวดาวนิวตรอนเพื่อสร้างแบบจำลองว่าดาวนิวตรอนเหล่านี้มีอัตราการเปล่งแสงในช่วงรังสีเอ็กซ์เทียบกับอุณหภูมิพื้นผิวของพวกมันอย่างไร ซึ่งจากการคำนวณด้วยองค์ความรู้ในปัจจุบัน ปริมาณความร้อนของดาวนิวตรอนทั้งสามดวงนั้นไม่ตรงกับทฤษฎีไหนเลย ทำให้ดาวนิวตรอนเหล่านี้แทบจะไม่ตรงกับสมการทางฟิสิกส์ที่เรามีอยู่เลยก็ว่าได้

การค้นพบดาวนิวตรอนที่แปลกประหลาดทั้งสามดวงนี้ถึงมันจะสร้างความฉงนให้กับนักวิทยาศาสตร์ แต่มันเปิดโอกาสในการคิดและแนวทางการศึกษาใหม่ ๆ ที่อาจจะทำให้เราเข้าใจกระบวนการที่อยู่ภายในดาวนิวตรอนได้มากยิ่งขึ้น

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล

พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS  

ที่มาข้อมูล : ESA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech