กล้องโทรทรรศน์อวกาศ XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) ตรวจจับธาตุคลอรีนและโพแทสเซียมในซากซูเปอร์โนวา Cassiopeia A ได้เป็นครั้งแรก พบปริมาณธาตุทั้งสองมีมากกว่าที่คาดไว้มาก

ธาตุส่วนใหญ่ในเอกภพที่หนักกว่าฮีเลียมนั้นล้วนเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันภายในดาวฤกษ์ ผ่านการหลอมรวมธาตุเบา เช่น คาร์บอน ให้เป็นธาตุที่หนักขึ้น อย่างนีออนหรือเหล็ก เหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นในวาระสุดท้ายของดาวฤกษ์ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเหตุการณ์ซูเปอร์โนวาจะสร้างธาตุใหม่จำนวนมากขึ้นพร้อมทั้งกระจายสสารออกไปทั่วอวกาศ ซากดาวที่ยังคงหลงเหลืออยู่จึงสามารถบอกข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับองค์ประกอบของดาวกำเนิด รวมถึงกลไกการระเบิดที่เกิดขึ้นเมื่อหลายร้อยหรือพันปีก่อนได้

อย่างไรก็ตาม ธาตุบางชนิด เช่น ออกซิเจน คาร์บอน และนีออน ตรวจจับได้ง่ายกว่าธาตุอื่น ขณะที่คลอรีนและโพแทสเซียมเป็นธาตุที่พบได้ยากกว่าและต้องอาศัยข้อมูลเชิงสเปกตรัมที่ละเอียดมาก จึงทำให้ที่มาของธาตุเหล่านี้ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางนัก

ภาพตารางของตำแหน่ง โพแทสเซียม (สีเขียว) และ คลอรีน (สีเหลือง) จากอุปกรณ์ Resolve ของกล้อง XRISM ภาพจาก NASA

ล่าสุด ทีมนักวิจัยได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศ XRISM และเครื่องมือ Resolve สังเกตการณ์เศษซากซูเปอร์โนวา Cassiopeia A ในเดือนธันวาคม 2023 และสามารถแยกแถบสเปกตรัมลายเซ็นของคลอรีนและโพแทสเซียมออกมาได้อย่างชัดเจน จากการวิเคราะห์พบว่าปริมาณธาตุทั้งสองมีมากกว่าที่คาดไว้มาก นอกจากนี้ยังพบสัญญาณที่อาจเป็นฟอสฟอรัส ซึ่งเคยตรวจพบมาก่อนจากการสังเกตด้วยรังสีอินฟราเรด

ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของเครื่องมือ Resolve ภายในกล้องโทรทรรศน์อวกาศ XRISM ได้เป็นอย่างดีที่สามารถแยกพลังงานรังสีเอกซ์ได้แม่นยำกว่าภารกิจก่อนหน้าอย่างกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราหรือ XMM-Newton

ภาพถ่ายของ Cassiopeia A จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Spitzer ภาพจาก NASA

นอกจากนี้ยังตรวจพบอีกว่าธาตุคลอรีนและโพแทสเซียมกระจุกตัวอยู่ในบริเวณทิศตะวันออกเฉียงใต้และทิศเหนือของซากดาว ซึ่งบ่งชี้ว่าดาวฤกษ์ต้นกำเนิดอาจมีความไม่สมมาตรภายในตัวเองก่อนเกิดการระเบิด สอดคล้องกับงานวิจัยก่อนหน้าที่ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราในการศึกษา นักวิจัยเสนอว่ากระบวนการฟิวชันภายในดาวอาจถูกรบกวนก่อนการระเบิด ทำให้เกิดการหมุนวนและผสมสสารระดับมหึมาภายในดาว จนสร้างเงื่อนไขให้ธาตุที่พบได้ยาก เช่น คลอรีนและโพแทสเซียมเกิดขึ้นมากเป็นพิเศษ

ความสามารถในการตรวจวัดพลังงานรังสีเอกซ์ด้วยแคลอริมิเตอร์ (Calorimeter) ของเครื่องมือ Resolve คือหลักฐานสำคัญที่แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ XRISM ซึ่งเป็นโครงการร่วมระหว่าง JAXA ของญี่ปุ่นและ NASA ของสหรัฐอเมริกา ภารกิจนี้เป็นเครื่องมือสำหรับการสังเกตการณ์ในย่าน Soft X-ray โดยใช้เทคโนโลยีแคลอริมิเตอร์ในการวัดพลังงานของรังสีเอกซ์จากวัตถุทางดาราศาสตร์อย่างละเอียด ศักยภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศนี้ได้เปิดทางสู่การค้นพบหลายประการมาแล้ว เช่น การตรวจพบกำมะถันในห้วงอวกาศลึกระหว่างดวงดาว (Interstellar Medium) และด้วยความสามารถของ XRISM เอง นักดาราศาสตร์คาดว่าจะมีการค้นพบเพิ่มเติมที่จะช่วยให้เข้าใจการกระจายตัวของธาตุในเอกภพมากขึ้นในอนาคต

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

ครั้งแรก! กล้องฯ XRISM ตรวจพบคลอรีนและโพแทสเซียมในซากซูเปอร์โนวา