ครบรอบ 30 ปี ของ SN 1987A ::: Supernova ที่มีชื่อเสียงที่สุด :::

กระทู้สนทนา

สวัสดีครับ  กระทู้ดาราศาสตร์วันนี้ขอเสนอการ update ล่าสุดของ SN 1987A  ซึ่งเป็น Supernova
ที่มีชื่อเสียงที่สุดและนักดาราศาสตร์รู้จักดีที่สุด  การ update ครั้งนี้มีความพิเศษมากครับ  เนื่องจากเป็น
"ความพอดี" อย่างมากของ 2 สิ่ง คือ ครบรอบ 30 ปีของการตรวจพบ supernova แห่งนี้ และ เป็นช่วงที่
สิ้นสุดกระบวนการของ supernova แห่งนี้ด้วยครับ

   30 กว่าปีมาแล้ว  ที่นักดาราศาสตร์เพ่งความสนใจไปที่การระเบิดของดาวฤกษ์ที่อลังการที่สุดในรอบ 400 ปี
มันคือตัวแม่ของ Supernova ทั้งมวล  มีชื่อว่า SN 1987A .... SN 1987A อยู่ใน Large magellanic cloud
(เมฆแมคเจลแลนด์ใหญ่)  ซึ่งเป็นแกแลคซี่ขนาดเล็กที่เป็นบริวารของแกแลคซี่ทางช้างเผือก  ห่างจากเรา
168,000 ปีแสง   การระเบิดของมันสาดพลังงานออกมาเทียบเท่าดวงอาทิตย์ 100 ล้านดวงทีเดียว  แสงจาก
การระเบิดเดินทางมาถึงโลกเมื่อ 23 กุมภาพันธ์ 1987  แต่เนื่องจาก supernova แห่งนี้ห่างจากโลก
168,000 ปีแสง  ดังนั้น จริง ๆ แล้วมันได้ระเบิดไปเมื่อ 168,000 ปีที่แล้วครับ

นี่คือภาพเก่าในครั้งที่ตรวจพบแสงวาบจากการระเบิด Supernova แห่งนี้  ดูที่ศรชี้จะเห็นว่า
ความสว่างของ supernova นั้นมากเพียงใด

นี่คือภาพของ Large magellanic cloud (อันใหญ่อยู่ล่าง) และ Small magellanic cloud (อันบน)
(ประเทศไทยไม่เห็นแกแลคซี่ทั้ง 2 นี้ เนื่องจากเป็นวัตถุซีกโลกใต้)

   จากการค้นพบครั้งแรกในกุมภาพันธ์ 1987 นั้น  SN 1987A ก็ยังคงเป็นที่สนใจของนักดาราศาสตร์มาตลอด
เพราะตลอด 30 ปีที่ผ่านมา  มันยังคงแสดง Light show ออกมาอย่างต่อเนื่อง  และในโอกาสครบรอบ 30 ปี
แห่งการตรวจพบ SN 1987A  ทางกล้องโทรทรรศน์ Hubble ได้มีภาพใหม่ล่าสุด  มีคลิปสั้น  และ Model 3 มิติ
ของ SN 1987A มาเสนอครับ  สิ่งที่นำเสนอนี้ได้มาจากกรรมวิธีการรวมข้อมูลจาก Hubble  กล้องโทรทรรศน์
อวกาศจันทรา (Chandra)  และ  international Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)

Hubble ได้มีการสำรวจ SN1987A ซ้ำหลายครั้งตั้งแต่ปี 1990 เป็นต้นมาและได้ภาพมานับร้อยภาพ
ส่วนกล้องโทรทรรศน์ Chandra ก็เริ่มสำรวจในปี 1999 หลังขึ้นประจำการในอวกาศแป๊บเดียว
และระบบกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ALMA ก็เริ่มสำรวจ SN 1987A ในคลื่นย่าน millimeter และ submillimeter
ตั้งแต่เริ่มติดตั้งใช้งานเช่นกันครับ

