ลำดับชีวิตของดวงดาวลงท้ายด้วยการก่อตัวของหลุมดำ เครดิตภาพ: Nicolle Rager Fuller / NSF คลิกเพื่อขยาย
เพียงไม่กี่ร้อยล้านปีหลังจากบิ๊กแบงดาวมวลสูงหมดเชื้อเพลิงมันยุบตัวเป็นหลุมดำและระเบิดเมื่อรังสีแกมม่าระเบิด การแผ่รังสีจากเหตุการณ์ความหายนะครั้งนี้เพิ่งมาถึงโลกและนักดาราศาสตร์กำลังใช้มันเพื่อย้อนกลับไปยังช่วงเวลาแรกสุดของจักรวาล การระเบิดที่ชื่อว่า GRB 050904 นั้นถูกตรวจพบโดยดาวเทียม Swift ของนาซ่าเมื่อวันที่ 4 กันยายน 2548 สิ่งหนึ่งที่ผิดปกติเกี่ยวกับการระเบิดครั้งนี้คือการระเบิดเป็นเวลา 500 วินาทีซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในช่วงเวลานั้น
มันมาจากขอบของเอกภพที่มองเห็นได้การระเบิดที่ไกลที่สุดที่ตรวจพบได้
ในเรื่อง Nature ของสัปดาห์นี้นักวิทยาศาสตร์ที่ Penn State University และเพื่อนร่วมงานของสหรัฐอเมริกาและยุโรปหารือกันว่าการตรวจจับการระเบิดเมื่อวันที่ 4 กันยายน 2548 เป็นผลมาจากการที่ดาวมวลสูงยุบตัวเป็นหลุมดำ
การระเบิดที่เรียกว่าการปะทุรังสีแกมม่านั้นมาจากยุคหลังดาวฤกษ์และกาแล็กซี่ก่อตัวขึ้นครั้งแรกประมาณ 500 ล้านถึง 1 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง ตอนนี้เอกภพมีอายุ 13.7 พันล้านปีดังนั้นการปะทุของเดือนกันยายนจึงเป็นเครื่องมือในการศึกษาสภาพของเอกภพยุคแรก
David Burrows นักวิทยาศาสตร์อาวุโสและศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ Penn State ผู้เขียนร่วมหนึ่งในสามรายงานเกี่ยวกับการระเบิดครั้งนี้ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature “ ดาวดวงนี้อาจแตกต่างจากแบบที่เราเห็นในปัจจุบันเป็นดาวที่มีอยู่ในเอกภพยุคแรก ๆ เท่านั้น”
การระเบิดที่ชื่อว่า GRB 050904 หลังจากวันที่มันถูกตรวจพบโดยดาวเทียม Swift ของ NASA ซึ่งดำเนินการโดย Penn State Swift ให้พิกัดการระเบิดเพื่อให้ดาวเทียมดวงอื่นและกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินสามารถสังเกตการระเบิดได้ โดยทั่วไปแล้วการถ่ายภาพต่อเนื่องจะใช้เวลาเพียง 10 วินาที แต่แสงที่ค้างอยู่บนท้องฟ้าจะคงอยู่ไม่กี่วัน
GRB 050904 เกิดขึ้นเมื่อ 13 พันล้านปีแสงจากโลกซึ่งหมายความว่ามันเกิดขึ้นเมื่อ 13 พันล้านปีก่อนเพราะมันใช้เวลานานกว่าแสงจะมาถึงเรา นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบวัตถุเพียงไม่กี่ปีกว่า 12 พันล้านปีแสงดังนั้นการระเบิดจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจจักรวาลที่ไกลเกินเอื้อมถึงกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุด
“ เนื่องจากการระเบิดนั้นสว่างกว่าดวงอาทิตย์กว่าพันล้านดวงกล้องโทรทรรศน์หลายดวงสามารถศึกษาได้แม้ในระยะไกลเช่นนี้” เบอร์โรวส์กล่าวซึ่งการวิเคราะห์มุ่งเน้นไปที่ข้อมูลสวิฟต์จากกล้องโทรทรรศน์ทั้งสามของมัน และความยาวคลื่นแสงอัลตราไวโอเลต / แสงตามลำดับ Burrows เป็นนักวิทยาศาสตร์หลักสำหรับกล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์ของ Swift
ทีม Swift พบคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์หลายอย่างใน GRB 050904 การระเบิดนั้นยาวนานประมาณ 500 วินาทีและปลายหางของการระเบิดแสดงให้เห็นถึงเปลวไฟหลายใบ ลักษณะเหล่านี้บ่งบอกว่าหลุมดำที่สร้างขึ้นใหม่ไม่ได้เกิดขึ้นทันทีตามที่นักวิทยาศาสตร์บางคนคิด แต่มันเป็นเหตุการณ์ที่ยาวนานและวุ่นวาย
การปะทุของรังสีแกมม่าที่ใกล้กว่านั้นไม่มีอะไรมากนักซึ่งหมายความว่าหลุมดำที่เก่าที่สุดอาจก่อตัวแตกต่างจากหลุมดำในยุคปัจจุบันได้ ความแตกต่างอาจเป็นเพราะดาวดวงแรกมีมวลมากกว่าดาวฤกษ์สมัยใหม่ หรืออาจเป็นผลมาจากสภาพแวดล้อมของเอกภพยุคแรกเมื่อดาวดวงแรกเริ่มเปลี่ยนไฮโดรเจนและฮีเลียม (สร้างขึ้นในบิกแบง) เป็นองค์ประกอบที่หนักกว่า
