นักดาราศาสตร์ค้นพบพัลซาร์วิทยุที่สว่างที่สุดนอกกาแลคซีของเรา

เมื่อดาวฤกษ์ระเบิดและตายในซุปเปอร์โนวา มันได้มีชีวิตใหม่ในรูปแบบต่างๆ

พัลซาร์เป็นวัตถุที่หมุนเร็วมากที่หลงเหลืออยู่หลังจากดาวมวลมากหมดแหล่งเชื้อเพลิงของพวกมันแล้ว พวกมันมีความหนาแน่นสูงมาก โดยมีมวลคล้ายกับดวงอาทิตย์หนาตาจนมีขนาดเท่ากับซิดนีย์

พัลซาร์ปล่อยลำแสงคลื่นวิทยุออกจากเสา ในขณะที่ลำแสงเหล่านั้นกวาดไปทั่วพื้นโลก เราสามารถตรวจจับชีพจรอย่างรวดเร็วได้บ่อยถึงร้อยครั้งต่อวินาที ด้วยความรู้นี้ นักวิทยาศาสตร์มักจะมองหาพัลซาร์ใหม่ๆ ทั้งในและนอกดาราจักรทางช้างเผือกของเรา

ในงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal ในวันนี้ เราได้ให้รายละเอียดการค้นพบของเราเกี่ยวกับพัลซาร์วิทยุที่ส่องสว่างที่สุดเท่าที่เคยค้นพบนอกทางช้างเผือก

พัลซาร์นี้ชื่อ PSR J0523-7125 ตั้งอยู่ในเมฆแมคเจลแลนใหญ่ ซึ่งเป็นหนึ่งในดาราจักรที่อยู่ใกล้เคียงที่สุดของเรา และสว่างกว่าพัลซาร์วิทยุอื่นๆ นอกทางช้างเผือกถึงสิบเท่า มันอาจจะสว่างกว่าสิ่งที่อยู่ภายใน

ที่มา: Youtube/NASA

เหตุใดจึงไม่ค้นพบ PSR J0523-7125 มาก่อน

มีพัลซาร์วิทยุที่รู้จักมากกว่า 3,300 ตัว ในจำนวนนี้ 99% อาศัยอยู่ในกาแลคซีของเรา หลายคนถูกค้นพบด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Parkes ที่มีชื่อเสียงของ CSIRO Murriyang ในรัฐนิวเซาท์เวลส์

พบพัลซาร์วิทยุประมาณ 30 ดวงนอกกาแลคซีของเราในเมฆแมเจลแลน จนถึงตอนนี้เราไม่รู้อะไรเลยในกาแลคซีไกลโพ้น

นักดาราศาสตร์ค้นหาพัลซาร์โดยมองหาสัญญาณซ้ำที่โดดเด่นในข้อมูลกล้องโทรทรรศน์วิทยุ นี่เป็นงานที่ต้องใช้คอมพิวเตอร์มาก วิธีนี้ได้ผลเกือบตลอดเวลา แต่วิธีนี้บางครั้งอาจล้มเหลวได้หากพัลซาร์ผิดปกติ เช่น เร็วมาก ช้ามาก หรือ (ในกรณีนี้) หากชีพจรกว้างมาก

ชีพจรที่กว้างมากช่วยลดสัญญาณที่นักดาราศาสตร์มองหา “ริบหรี่” ลง และทำให้ค้นหาพัลซาร์ได้ยากขึ้น ตอนนี้เราทราบแล้วว่า PSR J0523-7125 มีลำแสงกว้างมาก ดังนั้นจึงไม่สามารถตรวจจับได้

เมฆแมคเจลแลนใหญ่ได้รับการสำรวจโดยกล้องโทรทรรศน์ Parkes หลายครั้งในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา แต่ทว่าพัลซาร์นี้ยังไม่เคยพบเห็น แล้วเราค้นพบมันได้อย่างไร?

วัตถุที่ผิดปกติปรากฏในข้อมูล ASKAP

ลำแสงพัลซาร์สามารถโพลาไรซ์แบบวงกลมได้สูง ซึ่งหมายความว่าสนามไฟฟ้าของคลื่นแสงจะหมุนเป็นวงกลมในขณะที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านอวกาศ

สัญญาณโพลาไรซ์แบบวงกลมดังกล่าวหาได้ยากมาก และมักจะปล่อยออกมาจากวัตถุที่มีสนามแม่เหล็กแรงมากเท่านั้น เช่น พัลซาร์หรือดาวแคระ

เราต้องการระบุพัลซาร์ที่ผิดปกติซึ่งระบุได้ยากด้วยวิธีการแบบเดิม ดังนั้นเราจึงเริ่มค้นหาพัลซาร์โดยการตรวจจับสัญญาณโพลาไรซ์แบบวงกลมโดยเฉพาะ

ดวงตาของเราไม่สามารถแยกแยะระหว่างแสงโพลาไรซ์และแสงโพลาไรซ์ได้ แต่กล้องโทรทรรศน์วิทยุ ASKAP ซึ่งเป็นเจ้าของและดำเนินการโดย CSIRO หน่วยงานวิทยาศาสตร์แห่งชาติของออสเตรเลีย มีแว่นกันแดดโพลาไรซ์ที่เทียบเท่ากับที่สามารถจดจำเหตุการณ์โพลาไรซ์แบบวงกลมได้

เมื่อดูข้อมูลจากแบบสำรวจ ASKAP Variables และ Slow Transients (VAST) นักศึกษาระดับปริญญาตรีคนหนึ่งสังเกตเห็นวัตถุโพลาไรซ์ทรงกลมที่อยู่ใกล้กับศูนย์กลางของ Large Magellanic Cloud ยิ่งกว่านั้น วัตถุนี้เปลี่ยนความสว่างในช่วงเวลาหลายเดือน: คุณสมบัติที่ไม่ธรรมดาอีกอย่างหนึ่งที่ทำให้มันไม่ซ้ำกัน

นี่เป็นสิ่งที่ไม่คาดคิดและน่าตื่นเต้น เนื่องจากไม่มีพัลซาร์หรือดาวแคระที่ตำแหน่งนี้ เราคิดว่าวัตถุต้องเป็นสิ่งใหม่ เราสังเกตมันด้วยกล้องโทรทรรศน์หลายตัว ที่ความยาวคลื่นต่างกัน เพื่อพยายามไขปริศนานี้

นอกจากกล้องโทรทรรศน์ Parkes (Murriyang) แล้ว เรายังใช้ Neil Gehrels Swift Observatory บนอวกาศ (เพื่อสังเกตที่ความยาวคลื่น X-ray) และกล้องโทรทรรศน์ Gemini ในชิลี (เพื่อสังเกตที่ความยาวคลื่นอินฟราเรด) แต่เราตรวจพบอะไร

วัตถุไม่สามารถเป็นดาวได้ เนื่องจากดาวจะมองเห็นได้ในแสงออปติคัลและอินฟราเรด ไม่น่าจะใช่พัลซาร์ปกติ เนื่องจากพัลส์จะถูกตรวจพบโดย Parkes แม้แต่กล้องโทรทรรศน์ราศีเมถุนก็ไม่ได้ให้คำตอบ

ในที่สุด เราก็หันไปใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ MeerKAT รุ่นใหม่ที่มีความไวสูงในแอฟริกาใต้ ซึ่งเป็นเจ้าของและดำเนินการโดยหอดูดาวดาราศาสตร์วิทยุแห่งแอฟริกาใต้ การสังเกตด้วย MeerKAT เปิดเผยว่าแหล่งที่มานั้นเป็นพัลซาร์ใหม่ PSR J0523-7125 ซึ่งหมุนด้วยอัตราประมาณสามรอบต่อวินาที

ด้านล่าง คุณจะเห็นภาพ MeerKAT ของพัลซาร์ที่มี “แว่นกันแดด” โพลาไรซ์ที่ (ซ้าย) และปิด (ขวา) หากคุณเลื่อนแถบเลื่อน คุณจะสังเกตเห็นว่า PSR J0523-7125 เป็นวัตถุที่สว่างเพียงอย่างเดียวเมื่อสวมแว่นตา

การวิเคราะห์ของเรายังยืนยันตำแหน่งของมันในเมฆแมคเจลแลนใหญ่ ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 160,000 ปีแสง เราประหลาดใจที่พบว่า PSR J0523-7125 สว่างกว่าพัลซาร์อื่น ๆ ทั้งหมดในดาราจักรนั้นถึงสิบเท่า และอาจเป็นพัลซาร์ที่สว่างที่สุดเท่าที่เคยพบมา

กล้องโทรทรรศน์ใหม่ทำอะไรได้บ้าง

การค้นพบ PSR J0523-7125 แสดงให้เห็นถึงความสามารถของเราในการค้นหาพัลซาร์ที่ “หายไป” โดยใช้เทคนิคใหม่นี้

การรวมวิธีนี้เข้ากับความสามารถของ ASKAP และ MeerKAT จะทำให้เราสามารถค้นพบพัลซาร์สุดขั้วประเภทอื่นๆ และอาจรวมถึงวัตถุที่ไม่รู้จักอื่นๆ ที่อธิบายได้ยาก

พัลซาร์ที่รุนแรงเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนที่หายไปในภาพกว้างใหญ่ของประชากรพัลซาร์ เราต้องค้นหาเพิ่มเติมก่อนที่เราจะสามารถเข้าใจพัลซาร์ได้อย่างแท้จริงภายใต้กรอบของฟิสิกส์สมัยใหม่

การค้นพบนี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้น ASKAP เสร็จสิ้นการสำรวจนำร่องแล้ว และคาดว่าจะเปิดตัวเต็มขีดความสามารถในการดำเนินงานในปลายปีนี้ สิ่งนี้จะปูทางไปสู่การค้นพบมากขึ้นเมื่อเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ SKA (อาร์เรย์ตารางกิโลเมตร) ทั่วโลกเริ่มสังเกตการณ์ในอนาคตอันใกล้นี้

รับทราบ: เรารับทราบว่า Wajarri Yamatji เป็นเจ้าของดั้งเดิมของไซต์ Murchison Radio-astronomy Observatory ซึ่งเป็นที่ตั้งของ ASKAP และชาว Wiradjuri ในฐานะเจ้าของดั้งเดิมของ Parkes Observatoryบทสนทนา

บทความนี้โดย Yuanming Wang นักศึกษาปริญญาเอก มหาวิทยาลัยซิดนีย์; David Kaplan ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ University of Wisconsin-Milwaukee และ Tara Murphy ศาสตราจารย์ University of Sydney ได้รับการตีพิมพ์ซ้ำจาก The Conversation ภายใต้ใบอนุญาต Creative Commons อ่านบทความต้นฉบับ

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*