   ข้อมูลล่าสุดจากเครือข่ายทั้ง 3 ดังกล่าว  แสดงให้เห็นว่า SN 1987A ได้ก้าวผ่านช่วงสำคัญไปแล้ว
คือ shock wave จากการเกิด supernova ได้เดินทางผ่านวงแหวนที่มีแก้สหนาแน่นออกไปแล้ว  ซึ่ง Supernova
แบบ SN 1987A นี้  เมื่อเกิดขึ้นแล้วจะสร้างคลื่นกระแทกไปผลักดันมวลแก้สโดยรอบ  ทำให้ไปกระตุ้น
ให้เกิดการ form ตัวของดาวฤกษ์ดวงใหม่ได้  มวลแก้สเหล่านี้จะอุดมไปด้วยธาตุ carbon  nitrogen
oxygen และ Iron  ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญแห่งชีวิต  ธาตุเหล่านี้ถูกก่อขึ้นในดาวฤกษ์ที่กำลังจะสิ้นอายุ
กลายเป็น supernova  และเกิดขึ้นจากการระเบิดของ supernova เองด้วย (จากการอัดตัวของธาตุ)

  ทีมวิจัยของ Hubble ระบุว่าวงแหวนมวลหนาแน่นได้มีการเรืองแสงในย่านที่ตามมนุษย์มองเห็น
มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 ปีแสง  วงแหวนนี้มีอยู่ก่อนแล้วประมาณ 20,000 ปีก่อนเกิด supernova
เมื่อเกิดระเบิด supernova ก็จะมีการวาบของแสงย่าน Ultraviolet ไปกระตุ้นแก้สในวงแหวนนี้
ให้เกิดการเรืองแสงเป็นเวลานานนับสิบกว่าปีที่ผ่านมา  และที่ตำแหน่งกลางของวงแหวนนี้ได้ขยายขนาด
ขึ้นเป็นครึ่งปีแสง  และปรากฏการกระจายตัวของฝุ่นมวลสารออกไปด้วยความเร็วสูงถึง 9,000 กิโลเมตร/วินาที

   ช่วงปี 1999 - 2003  กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Chandra ได้แสดงภาพในย่าน X-ray ของวงแหวน
ซึ่งเห็นได้ชัดเจนว่ามีการปลดปล่อยคลื่นย่าน X-ray อันเป็นผลจากการกระแทกของ blast wave
ไปสู่วงแหวนมวลหนาแน่นทำให้โมเลกุลแก้สในวงแหวนนั้นเกิดการถูกกระตุ้นจนแพร่คลื่น X-Ray ออกมา
ต่อมาช่วงปี 2013 - 2015  การแพร่ของคลื่นย่าน X-ray จากวงแหวนนั้นได้ลดลง  ซึ่งเป็นที่ชี้ชัดว่า
blast wave ได้เดินทางผ่านวงแหวนนั้นไปแล้ว  และนี่ถือเป็นจุดสิ้นสุดของกระบวนการ supernova SN 1987A นี้ครับ

ในปี 2012  นักดาราศาสตร์ได้ใช้ระบบกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ALMA ในการตรวจสอบคลื่นวิทยุ
ในย่านความยาวคลื่น Millimater - Submillimater ที่อาจมีการแพร่มาจากมวลสารในตำแหน่ง
SN 1987A เพื่อศึกษาว่ามวลสารที่เป็นซากที่เหลือจาก supernova อันนี้  จะสามารถรวมตัวกัน
จนเป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่ได้อย่างไร

