รังสีคอสมิก - อนุภาคที่ถูกเร่งให้อยู่ใกล้กับความเร็วของแสง - ไหลออกมาจากดวงอาทิตย์ของเราตลอดเวลาแม้ว่าพวกมันจะมีความซบเซาในเชิงบวกเมื่อเทียบกับสิ่งที่เรียกว่ารังสีเอกซ์พลังงานสูง (UHECRs) รังสีคอสมิกประเภทนี้มาจากแหล่งนอกระบบสุริยะและมีพลังมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรามาก การรวมตัวระหว่างดาวแคระขาวและดาวนิวตรอนหรือหลุมดำอาจเป็นแหล่งกำเนิดรังสีหนึ่งแหล่งและการควบรวมดังกล่าวอาจเกิดขึ้นบ่อยครั้งพอที่จะเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุดของอนุภาคพลังเหล่านี้
การสำรวจการทำเหมืองข้อมูล Sloan White dwArf Radial velocity data (SWARMS) - ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ Sloan Digital Sky Survey - เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้ค้นพบระบบเลขฐานสองของวัตถุแปลกใหม่เพียง 50 พาร์เซกห่างจากระบบสุริยะ ระบบนี้ชื่อ SDSS 1257 + 5428 นั้นดูเหมือนจะเป็นดาวแคระขาวที่กำลังโคจรรอบดาวนิวตรอนหรือหลุมดำมวลต่ำ รายละเอียดเกี่ยวกับระบบและการค้นพบครั้งแรกสามารถพบได้ในกระดาษโดย Carles Badenes, et al. ที่นี่
ผู้เขียนร่วม Thom Thompson ผู้ช่วยศาสตราจารย์ในภาควิชาดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตทระบุในจดหมายฉบับล่าสุดถึง จดหมายวารสารทางฟิสิกส์ ซึ่งระบบประเภทนี้และการรวมตัวกันของเศษซากดาวที่แปลกใหม่เหล่านี้อาจเป็นเรื่องธรรมดา การรวมตัวระหว่างดาวแคระขาวและดาวนิวตรอนหรือหลุมดำอาจสร้างหลุมดำที่มีมวลต่ำได้ซึ่งเรียกกันว่าหลุมดำที่เรียกว่า "ทารก"
Thompson เขียนในการสัมภาษณ์ทางอีเมล:
“ ดาวแคระขาวนิวตรอนหรือไบนารีหลุมดำนั้นค่อนข้างหายากแม้ว่าจะมีจำนวนมหาศาลในกาแลคซีที่มีลักษณะคล้ายทางช้างเผือกในวรรณคดี SWARMS เป็นคนแรกที่ตรวจจับระบบดังกล่าวโดยใช้เทคนิค "ความเร็วเรเดียล" และเป็นคนแรกที่พบวัตถุเช่นนี้ในบริเวณใกล้เคียงห่างออกไปเพียง 50 พาร์เซก (ประมาณ 170 ปีแสง) ด้วยเหตุนี้มันจึงน่าประหลาดใจมากและความใกล้ชิดสัมพัทธ์คือสิ่งที่ทำให้เราสามารถโต้แย้งได้ว่าระบบเหล่านี้จะต้องเป็นเรื่องธรรมดาเมื่อเทียบกับความคาดหวังก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่ SWARMS คงจะต้องโชคดีมากที่ได้เห็นบางสิ่งบางอย่างที่หาได้ยากใกล้เคียง "
ทอมป์สันและคณะ ยืนยันว่าการควบรวมกิจการประเภทนี้อาจเป็นแหล่งที่สำคัญที่สุดของ UHECRs ในกาแลคซีทางช้างเผือกและควรรวมเข้าด้วยกันในกาแลคซีทุก ๆ 2,000 ปี การรวมตัวประเภทนี้อาจน้อยกว่าซูเปอร์โนวาประเภท Ia เล็กน้อยซึ่งเกิดขึ้นในระบบเลขฐานสองของดาวแคระขาว
ดาวแคระขาวที่รวมตัวกับดาวนิวตรอนจะสร้างหลุมดำมวลต่ำที่มีมวลประมาณ 3 เท่าของดวงอาทิตย์ ธ อมป์สันกล่าวว่า“ ในความเป็นจริงสถานการณ์นี้น่าจะเกิดขึ้นเนื่องจากเราคิดว่าดาวนิวตรอนไม่สามารถมีอยู่เหนือมวลดวงอาทิตย์ 2-3 เท่า แนวคิดก็คือว่า WD จะถูกรบกวนและสะสมบนดาวนิวตรอนและจากนั้นดาวนิวตรอนจะยุบลงสู่หลุมดำ ในกรณีนี้เราอาจเห็นสัญญาณการก่อตัว BH ในคลื่นแรงโน้มถ่วง”
คลื่นแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นในการควบรวมกิจการจะอยู่เหนือขอบเขตที่ตรวจพบได้โดย Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ใช้เลเซอร์ในการตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วง (ซึ่งยังไม่มีใครตรวจพบ ... ) และอาจเป็น หอสังเกตการณ์คลื่นฐานความโน้มถ่วงระยะห่าง, LISA เสาอากาศอวกาศเลเซอร์ของนาซ่า
รังสีคอสมิคทั่วไปที่มาจากดวงอาทิตย์ของเรามีพลังงานในระดับ 10 ^ 7 ถึง 10 ^ 10 อิเล็กตรอนโวลต์ รังสีคอสมิกพลังงานสูงเป็นปรากฏการณ์ที่หายาก แต่มันเกิน 10 ^ 20 อิเล็กตรอนโวลต์ ระบบเช่น SDSS 1257 + 5428 ผลิตรังสีคอสมิกของพลังงานสูงเช่นนี้ได้อย่างไร Thompson อธิบายว่ามีความเป็นไปได้สองอย่างที่น่าสนใจไม่แพ้กัน
ในตอนแรกการก่อตัวของหลุมดำและดิสก์สะสมมวลรวมที่ตามมาจากการควบรวมจะสร้างเจ็ตที่ค่อนข้างคล้ายกับที่เห็นที่ใจกลางกาแลคซีซึ่งเป็นสัญญาณบอกเล่าของควาซาร์ แม้ว่าไอพ่นเหล่านี้จะเล็กกว่ามาก แต่คลื่นกระแทกที่ด้านหน้าของเจ็ทจะเร่งอนุภาคให้เป็นพลังงานที่จำเป็นเพื่อสร้าง UHECRs ธ อมป์สันกล่าว
ในฉากที่สองดาวนิวตรอนจะขโมยวัตถุจากดาวแคระขาวและการสะสมนี้จะเริ่มหมุนอย่างรวดเร็ว แรงแม่เหล็กที่สร้างขึ้นที่พื้นผิวของดาวนิวตรอนหรือ“ magnetar” จะสามารถเร่งอนุภาคใด ๆ ที่มีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กที่เข้มสู่พลังงานสูงเป็นพิเศษ
การสร้างรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษเหล่านี้โดยระบบดังกล่าวเป็นเชิงทฤษฎีอย่างมากและความเป็นไปได้ที่พวกมันอาจอยู่ในกาแลคซีของเราเป็นเพียงการประมาณการ มันยังไม่ชัดเจนในไม่ช้าหลังจากการค้นพบ SDSS 1257 + 5428 ว่าวัตถุสหายของดาวแคระขาวนั้นเป็นหลุมดำหรือดาวนิวตรอน แต่ความจริงที่ว่า SWARMS ได้ทำการค้นพบดังกล่าวในช่วงแรกของการสำรวจคือการสนับสนุนให้ค้นพบระบบเลขฐานสองที่แปลกใหม่
“ ไม่น่าที่ SWARMS จะเห็นระบบดังกล่าวมากกว่า 10 หรือ 100 ระบบ ถ้าเป็นเช่นนั้นอัตราการควบรวมกิจการจะสูงมาก (ไม่น่าเชื่อ) ที่กล่าวมาเราเคยแปลกใจมาหลายครั้งแล้ว อย่างไรก็ตามเนื่องจากพื้นที่ทั้งหมดของท้องฟ้าสำรวจหากการประมาณอัตราการรวมตัวของเรานั้นถูกต้อง SWARMS ควรจะเห็นระบบดังกล่าวอีกประมาณ 1 ระบบเท่านั้นและพวกเขาอาจไม่เห็นเลย การสำรวจที่คล้ายกันในท้องฟ้าทางใต้ (ปัจจุบันไม่มีสิ่งใดเทียบได้กับการสำรวจท้องฟ้าของ Sloan Digital ที่ SWARMS ตั้งอยู่) ควรเปิดระบบดังกล่าวประมาณ 1 ระบบ” Thompson กล่าว
การสังเกตการณ์ของ SDSS 1257 + 5428 นั้นได้ดำเนินการแล้วโดยใช้หอสังเกตการณ์ X-ray ของ Swift และการตรวจวัดบางอย่างได้ทำในคลื่นวิทยุ ไม่พบแหล่งที่มาของรังสีแกมมาในตำแหน่งของระบบโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ Fermi
ธ อมป์สันกล่าวว่า“ การสังเกตการณ์ที่สำคัญที่สุดของระบบคือการได้ระยะห่างที่แท้จริงผ่านทางพารัลแลกซ์ ตอนนี้ระยะทางขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของดาวแคระขาวที่สำรวจ ในหลักการ
มันน่าจะง่ายที่จะเฝ้าดูระบบในปีหน้าและรับระยะทางพารัลแลกซ์ซึ่งจะช่วยลดความไม่แน่นอนหลายประการรอบคุณสมบัติทางกายภาพของดาวแคระขาวได้”
ที่มา: Arxiv สัมภาษณ์ทางอีเมลกับ Todd Thompson
