เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ได้วิเคราะห์ข้อมูลการตรวจจับจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ IXPE พบพัลซาร์ประหลาดที่หมุนอย่างรวดเร็วและมีดาวคู่ข้างเคียง ทั้งยังพบว่าพัลซาร์ได้ดูดมวลของดาวคู่มาวนรอบตัวจนเกิดจานมวลสะสม (Accretion Disk) ล้อมรอบตัวเอง และเป็นพัลซาร์ที่ปล่อยลำแสงคู่กำลังสูงจากขั้วแม่เหล็กสองข้างขณะหมุนคล้ายดวงไฟบนประภาคาร

การสังเกตการณ์ในครั้งนี้ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐอเมริกา อิตาลี และสเปน ได้สำรวจ ระบบ PSR J1023+0038 หรือ J1023 ซึ่งเป็นพัลซาร์คู่กับดาวมวลต่ำที่มีความสัมพันธ์แปลกประหลาดเมื่อเทียบกับระบบอื่น ๆ เพราะพัลซาร์เองก็เป็นดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเองเร็วมากในระดับมิลลิวินาทีและปล่อยรังสีออกมาทั้งสองข้างของขั้วอย่างรวดเร็ว และยังมีการสะสมมวลจากดาวคู่หูจนเกิดเป็นจานพอกพูนมวล

ภาพวาดของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ IXPE ภาพจาก NASA

J1023 นับว่าหายากและมีคุณค่าสำหรับการศึกษา เพราะพัลซาร์จะแปรสภาพอย่างชัดเจนไปมาระหว่างช่วงที่ดูดมวลจากดาวคู่กับช่วงสงบซึ่งไม่พบการดึงดูดมวล นักดาราศาสตร์จึงสามารถตรวจจับการเต้นเป็นจังหวะได้ในย่านคลื่นวิทยุ จัดเป็นพัลซาร์หมุนเร็วในระดับมิลลิวินาทีที่มีการเปลี่ยนสภาพไปมา (Transitional Millisecond Pulsar) ที่อาจเพิ่มพูนความเข้าใจเกี่ยวกับดาวนิวตรอนระบบคู่ได้

คำถามใหญ่ของนักวิทยาศาสตร์คือ รังสีเอกซ์ในระบบนี้มีต้นกำเนิดจากที่ใด คำตอบจะช่วยยกระดับทฤษฎีเกี่ยวกับการเร่งอนุภาค ฟิสิกส์การสะสมมวล และสภาพแวดล้อมรอบดาวนิวตรอนทั่วจักรวาลได้ ซึ่งผลที่ได้สร้างความประหลาดใจ เพราะรังสีเอกซ์ไม่ได้มาจากจานมวลสะสมตามที่เคยคาดกัน แต่เกิดจากลมพัลซาร์ ที่มีส่วนผสมระหว่างก๊าซ คลื่นกระแทก สนามแม่เหล็ก กับอนุภาคพลังงานสูงใกล้ความเร็วแสงที่พุ่งชนจานมวลสะสม

ภาพวาดของระบบพัลซาร์มิลลิวินาทีที่มีจานพอกพูนมวลล้อมรอบตัวพัลซาร์ ภาพจาก NASA

นักดาราศาสตร์ตรวจสอบโดยวัดมุมโพลาไรซ์ของแสงทั้งในย่านรังสีเอกซ์และย่านแสงที่ตามองเห็น โพลาไรเซชันเป็นตัวบ่งชี้ระดับการจัดระเบียบของคลื่นแสง จึงใช้ IXPE ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์เพียงตัวเดียวในอวกาศที่วัดโพลาไรเซชันของรังสีเอกซ์ได้ และเปรียบเทียบกับข้อมูลโพลาไรเซชันในย่านแสงที่ตามองเห็นจากกล้อง Very Large Telescope ของหอดูดาวยุโรปใต้ในชิลี นอกจากนี้ยังเสริมข้อมูลรังสีพลังงานสูงจากกล้อง NICER และ Neil Gehrels Swift Observatory ตลอดจนข้อมูลคลื่นวิทยุจาก Karl G. Jansky Very Large Array ที่มลรัฐนิวเม็กซิโก

ผลการวัดพบว่ามุมโพลาไรซ์สอดคล้องกันทุกย่านความยาวคลื่น บ่งชี้ว่ามีกลไกทางฟิสิกส์เดียวกันที่ควบคุมแสงทั้งหมดที่เราสังเกตได้ ซึ่งท้าทายความเชื่อเดิมที่ว่าเอกซเรย์มาจากจานมวลสะสม และยืนยันว่าลมพัลซาร์คือแหล่งพลังงานหลักของระบบ

การศึกษาพัลซาร์หายากประเภทนี้อย่างต่อเนื่องจะช่วยเปรียบเทียบกลไกทางฟิสิกส์ที่สังเกตได้กับพัลซาร์ชนิดอื่นและเนบิวลาลมพัลซาร์ (Pulsar Wind Nebula) ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้จะช่วยปรับปรุงแบบจำลองทฤษฎีว่าลมพัลซาร์ก่อให้เกิดรังสีได้อย่างไร และพาเราก้าวเข้าใกล้ความเข้าใจอย่างสมบูรณ์ต่อกระบวนการทางฟิสิกส์อันซับซ้อนในระบบเหล่านี้

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

IXPE พบพัลซาร์คู่แปลกประหลาดที่ดูดกลืนมวลจากดาวฤกษ์คู่หู