ภาพนี้คือระบบกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ALMA  ซึ่งจริง ๆ แล้วไม่มีกล้องแบบที่ใช้เลนส์เหมือนกล้องโทรทรรศน์ทั่วไปอยู่เลย
แต่ใช้จานรับสัญญาณ Parabola เพื่อรับสัญญาณคลื่นวิทยุความถี่สูงจัดที่มีย่านกว้างระหว่าง 30 - 900 GHz
นำมาประมวลผลแสดงออกมาเป็น "ภาพ" คล้ายกล้องโทรทรรศน์ครับ  คลื่นวิทยุความถี่สูงจัดเหล่านี้
มาจากวัตถุอวกาศที่เย็นจัดแผ่รังสีออกมาตามหลักการ Black body radiation  แต่เนื่องจากอุณหภูมิในอวกาศเย็นมาก
ถึง -270 องศา C  ดังนั้น พวกมวลสารในอวกาศจึงมีการแผ่รังสีออกมาในรูปแบบ "คลื่นม่เหล็กไฟฟ้า"
ซึ่งกล้องโทรทรรศน์วิทยุ (เช่น ALMA) จะตรวจจับได้ครับ

   สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งเมื่อเกิด supernova คือ  จะมีดาวนิวตรอน หรือ หลุมดำ เหลืออยู่ใจกลาง
supernova นี้หรือไม่ ?  แน่นอนว่านักดาราศาสตร์ได้ตรวจสอบการมีอยู่ของหลุมดำ หรือ ดาวนิวตรอน
ที่ตำแหน่ง SN 1987A นี้ด้วย  มีการตรวจพบการวาบของนิวตรีโนออกมาจากตำแหน่งนั้น
ซึ่งนักดาราศาสตร์ได้สรุปว่าอาจมีวัตถุขนาดเล็กอยู่ที่ตำแหน่งนั้น  แต่เครื่องมือยังไม่สามารถ
ตรวจจับได้ว่าเป็นดาวนิวตรอน หรือ หลุมดำ

นี่คือภาพล่าสุดของ "ซาก" Supernova SN 1987A  อยู่ห่างจากโลก 163,000 ปีแสง ในเมฆแมคเจลแลนด์ใหญ่
กลางภาพคือ "วงแหวน" ที่มีมวลหนาแน่น  และมีการ glow ของแสงที่มาจากพลังงานในการกระแทก
จาก blast wave ทำให้มวลแก้สในวงแหวนเรืองแสงออกมา  ภาพนี้ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble
ด้วยอุปกรณ์ Wide field camera 3  ถ่ายภาพสุดท้ายวันที่ 17 มกราคมปีนี้  เปิดหน้ากล้องซ้ำนาน 6 ชั่วโมง  18 นาที

ภาพนี้  เป็นภาพจาก 3 อุปกรณ์นำมาซ้อนกันครับ  Millimeter ALMA คือภาพที่รับสัญญาณ
จากคลื่นวิทยุที่แพร่ออกมาจากมวลสารที่เย็นจัดแล้ว  โดยมันเย็นลงมากพอที่จะแผ่รังสี
ออกมาในรูปแบบของคลื่นวิทยุ (ความยาวคลื่นมากกว่าแสงย่าน Infrared เพราะวัตถุเย็นกว่า)
Visible Hubble คือภาพถ่ายแสงในย่านตามนุษย์มองเห็น  ส่วน X-Ray Chandra คือภาพถ่าย
รังสีในย่าน X-Ray จากกล้องโทรทรรศน์จันทรา

ภาพเริ่มที่ VDO นี้ก่อนครับ เป็นภาพของตำแหน่ง SN 1987A ว่าอยู่ตรงใหน

ภาพ VDO นี้ จะแสดงลักษณะของวงแหวน และ Lobe ทั้ง 2 ของมันอย่างชัดเจน

ภาพ VDO นี้  เป็น time lapse VDO ตั้งแต่ปี 2004 - 2016  แสดงถึงลักษณะของวงแหวนก่อน และ หลัง blast wave
จะเดินทางไปกระแทกครับ  สังเกตุในช่วงปี 2002 เป็นต้นไปที่วงแหวนจะ glow สว่างขึ้นมา  นั่นเป็นผลจาก blast wave
เดินทางไปกระแทกวงแหวนที่มีมวลสารหนาแน่น  จนมวลแก้สเรืองแสงออกมาจากพลังงานกระแทกนี้ครับ