ในเดือนสิงหาคมปี 2560 มีการค้นพบครั้งสำคัญอีกครั้งเมื่อ Laser Interferometer Gravitational-Observatory (LIGO) ตรวจพบคลื่นที่เชื่อว่าเกิดจากการรวมตัวของดาวนิวตรอน หลังจากนั้นไม่นานนักวิทยาศาสตร์ที่ LIGO, Advanced Virgo และกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Fermi Gamma-ray ก็สามารถระบุได้ว่าเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นที่ไหนบนท้องฟ้า (รู้จักกันในชื่อ kilonova)
แหล่งข้อมูลนี้เรียกว่า GW170817 / GRB เป็นเป้าหมายของการสำรวจติดตามหลายครั้งเนื่องจากเชื่อว่าการผสานอาจนำไปสู่การก่อตัวของหลุมดำ จากการศึกษาใหม่โดยทีมงานที่วิเคราะห์ข้อมูลจากหอสังเกตการณ์เอ็กซ์เรย์จันทราของนาซ่าตั้งแต่เหตุการณ์นักวิทยาศาสตร์สามารถพูดด้วยความมั่นใจมากขึ้นว่าการควบรวมกิจการสร้างหลุมดำใหม่ในกาแลคซีของเรา
การศึกษาในหัวข้อ“ GW170817 สร้างหลุมดำที่มีแนวโน้มมากที่สุด” เพิ่งปรากฏตัวเมื่อไม่นานมานี้ จดหมายวารสารทางฟิสิกส์ การศึกษานำโดย David Pooley ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่ Trinity University, San Antonio และรวมถึงสมาชิกจาก University of Texas ที่ Austin, University of California, Berkeley และ Energetic Cosmos Laboratory ของ Nazarbayev University ในคาซัคสถาน
เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขาทีมวิเคราะห์ข้อมูลรังสีเอกซ์จากจันทราในวันสัปดาห์และเดือนหลังจากการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงโดย LIGO และรังสีแกมม่าโดยภารกิจ Fermi ของนาซ่า ในขณะที่กล้องโทรทรรศน์เกือบทุกตัวในโลกสังเกตเห็นแหล่งข้อมูลรังสีเอกซ์มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นหลังจากดาวนิวตรอนทั้งสองชนกัน
ในขณะที่การสังเกตการณ์ของจันทราสองถึงสามวันหลังจากเหตุการณ์ล้มเหลวในการตรวจจับแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์การสังเกตที่ตามมาใช้เวลา 9, 15 และ 16 วันหลังจากเหตุการณ์ส่งผลให้มีการตรวจจับ แหล่งที่มานั้นหายไปชั่วขณะหนึ่งที่ GW170817 ผ่านไปหลังดวงอาทิตย์ แต่มีการสังเกตเพิ่มเติมอีกประมาณ 110 และ 160 วันหลังจากเหตุการณ์
ในขณะที่ข้อมูล LIGO ทำให้นักดาราศาสตร์ประมาณค่ามวลของวัตถุที่เกิดขึ้นหลังจากดาวนิวตรอนรวมกัน (มวลดวงอาทิตย์ 2.7) มันไม่เพียงพอที่จะพิจารณาว่ามันได้กลายเป็นอะไร โดยพื้นฐานแล้วมวลจำนวนนี้หมายความว่ามันเป็นดาวนิวตรอนที่มีมวลมากที่สุดเท่าที่เคยพบมาหรือหลุมดำมวลต่ำที่สุดเท่าที่เคยพบมา (ผู้ถือบันทึกก่อนหน้านี้คือมวลดวงอาทิตย์สี่หรือห้าดวง) ดังที่ Dave Pooley อธิบายในการแถลงข่าวของ NASA / Chandra:
“ ในขณะที่ดาวนิวตรอนและหลุมดำลึกลับเราได้ศึกษาหลาย ๆ ดวงทั่วทั้งจักรวาลโดยใช้กล้องโทรทรรศน์อย่างจันทรา นั่นหมายความว่าเรามีทั้งข้อมูลและทฤษฎีว่าเราคาดหวังว่าวัตถุดังกล่าวจะทำงานในรังสีเอกซ์ได้อย่างไร”
หากดาวนิวตรอนรวมตัวกันก่อตัวเป็นดาวนิวตรอนที่หนักกว่านั้นนักดาราศาสตร์คาดว่ามันจะหมุนอย่างรวดเร็วและสร้างสนามแม่เหล็กที่แรงมาก สิ่งนี้จะสร้างฟองอากาศที่มีอนุภาคพลังงานสูงซึ่งจะทำให้เกิดการปล่อยรังสีเอกซ์ที่สว่าง อย่างไรก็ตามข้อมูลของจันทราได้เปิดเผยการปล่อยรังสีเอกซ์ที่ต่ำกว่าที่คาดไว้หลายร้อยเท่าจากดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเร็ว
จากการเปรียบเทียบการสังเกตการณ์ของจันทรากับข้อสังเกตของ Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), Pooley และทีมของเขาก็สามารถสรุปได้ว่าการแผ่รังสีเอกซ์นั้นเกิดจากคลื่นกระแทกที่เกิดจากการรวมตัวกันของสิ่งรอบตัว ก๊าซ. ในระยะสั้นไม่มีสัญญาณของรังสีเอกซ์ที่เกิดจากดาวนิวตรอน
สิ่งนี้หมายความว่าวัตถุที่เกิดขึ้นจริง ๆ แล้วเป็นหลุมดำ หากได้รับการยืนยันผลลัพธ์เหล่านี้จะบ่งบอกว่าบางครั้งกระบวนการก่อตัวของหลุมดำอาจมีความซับซ้อน โดยพื้นฐานแล้ว GW170817 จะเป็นผลมาจากดาวสองดวงที่เกิดการระเบิดซูเปอร์โนวาที่ทิ้งไว้ข้างหลังดาวนิวตรอนสองดวงในวงโคจรที่แน่นพอที่จะมารวมกันในที่สุด ดัง Pawan Kumar อธิบายว่า:
“ เราอาจตอบคำถามพื้นฐานที่สุดข้อหนึ่งเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่น่าสนใจ: มันเกิดอะไรขึ้น? นักดาราศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่าการรวมตัวของดาวนิวตรอนจะก่อตัวเป็นหลุมดำและก่อให้เกิดการระเบิดของรังสี แต่เราก็ยังไม่มีกรณีที่แข็งแกร่งจนถึงตอนนี้”
มองไปข้างหน้าข้อเรียกร้องที่หยิบยกโดย Pooley และเพื่อนร่วมงานของเขาสามารถทดสอบได้โดยการตรวจเอกซเรย์และวิทยุในอนาคต เครื่องมือรุ่นต่อไป - เช่น Square Kilometer Array (SKA) ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างในแอฟริกาใต้และออสเตรเลียและกล้องโทรทรรศน์ขั้นสูงของ ESA สำหรับดาราศาสตร์ฟิสิกส์สูง (Athena +) - จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในเรื่องนี้
หากส่วนที่เหลือกลายเป็นดาวนิวตรอนขนาดใหญ่ที่มีสนามแม่เหล็กแรง ๆ หลังจากนั้นแหล่งกำเนิดก็น่าจะมีความสว่างมากขึ้นในช่วงรังสีเอกซ์และรังสีคลื่นวิทยุในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าเนื่องจากพลังงานฟองสูงขึ้น คลื่น. ในขณะที่คลื่นกระแทกทำให้นักดาราศาสตร์อ่อนตัวลงคาดว่ามันจะยังคงสงบกว่าที่เคยเป็นเมื่อเร็ว ๆ นี้
ไม่ว่าการสำรวจในอนาคตของ GW170817 จะต้องให้ข้อมูลที่มีค่ามากมายตามที่ J. Craig Wheeler ผู้เขียนร่วมทำการศึกษาจากมหาวิทยาลัยเท็กซัสกล่าว “ GW170817 เป็นเหตุการณ์ทางดาราศาสตร์ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง” เขากล่าว “ เรากำลังเรียนรู้มากมายเกี่ยวกับฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของวัตถุที่รู้จักมากที่สุดจากเหตุการณ์นี้”
หากการสำรวจติดตามเหล่านี้พบว่าดาวนิวตรอนหนักเป็นสิ่งที่เกิดจากการควบรวมการค้นพบนี้จะท้าทายทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างของดาวนิวตรอนและมวลที่พวกเขาสามารถรับได้ ในทางกลับกันหากพวกเขาพบว่ามันก่อตัวเป็นหลุมดำเล็ก ๆ มันก็จะท้าทายแนวคิดของนักดาราศาสตร์เกี่ยวกับการ จำกัด มวลของหลุมดำที่ต่ำกว่า สำหรับนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์มันเป็นสถานการณ์แบบ win-win
ในฐานะผู้เขียนร่วม Bruce Grossan แห่ง University of California at Berkeley ได้เพิ่ม:
“ ในช่วงเริ่มต้นอาชีพของฉันนักดาราศาสตร์สามารถสังเกตดาวนิวตรอนและหลุมดำในกาแลคซีของเราเท่านั้นและตอนนี้เรากำลังสังเกตดาวแปลกใหม่เหล่านี้ทั่วทั้งจักรวาล ช่างเป็นเวลาที่น่าตื่นเต้นที่จะมีชีวิตอยู่เพื่อดูเครื่องมือเช่น LIGO และจันทราแสดงให้เราเห็นถึงสิ่งที่น่าตื่นเต้นมากมายที่ธรรมชาติเสนอให้ "
แท้จริงแล้วการมองไกลออกไปในจักรวาลและย้อนเวลากลับไปลึกลงได้เผยให้เห็นถึงจักรวาลที่ไม่เคยรู้จักมาก่อน และด้วยเครื่องมือที่ได้รับการพัฒนาเพื่อการพัฒนาโดยมีวัตถุประสงค์เพียงอย่างเดียวในการศึกษาปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ในรายละเอียดที่มากขึ้นและในระยะทางที่ไกลยิ่งขึ้นดูเหมือนจะไม่มีข้อ จำกัด สำหรับสิ่งที่เราอาจเรียนรู้ และอย่าลืมตรวจสอบวิดีโอของการควบรวมกิจการ GW170817 นี้ด้วยความอนุเคราะห์จากหอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์:
