ตัวอย่างศิลปินของหลุมดำที่ใช้ดาวนิวตรอน เครดิตภาพ: Dana Berry / NASA คลิกเพื่อดูภาพขยาย
นักวิทยาศาสตร์ได้ไขปริศนาอายุ 35 ปีของต้นกำเนิดของแสงแฟลชที่ทรงพลังซึ่งแยกออกเป็นสองส่วนที่เรียกว่าการปะทุรังสีแกมม่าสั้น แสงวาบเหล่านี้สว่างกว่าดวงอาทิตย์นับพันล้านดวง แต่ใช้เวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาทีก็เร็วเกินไปที่จะจับ ... จนถึงตอนนี้
หากคุณเดาว่ามีหลุมดำเข้ามาเกี่ยวข้องคุณอย่างน้อยครึ่งหนึ่ง การปะทุรังสีแกมม่าสั้นเกิดขึ้นจากการชนกันระหว่างหลุมดำและดาวนิวตรอนหรือระหว่างดาวนิวตรอนสองดวง ในฉากแรกหลุมดำกลืนดาวนิวตรอนลงและใหญ่ขึ้น ในสถานการณ์ที่สองดาวนิวตรอนสองดวงสร้างหลุมดำ
การระเบิดของรังสีแกมมาซึ่งเป็นการระเบิดที่ทรงพลังที่สุดที่รู้จักถูกตรวจพบครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษที่ 1960 มันเป็นแบบสุ่มประเดี๋ยวเดียวและสามารถเกิดขึ้นได้จากทุกภูมิภาคของท้องฟ้า ลองค้นหาตำแหน่งของแฟลชกล้องถ่ายรูปที่ไหนสักแห่งในสนามกีฬาที่กว้างใหญ่และคุณจะรู้สึกถึงความท้าทายที่ต้องเผชิญกับนักล่าระเบิดรังสีแกมม่า การแก้ปริศนานี้ได้ประสานงานกันอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนในหมู่นักวิทยาศาสตร์โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและดาวเทียมนาซ่า
เมื่อสองปีก่อนนักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าการระเบิดที่ยาวนานขึ้นนานกว่าสองวินาทีนั้นเกิดขึ้นจากการระเบิดของดาวมวลสูงมาก อย่างไรก็ตามประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ของการระเบิดนั้นสั้นและน้อยกว่าสองวินาที
มีการตรวจพบการปะทุรังสีแกมม่าสั้นสี่ครั้งตั้งแต่เดือนพฤษภาคม สองสิ่งเหล่านี้มีอยู่ในบทความสี่ฉบับในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 6 ตุลาคม หนึ่งระเบิดจากเดือนกรกฎาคมให้หลักฐาน "ปืนสูบบุหรี่" เพื่อสนับสนุนทฤษฎีการปะทะกัน การระเบิดครั้งต่อไปอีกก้าวหนึ่งโดยให้หลักฐานที่ยั่วเย้าเป็นครั้งแรกของหลุมดำที่กินดาวนิวตรอน - ก่อนจะขยายดาวนิวตรอนให้เป็นรูปจันทร์เสี้ยวกลืนมันแล้วกลืนกินเศษของดาวแตกในไม่กี่นาทีที่ ตาม
การค้นพบเหล่านี้อาจช่วยในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงโดยตรงซึ่งไม่เคยเห็นมาก่อน การรวมตัวดังกล่าวสร้างคลื่นความโน้มถ่วงหรือระลอกในกาลอวกาศ การปะทุของรังสีแกมม่าสั้น ๆ สามารถบอกนักวิทยาศาสตร์ได้ว่าจะมองหาระลอกเมื่อใดและที่ไหน
“ การปะทุรังสีแกมม่าโดยทั่วไปนั้นเป็นเรื่องยากที่จะศึกษา แต่สิ่งที่สั้นที่สุดเป็นไปไม่ได้ที่จะตรึงไว้” ดร. นีลเกห์รส์ของศูนย์การบินอวกาศของนาซาก็อดดาร์ดในกรีนเบลต์ และนำไปสู่ผู้เขียนรายงานธรรมชาติหนึ่งเรื่อง “ ทุกสิ่งที่เปลี่ยนไป ตอนนี้เรามีเครื่องมือในการศึกษาเหตุการณ์เหล่านี้แล้ว”
ดาวเทียม Swift ตรวจพบการระเบิดสั้น ๆ ในวันที่ 9 พฤษภาคมและ High-Energy Transient Explorer (HETE) ของ NASA ตรวจพบสิ่งอื่นในวันที่ 9 กรกฎาคมสิ่งเหล่านี้เป็นระเบิดสองครั้งที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ Swift และ HETE ส่งสัญญาณพิกัดระเบิดไปยังนักวิทยาศาสตร์และหอดูดาวได้อย่างรวดเร็วและอิสระผ่านโทรศัพท์มือถือบี๊บและอีเมล
เหตุการณ์ 9 พฤษภาคมถือเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าสายัณห์เกิดจากการปะทุของรังสีแกมม่าสั้น ๆ สิ่งที่เห็นโดยทั่วไปหลังจากการระเบิดเป็นเวลานาน การค้นพบนั้นเป็นเรื่องของการแถลงข่าววันที่ 11 พฤษภาคมของนาซ่า ผลลัพธ์ใหม่ที่ตีพิมพ์ในธรรมชาติแสดงถึงการวิเคราะห์อย่างละเอียดของการระเบิดสองสายที่เกิดขึ้นซึ่งเป็นเหตุให้เกิดการระเบิดระยะสั้น
“ เรามีลางสังหรณ์ที่การปะทุรังสีแกมม่าระยะสั้นมาจากดาวนิวตรอนชนเข้ากับหลุมดำหรือดาวนิวตรอนอื่น แต่การตรวจจับใหม่เหล่านี้ไม่ต้องสงสัยเลย” ดร. ดีเร็กฟ็อกซ์แห่งรัฐเพนน์กล่าว รายละเอียดการสังเกตความยาวคลื่นหลาย
ทีมงานของ Fox ค้นพบสายลับ X-ray ในวันที่ 9 กรกฎาคมที่ระเบิดด้วยหอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ของ NASA ทีมที่นำโดยศาสตราจารย์ Jens Hjorth จากมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนระบุว่าแสงที่เปล่งออกมาโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ 1.5 เมตรเดนมาร์กที่หอดูดาวลาซิลลาในชิลี ทีมงานของฟ็อกซ์ยังคงศึกษาสายัณห์ต่อเนื่องด้วยกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลสเปซของนาซ่า กล้องโทรทรรศน์ du Pont และ Swope ที่ Las Campanas, ชิลีได้รับทุนสนับสนุนจาก Carnegie Institution; กล้องโทรทรรศน์ซูบารุที่เมานาเคอาฮาวายซึ่งดำเนินการโดยหอดูดาวแห่งชาติของญี่ปุ่น และอาเรย์ขนาดใหญ่ซึ่งมีกล้องโทรทรรศน์วิทยุ 27 แห่งใกล้โซคอร์โรรัฐนิวเม็กซิโกดำเนินการโดยหอดูดาววิทยุดาราศาสตร์แห่งชาติ
การสำรวจความยาวคลื่นหลายครั้งของการระเบิด 9 กรกฎาคมเรียกว่า GRB 050709 ได้จัดหาชิ้นส่วนทั้งหมดของปริศนาเพื่อไขปริศนาลึกลับระเบิด
ดร. George Ricker จาก MIT นักวิจัยหลักของ HETE และผู้ร่วมเขียนบทความธรรมชาติอีกเล่มหนึ่งกล่าวว่ากล้องโทรทรรศน์ทรงพลังตรวจพบซูเปอร์โนวาไม่ได้เนื่องจากการปะทุของรังสีแกมม่าจางลงโดยโต้เถียงกับการระเบิดของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ “ การระเบิดในวันที่ 9 กรกฎาคมเป็นเหมือนสุนัขที่ไม่เห่า”
Ricker เสริมว่าการระเบิด 9 กรกฎาคมและอาจ 9 พฤษภาคมการระเบิดอยู่ในเขตชานเมืองของกาแลคซีของพวกเขาที่คาดว่าไบนารีการรวมเก่า ไม่คาดว่าการปะทุรังสีแกมม่าสั้นในกาแลคซีที่ก่อตัวดาวฤกษ์ มันใช้เวลาหลายพันล้านปีสำหรับดาวมวลสูงสองดวงในระบบดาวคู่ก่อนที่จะวิวัฒนาการไปสู่หลุมดำหรือดาวนิวตรอนก่อนแล้วจึงรวมเข้าด้วยกัน การเปลี่ยนจากดาวฤกษ์ไปเป็นหลุมดำหรือดาวนิวตรอนเกี่ยวข้องกับการระเบิด (ซูเปอร์โนวา) ซึ่งสามารถเตะระบบดาวคู่ห่างไกลจากจุดกำเนิดและออกไปทางขอบกาแลคซีของโฮสต์
9 กรกฏาคมนี้และต่อมาเมื่อวันที่ 24 กรกฎาคมแสดงให้เห็นสัญญาณที่ไม่ซ้ำกันซึ่งชี้ให้เห็นว่าไม่เพียง แต่การควบรวมกิจการเก่า ๆ เท่านั้น แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลุมดำ - การรวมตัวของดาวนิวตรอน นักวิทยาศาสตร์เห็นแสงของรังสีเอกซ์หลังจากการปะทุของรังสีแกมม่าในช่วงแรก ส่วนรังสีแกมม่าที่รวดเร็วน่าจะเป็นสัญญาณของหลุมดำที่กลืนกินดาวนิวตรอนส่วนใหญ่ สัญญาณ X-ray ในไม่กี่นาทีต่อชั่วโมงอาจเป็นเศษวัสดุของดาวนิวตรอนที่ตกลงไปในหลุมดำเหมือนของหวาน
และมีอีกมาก การควบรวมกิจการสร้างคลื่นความโน้มถ่วงระลอกในกาลอวกาศตามคำทำนายของ Einstein แต่ไม่เคยตรวจพบได้โดยตรง ระเบิด 9 กรกฎาคมนั้นอยู่ห่างออกไปสองพันล้านปีแสง การค้นพบการควบรวมกิจการขนาดใหญ่ที่ใกล้ชิดกับโลกมากขึ้นนั้นสามารถตรวจพบได้โดย Laser Interferometer Gravitational-Observatory (LIGO) ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ หากสวิฟท์ตรวจจับการระเบิดสั้น ๆ ในบริเวณใกล้เคียงนักวิทยาศาสตร์ LIGO สามารถย้อนกลับไปตรวจสอบข้อมูลด้วยเวลาและสถานที่ที่แม่นยำ
“ นี่เป็นข่าวดีสำหรับ LIGO” ดร. อัลเบิร์ตลาซซารินีจาก LIGO Laboratory ของคาลเทคกล่าว “ การเชื่อมต่อระหว่างการปะทุระยะสั้นและการควบรวม บริษัท ต่างๆเพิ่มขึ้นตามที่คาดการณ์ไว้สำหรับ LIGO และพวกเขาดูเหมือนจะอยู่ในระดับสูงสุดของประมาณการก่อนหน้า นอกจากนี้การสำรวจยังให้คำแนะนำที่ยั่วเย้าของการรวมตัวของดาวนิวตรอนซึ่งยังไม่เคยถูกตรวจพบมาก่อน ในระหว่างการสังเกตของ LIGO ที่จะเกิดขึ้นทุกปีเราอาจตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจากเหตุการณ์ดังกล่าว”
การรวมตัวของดาวนิวตรอนจะทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงที่แรงกว่าดาวนิวตรอนที่รวมตัวกันสองดวง คำถามในตอนนี้คือความธรรมดาและการควบรวมกิจการเหล่านี้เป็นอย่างไร Swift ซึ่งเปิดตัวในเดือนพฤศจิกายน 2547 สามารถให้คำตอบนั้นได้
แหล่งที่มาดั้งเดิม: NASA News Release
