มีวัตถุแปลก ๆ ที่ซุ่มซ่อนอยู่ในกาแลคซีของเรา และนักดาราศาสตร์เพิ่งได้สอดแนมผู้สมัครใหม่สุดขั้วซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 3,000 ถึง 4,000 ปีแสง

หลังจากตรวจสอบแสงวาบลึกลับที่มาจากระบบ นักวิจัยได้ตรวจพบสิ่งที่พวกเขาสงสัยว่าเป็นดาว ‘แม่ม่ายดำ’ ที่เข้าใจยาก ซึ่งเป็นพัลซาร์ที่หมุนอย่างรวดเร็วซึ่งยังคงมีชีวิตอยู่โดยการกลืนกินดาวข้างเคียงที่เล็กกว่าอย่างช้าๆ

พัลซาร์แม่ม่ายดำนั้นหายากที่สุด – เรารู้เพียงโหลหรือมากกว่านั้นในทางช้างเผือก แต่อันนี้ดูเหมือนจะเป็นหนึ่งในตัวอย่างที่รุนแรงที่สุดและแปลกประหลาดที่สุด ของปรากฏการณ์ที่เราเคยพบมา

ชื่อ ZTF J1406+1222 ระบบเลขฐานสองมีคาบการโคจรที่สั้นที่สุดที่เคยเห็น โดย ‘แม่ม่ายดำ’ และเหยื่อของมันวนเวียนหากันทุก 62 นาที

ที่แปลกประหลาดกว่านั้น ระบบนี้ดูเหมือนว่าจะมีดาวดวงที่สามที่อยู่ห่างไกลออกไป ซึ่งใช้เวลาประมาณ 12,000 ปีในการโคจรรอบอีกสองดวง

“ระบบนี้มีความพิเศษเฉพาะตัวมากเท่าแม่ม่ายดำ เพราะเราพบว่าระบบนี้มีแสงที่มองเห็นได้ และเนื่องจากระบบนี้มีขนาดใหญ่ และความจริงที่ว่ามันมาจากใจกลางกาแลคซี” เควิน เบิร์ดจ์ หัวหน้านักวิจัยและนักฟิสิกส์จากแผนกของ MIT กล่าว ฟิสิกส์.

พัลซาร์เกิดขึ้นเมื่อแกนของดาวยักษ์มวลมหาศาลยุบตัวเป็นดาวนิวตรอน เมื่อดาวนิวตรอนเหล่านี้มีสนามแม่เหล็กสูงและหมุนเร็ว ก็จะกลายเป็นสิ่งที่เราเรียกว่าพัลซาร์

เช่นเดียวกับกระโจมไฟที่สว่างเป็นพิเศษในจักรวาล พัลซาร์จะหมุนไปรอบๆ อย่างรวดเร็วและส่องรังสีเอกซ์และรังสีแกมมามาหาเราเป็นระยะๆ ตั้งแต่มากกว่าหนึ่งวินาที ไปจนถึงช่วงเวลาที่สามารถนับเป็นมิลลิวินาที โดยปกติพัลซาร์จะหมุนเร็วและตายในวัยหนุ่มสาว เนื่องจากพลังงานที่พวกมันระเบิดออกมา

แต่ถ้าดาวที่ผ่านเข้ามาใกล้พอ พัลซาร์จะค่อย ๆ ดูดวัสดุจากมันเหมือนปรสิตยักษ์ โดยดูดพลังงานมากพอที่จะหมุนต่อไปและกินดาวอีกดวงหนึ่งจนกว่าจะกลืนกินมัน

“ระบบเหล่านี้เรียกว่าแม่ม่ายดำ เนื่องจากพัลซาร์กินสิ่งที่รีไซเคิล เช่นเดียวกับแมงมุมกินคู่ของมัน” Burdge กล่าว

ในอดีต นักดาราศาสตร์เคยได้รับการแจ้งเตือนถึงระบบแม่ม่ายดำเหล่านี้ผ่านรังสีแกมมาหรือรังสีเอกซ์ ซึ่งเป็นรังสีความถี่สูงที่ระเบิดโดยพัลซาร์เอง

แต่ทีมวิจัยได้ใช้เทคนิคใหม่เพื่อค้นหา ZTF J1406+1222 พวกเขามองหาแสงที่มองเห็นได้จากดาวที่กำลังถูกกิน

ปรากฏว่าด้าน ‘กลางวัน’ ของดาวข้างเคียงที่ถูกล็อคไว้กับแม่ม่ายดำนั้นอาจร้อนกว่าด้าน ‘กลางคืน’ หลายเท่า และความสว่างที่แปรผันสุดขั้วนี้เป็นสิ่งที่ตรวจจับได้

เพื่อทดสอบแนวคิดนี้ นักวิจัยได้ใช้ข้อมูลจาก Zwicky Transient Facility ซึ่งเป็นหอดูดาวในแคลิฟอร์เนีย และสามารถค้นหาระบบแม่ม่ายดำที่เรารู้อยู่แล้ว และยืนยันว่าเทคนิคนี้ใช้ได้ผล

จากนั้นพวกเขาก็เริ่มมองหาแม่ม่ายดำตัวใหม่ และพบกับ ZTF J1406+1222 ซึ่งดาวข้างเคียงจะเปลี่ยนความสว่าง 13 เท่าทุกๆ 62 นาที

นี่เป็นครั้งแรกที่มีการค้นพบพัลซาร์แม่ม่ายดำในลักษณะนี้ และนั่นเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่ทำให้การค้นพบนี้น่าตื่นเต้นมาก

(NASA Goddard Space Flight Center/ครูซ เดอไวลด์)

ด้านบน: รังสีแกมมา (สีม่วงแดง) ของแม่ม่ายดำทำให้ดาว “กลางวัน” ร้อนแรง

อีกส่วนหนึ่งคือระบบลึกลับที่พวกเขาสะดุด

ไม่เพียงแต่พัลซาร์แม่ม่ายดำและเหยื่อของมันถูกขังอยู่ในวงก้นหอยกินเนื้อที่แคบที่สุดเท่าที่เคยมีมา แต่เมื่อทีมมองย้อนกลับไปผ่านการตรวจวัดดาวโดยใช้ Sloan Digital Sky Survey พวกเขาเห็นว่าระบบกำลังถูกติดตามโดยระดับต่ำที่หายาก ดาวแคระเย็นที่เป็นโลหะซึ่งดูเหมือนจะโคจรรอบดาวคู่เท่านั้นทุกๆ 12,000 ปี

การมีอยู่ของดาวฤกษ์ดวงที่สามที่อยู่ห่างไกลออกไปอาจทำให้ระบบนี้กลายเป็นแม่ม่ายดำ ‘สามคน’ ที่ไม่เคยได้ยินมาก่อน และนักดาราศาสตร์ก็เกาหัวว่าการก่อตัวจะเกิดขึ้นได้อย่างไรในตอนแรก

จากการสังเกตการณ์ในปัจจุบัน Burdge และเพื่อนร่วมงานของเขามีแนวคิดบางอย่าง คู่แม่ม่ายดำเกิดขึ้นจากกลุ่มดาวฤกษ์เก่าแก่ที่หนาแน่นซึ่งเรียกว่ากระจุกดาวทรงกลม

สมมติฐานหลักประการหนึ่งก็คือ หากกระจุกดาวดวงนี้ลอยเข้าไปในใจกลางของทางช้างเผือก แรงโน้มถ่วงของหลุมดำที่อยู่ตรงกลางอาจดึงกระจุกออกจากกันในขณะที่ยกเว้นแม่ม่ายดำสามคนเท่านั้น

“มันเป็นสถานการณ์การเกิดที่ซับซ้อน” Burdge กล่าว “ระบบนี้น่าจะลอยอยู่ในทางช้างเผือกนานกว่าดวงอาทิตย์”

แม้จะแปลกประหลาดกว่านั้น ในขณะที่ทีมสามารถตรวจจับ ZTF J1406+1222 โดยใช้แสงที่มองเห็นได้ เมื่อพวกเขามองย้อนกลับไปหาแกมมาและรังสีเอกซ์ พวกเขามองไม่เห็นจริงๆ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าจริงๆ แล้วมันอาจจะไม่ใช่แม่ม่ายดำเลยก็ได้

“สิ่งหนึ่งที่เราทราบแน่ชัดก็คือเราเห็นดาวฤกษ์ที่มีด้านกลางวันที่ร้อนกว่าด้านกลางคืนมาก โดยโคจรรอบบางสิ่งบางอย่างทุกๆ 62 นาที” Burdge กล่าว

“ทุกอย่างดูเหมือนจะชี้ไปที่มันเป็นเลขฐานสองแม่ม่ายดำ แต่มีบางอย่างแปลก ๆ เกี่ยวกับเรื่องนี้ ดังนั้นมันจึงเป็นไปได้ที่มันจะเป็นสิ่งใหม่ทั้งหมด”

ทีมงานวางแผนที่จะติดตามระบบต่อไปเพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งที่เกิดขึ้นได้ดีขึ้น

อาจเป็นตัวเลือกสำคัญสำหรับการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับฟิสิกส์ ‘เตะ’ ของดาวนิวตรอน นักดาราศาสตร์ทราบดีว่าเมื่อดาวนิวตรอนก่อตัวขึ้น พวกมันจะได้รับ ‘เตะ’ ที่ส่งพวกมันออกไปด้วยความเร็วสูง

แต่ยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าลูกเตะนี้มาจากไหน เรื่องราวการเกิดที่แปลกประหลาดของระบบลึกลับนี้สามารถให้ความกระจ่างแก่คำถามได้

“ยังมีอีกมากที่เราไม่เข้าใจเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่เรามีวิธีใหม่ในการค้นหาระบบเหล่านี้บนท้องฟ้า”

งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในธรรมชาติ.