ในปี 1967 นักวิทยาศาสตร์ของนาซ่าสังเกตเห็นบางสิ่งที่พวกเขาไม่เคยเห็นมาก่อนจากห้วงอวกาศ ในสิ่งที่เป็นที่รู้จักในนาม "Vela Incident" ดาวเทียมหลายดวงได้ลงทะเบียน Gamma-Ray Burst (GRB) ที่สว่างมาก ด้วยพลังที่ยอดเยี่ยมของพวกเขาและธรรมชาติที่มีอายุสั้นนักดาราศาสตร์จึงกระตือรือร้นที่จะกำหนดว่าอย่างไรและอย่างไรที่การระเบิดเหล่านี้เกิดขึ้น
การสังเกตการณ์หลายทศวรรษทำให้เกิดข้อสรุปว่าการระเบิดเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อดาวมวลสูงไปถึงซูเปอร์โนวา แต่นักดาราศาสตร์ยังไม่แน่ใจว่าทำไมมันจึงเกิดขึ้นในบางกรณีและไม่ใช่ผู้อื่น ขอบคุณการวิจัยใหม่โดยทีมงานจาก University of Warwick ปรากฏว่ากุญแจสำคัญในการผลิต GRBs นั้นอยู่กับระบบดาวคู่ - นั่นคือดาวต้องการคู่หูเพื่อผลิตการระเบิดที่สว่างที่สุดในจักรวาล
ทีมวิจัยที่รับผิดชอบการค้นพบนี้นำโดย Ashley Chrimes - ปริญญาเอก นักศึกษาที่ University of Warwick ภาควิชาฟิสิกส์ เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขาทีมได้ไขปริศนากลางเกี่ยวกับ GRB ที่มีระยะเวลายาวนานซึ่งเป็นวิธีที่ดาวฤกษ์สามารถหมุนรอบตัวเองเร็วพอที่จะสร้างการระเบิดที่ได้รับการสังเกต
เพื่อให้ชัดแจ้ง GRBs เกิดขึ้นเมื่อดาวมวลสูง (ประมาณสิบเท่าของดวงอาทิตย์ของเรา) ไปที่ซูเปอร์โนวาและยุบเข้าไปในดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ ในกระบวนการนี้ชั้นนอกของดาวจะถูกพัดออกและวัสดุที่ถูกปล่อยจะแผ่ลงสู่แผ่นดิสก์รอบ ๆ เศษเล็กเศษน้อยที่เกิดขึ้นใหม่เพื่ออนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม เมื่อวัสดุนี้ตกเข้าด้านในโมเมนตัมนี้จะปล่อยออกมาในรูปของเจ็ตส์เล็ดลอดออกมาจากเสา
สิ่งเหล่านี้เรียกว่า "ไอพ่นสัมพัทธ์" เนื่องจากวิธีการที่วัสดุในตัวมันถูกเร่งเพื่อปิดความเร็วแสง ในขณะที่ GRBs เป็นเหตุการณ์ที่สว่างที่สุดในจักรวาลพวกมันจะสังเกตได้จากโลกเท่านั้นเมื่อแกนขั้วโลกของเราชี้ไปที่เราโดยตรงซึ่งหมายความว่านักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นพวกมันได้เพียง 10-20% เท่านั้น พวกมันยังสั้นมากเมื่อปรากฎการณ์ทางดาราศาสตร์ยาวนานไม่ว่าจะเป็นเสี้ยววินาทีหรือหลายนาที
นอกจากนี้ดาวจะต้องหมุนเร็วมากเพื่อที่จะปล่อยวัสดุตามแกนขั้วโลกของมันใกล้กับความเร็วแสง สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงปริศนาสำหรับนักดาราศาสตร์เนื่องจากดาวมักจะสูญเสียสปินใด ๆ ที่พวกมันได้รับอย่างรวดเร็ว เพื่อตอบคำถามที่ไม่ได้รับการแก้ไขเหล่านี้ทีมได้อาศัยแบบจำลองวิวัฒนาการที่เป็นตัวเอกเพื่อตรวจสอบพฤติกรรมของดาวฤกษ์มวลสูงเมื่อมันพัง
แบบจำลองเหล่านี้สร้างขึ้นโดย Dr. Jan J. Eldridge จากมหาวิทยาลัยโอ๊คแลนด์ประเทศนิวซีแลนด์ด้วยความช่วยเหลือของนักวิจัยจาก University of Warwick เมื่อรวมกับเทคนิคที่รู้จักกันในชื่อการสังเคราะห์ประชากรแบบไบนารีนักวิทยาศาสตร์ได้จำลองประชากรของระบบดาวหลายพันดวงเพื่อระบุกลไกที่การระเบิดที่หายากซึ่งผลิต GRBs สามารถเกิดขึ้นได้
จากสิ่งนี้นักวิจัยสามารถ จำกัด ปัจจัยที่ทำให้เครื่องบินไอพ่นสัมพัทธ์เกิดจากดาวที่ยุบตัว สิ่งที่พวกเขาพบคือเอฟเฟกต์จากน้ำขึ้นน้ำลงซึ่งคล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างโลกและดวงจันทร์เป็นเพียงคำอธิบายที่เป็นไปได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง GRBs ระยะยาวเกิดขึ้นในระบบดาวคู่ที่ดาวถูกล็อคไว้ด้วยกันในการหมุนรอบตัวเพื่อสร้างเอฟเฟกต์น้ำขึ้นน้ำลงที่ทรงพลัง
ดังที่ Chrimes อธิบายไว้ในการแถลงข่าวล่าสุดของ Warwick:
“ เราคาดการณ์ว่าดาวหรือระบบใดบ้างที่ก่อให้เกิดการปะทุรังสีแกมม่าซึ่งเป็นการระเบิดครั้งใหญ่ที่สุดในจักรวาล จนถึงขณะนี้ยังไม่ชัดเจนว่าดาวหรือระบบเลขฐานสองชนิดใดที่คุณต้องสร้างผลลัพธ์นั้น
“คำถามก็คือดาวฤกษ์เริ่มหมุนรอบตัวเองอย่างไรหรือคงอยู่ตลอดเวลา เราพบว่าผลของกระแสน้ำของดาวบนคู่หูของมันกำลังหยุดพวกเขาจากการชะลอตัวลงและในบางกรณีมันก็หมุนตัวพวกมัน พวกเขากำลังขโมยพลังงานหมุนเวียนจากเพื่อนซึ่งเป็นผลมาจากการที่พวกเขาล่องลอยไปไกลกว่านั้น
“สิ่งที่เราพิจารณาคือดาวส่วนใหญ่หมุนเร็วอย่างแม่นยำเพราะอยู่ในระบบเลขฐานสอง”
ในฐานะที่เป็นดร. Elizabeth Stanway นักวิจัยจาก University of Warwick ภาควิชาฟิสิกส์และผู้เขียนร่วมของการศึกษาชี้ให้เห็นว่าการวิวัฒนาการแบบไบนารีนั้นแทบจะไม่ใหม่สำหรับนักดาราศาสตร์ อย่างไรก็ตามชนิดของการคำนวณที่ดำเนินการโดย Chrimes และเพื่อนร่วมงานของเธอไม่เคยทำมาก่อนเนื่องจากการคำนวณที่ซับซ้อนเกี่ยวข้อง ดังนั้นการศึกษาครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่จะพิจารณากลไกทางกายภาพในการทำงานภายในแบบจำลองไบนารี
“ ยังมีภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกที่ยิ่งใหญ่เหนือความเป็นโลหะของดาวฤกษ์ที่ก่อให้เกิดการระเบิดของรังสีแกมม่า” เธอกล่าว “ ในฐานะนักดาราศาสตร์เราทำการตรวจสอบองค์ประกอบของดาวและเส้นทางที่โดดเด่นสำหรับการปะทุรังสีแกมม่านั้นต้องการอะตอมเหล็กน้อยมากหรือธาตุหนักอื่น ๆ ในชั้นบรรยากาศ มันเป็นปริศนาที่อธิบายว่าทำไมเราถึงเห็นความหลากหลายขององค์ประกอบในดวงดาวที่ก่อให้เกิดการปะทุรังสีแกมม่าและแบบจำลองนี้เสนอคำอธิบาย”
ต้องขอบคุณการศึกษาล่าสุดและแบบจำลองที่เกิดขึ้นกับวิวัฒนาการแบบไบนารีนักดาราศาสตร์จะสามารถทำนายได้ว่าดาวฤกษ์ GRB ที่สร้างขึ้นควรมีลักษณะอย่างไรในแง่ของอุณหภูมิความส่องสว่างและคุณสมบัติของดาวข้างเคียง มองไปที่อนาคต Chimes และเพื่อนร่วมงานของเธอหวังว่าจะสำรวจและสร้างแบบจำลองปรากฏการณ์ชั่วคราวที่ยังคงเป็นปริศนาต่อนักดาราศาสตร์
สิ่งเหล่านี้รวมถึง Fast Radio Bursts (FRBs) และสิ่งที่ทำให้พวกเขา (โดยเฉพาะความหลากหลายที่เกิดซ้ำ) หรือแม้แต่เหตุการณ์ที่หายากเช่นการเปลี่ยนดาวเป็นหลุมดำ การศึกษาที่อธิบายการค้นพบของพวกเขาปรากฏในฉบับเดือนมกราคมของ ประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์ และได้รับทุนจากสภาสิ่งอำนวยความสะดวกด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่การวิจัยและนวัตกรรมของสหราชอาณาจักร