ในความเป็นจริง GRB 050904 แสดงให้เห็นถึงคำแนะนำขององค์ประกอบที่หนักขึ้นมาใหม่ตามข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน การค้นพบนี้เป็นเรื่องของบทความเรื่องธรรมชาติครั้งที่สองโดยกลุ่มญี่ปุ่นที่นำโดย Nobuyuki Kawai ที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งโตเกียว
GRB 050904 ยังแสดงให้เห็นถึงการขยายเวลาอีกด้วยอันเป็นผลมาจากการขยายตัวของเอกภพในช่วง 13 พันล้านปีที่ผ่านมาซึ่งแสงได้นำเรามาถึงโลก การขยายนี้ส่งผลให้แสงมีสีแดงมากกว่าเมื่อมันถูกปล่อยออกมาและมันยังทำให้เรารับรู้เวลาเมื่อเทียบกับนาฬิกาภายในของระเบิด
ปัจจัยเหล่านี้ทำงานในความโปรดปรานของนักวิทยาศาสตร์ ทีมงาน Penn State เปลี่ยนเครื่องมือของ Swift ไปสู่การระเบิดประมาณ 2 นาทีหลังจากเหตุการณ์เริ่มขึ้น อย่างไรก็ตามการระเบิดดังกล่าวได้รับการพัฒนาราวกับว่ามันกำลังเคลื่อนไหวช้าและใช้เวลาเพียง 23 วินาทีในการระเบิด ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์สามารถเห็นการระเบิดในระยะแรก ๆ
มีวัตถุอื่นอีกหนึ่งอันที่ถูกค้นพบในระยะไกล กระนั้นควาซาร์เป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลดาวนับพันล้านดวงการระเบิดครั้งนี้มาจากดาวดวงเดียว การตรวจจับของ GRB 050904 ยืนยันว่าดาวมวลสูงปะปนกับควาซาร์ที่เก่าแก่ที่สุด มันยังยืนยันด้วยว่าการระเบิดของดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกล - อาจจะมาจากดาวดวงแรกนักทฤษฎีบอกว่าสามารถศึกษาได้จากการสังเกตการณ์ร่วมกับสวิฟท์และกล้องโทรทรรศน์ระดับโลกอื่น ๆ
“ เราออกแบบสวิฟท์เพื่อมองหาการระเบิดเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่มาจากขอบจักรวาล” Neil Gehrels จาก NASA Goddard Space Flight Center ในเมืองกรีนเบลต์รัฐแมรี่แลนด์ผู้สำรวจหลักของ Swift กล่าว “ ตอนนี้เราได้รับแล้วและมันก็น่าสนใจ เป็นครั้งแรกที่เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับดวงดาวแต่ละดวงจากช่วงเริ่มต้นของเวลา มีอีกมากมายที่นั่น”
Swift เปิดตัวในเดือนพฤศจิกายน 2547 และเปิดให้บริการอย่างเต็มรูปแบบในเดือนมกราคม 2548 Swift มีเครื่องมือหลักสามอย่าง ได้แก่ กล้องโทรทรรศน์ Burst Alert, กล้องโทรทรรศน์ X-ray และกล้องโทรทรรศน์ Ultraviolet / Optical กล้องโทรทรรศน์ Burst Alert ซึ่งเป็นเครื่องตรวจจับรังสีแกมม่าของ Swift ให้ตำแหน่งเริ่มต้นที่รวดเร็วสร้างขึ้นโดยศูนย์การบินอวกาศของนาซาก็อดดาร์ดในกรีนเบลต์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอสและถูกสร้างขึ้นที่ GSFC กล้องโทรทรรศน์ X-Ray และกล้องโทรทรรศน์ UV / Optical ของ Swift ได้รับการพัฒนาและสร้างขึ้นโดยทีมงานระดับนานาชาติที่นำโดย Penn State และดึงเอาประสบการณ์การใช้งานอวกาศของแต่ละสถาบันมาก่อน กล้องโทรทรรศน์ X-ray เกิดจากความร่วมมือของ Penn State กับ University of Leicester ในอังกฤษและหอดูดาว Brera Astronomical ในอิตาลี กล้องโทรทรรศน์อุลตร้าไวโอเลต / ออปติคัลที่เกิดจากความร่วมมือของ Penn State กับห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์อวกาศ Mullard ของ University College-London กล้องโทรทรรศน์ทั้งสามนี้ทำให้สวิฟท์มีความสามารถในการตรวจสอบการระเบิดรังสีแกมม่าเกือบทั้งหมดในทันทีเนื่องจากสวิฟท์สามารถหมุนได้อย่างรวดเร็วเพื่อชี้ไปยังแหล่งกำเนิดของสัญญาณแกมม่าเรย์
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว PSU
