ฮับเบิลเผย 4 ดาวแคระขาวซ่อนตัวในสวนหลังบ้านของเรา – ดวงหนึ่งประหลาดสุดๆ

นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวแคระขาว 4 ดวงที่ซ่อนตัวอยู่ในระบบดาวคู่ใกล้บ้านเรานานนับสิบปี ดาวแคระขาว คือซากดาวฤกษ์ที่ตายแล้วซึ่งมีขนาดเท่าๆ กับดวงอาทิตย์ แต่ถูกบีบอัดจนมีความหนาแน่นมหาศาล แต่ละดวงโคจรอยู่ร่วมกับดาวแคระแดงที่สว่างกว่ามากภายในระยะประมาณ 65 ปีแสงจากโลก การค้นพบนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society นำโดย ดร. แมรี โอไบรอัน (มหาวิทยาลัยวอร์วิก) ร่วมกับนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการฟิสิกส์บรรยากาศและอวกาศ (LASP) แห่งมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์

ทีมใช้สเปกโทรกราฟอุลตราไวโอเลตของฮับเบิลแยกแสง UV จางๆ ของดาวแคระขาวออกจากแสงจ้าของดาวแคระแดงคู่ของมัน ซึ่งเป็นเทคนิคที่ต้องปรับเทียบอย่างละเอียดเพราะการลุกจ้าของดาวแคระแดงอาจเลียนแบบสัญญาณของดาวแคระขาวได้ ข้อมูลรังสีเอกซ์จาก Swift Observatory ยืนยันเพิ่มเติมว่าดาวแคระขาวมีอยู่จริง

สี่ดาวแคระขาวที่ซ่อนตัว

ดาวแคระขาวทั้งสี่ดวงอยู่ในระบบที่เรียกว่า post-common-envelope binaries นั่นคือระบบคู่ใกล้ชิดที่ครั้งหนึ่งดาวแคระขาวกับดาวแคระแดงโคจรอยู่ภายในเปลือกนอกของดาวยักษ์ที่กำลังขยายตัว ดาวแคระแดงมีขนาดใหญ่และสว่างกว่ามากในแสงที่ตามองเห็น ทำให้กลบดาวแคระขาวจนมิด แม้นักดาราศาสตร์จะเคยตรวจจับการโยกเยกของระบบเหล่านี้ได้ ซึ่งเป็นสัญญาณว่ามีวัตถุมวลมากที่มองไม่เห็นโคจรอยู่ แต่ไม่เคยเห็นหรือยืนยันสเปกตรัมของดาวแคระขาวได้จนถึงตอนนี้

สมบัติ	รายละเอียด
ระยะทาง	ภายในประมาณ 65 ปีแสง (20 พาร์เซก)
ชนิดดาวฤกษ์	ดาวแคระขาวแต่ละดวงคู่กับดาวแคระแดงมวลต่ำ
เหตุที่ซ่อนตัว	ดาวแคระแดงสว่างกว่าดาวแคระขาวมากในแสงที่ตามองเห็น
วิธีการตรวจจับ	สเปกโทรกราฟอุลตราไวโอเลตของฮับเบิลแยกการแผ่รังสี UV ของดาวแคระขาว

เทคนิค UV ที่ใช้ค้นหา

ดาวแคระขาวร้อนจัด อุณหภูมิมักเกิน 100,000 องศาเซลเซียส และแผ่รังสีอุลตราไวโอเลตอย่างรุนแรง ในทางกลับกัน ดาวแคระแดงกลับสลัวในย่าน UV ทีมใช้สเปกโทรกราฟอุลตราไวโอเลตของฮับเบิลเพื่อแยกสัญญาณทั้งสองออกจากกัน ซึ่งต้องปรับเทียบเป็นพิเศษเพราะการลุกจ้าของดาวแคระแดงอาจเลียนแบบสัญญาณของดาวแคระขาว

G 203‑47: ดาวแคระขาวประหลาดห่างออกไป 25 ปีแสง

G 203‑47 เป็นดาวแคระขาวที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดเป็นอันดับที่ 9 เท่าที่รู้จัก แต่กลับทำตัวผิดกฎข้อบังคับของระบบดาวคู่ โดยปกติแล้ว ในระบบดาวคู่ใกล้ชิด แรงไทดัล (แรงน้ำขึ้นน้ำลง) จะบังคับให้ดาวทั้งสองหมุนรอบตัวเองสัมพันธ์กับการโคจร เช่นเดียวกับดวงจันทร์ที่หันด้านเดียวเข้าหาโลกเสมอ แต่ที่นี่ไม่เป็นเช่นนั้น

สมบัติ	ค่าที่วัดได้
ระยะทาง	25 ปีแสง
คาบการโคจรของดาวแคระแดง	14.9 วัน
คาบการหมุนรอบตัวเองของดาวแคระแดง	มากกว่า 100 วัน
การแผ่รังสีเอกซ์	อ่อนกว่าที่คาดไว้มาก

ดาวแคระแดงหมุนรอบตัวเองหนึ่งรอบใช้เวลามากกว่า 100 วัน ขณะที่โคจรรอบดาวแคระขาวครบรอบทุก 14.9 วัน แสดงว่ามัน ไม่ได้ถูกแรงไทดัลล็อก ทีมวิจัยเสนอว่า G 203‑47 ผ่านช่วง common-envelope ที่สั้นกว่าและละมุนกว่าระบบอื่นๆ ที่คล้ายกัน ทำให้มันอยู่ในสถานะไม่ประสานกันนี้ การแผ่รังสีเอกซ์ที่อ่อนผิดปกติยังบ่งชี้ว่าดาวแคระแดงหมุนช้าและมีสนามแม่เหล็กเงียบ

สำมะโนประชากรใกล้บ้านสมบูรณ์หรือยัง?

นักวิจัยใช้แบบจำลองประชากรคาดการณ์ว่าจะมีระบบดาวแคระขาว-ดาวแคระแดงที่โคจรใกล้ชิดกันประมาณ สี่ถึงห้าระบบ ภายในระยะ 20 พาร์เซกจากดวงอาทิตย์ และทีมพบสี่ระบบพอดี ซึ่ง "ใกล้เคียงกับงานเชิงทฤษฎี" นั่นบ่งชี้ว่าการสำรวจระบบประเภท post-common-envelope เหล่านี้ในละแวกใกล้เคียงของดวงอาทิตย์นั้น เกือบสมบูรณ์แล้ว แม้ผลงานนี้จะไม่ได้ตัดความเป็นไปได้ของระบบดาวคู่ประเภทอื่นๆ ที่มีดาวแคระขาวซ่อนตัวในระยะไกลกว่าหรือมีระยะห่างระหว่างกันมากกว่านี้ก็ตาม