นักดาราศาสตร์จับภาพ ‘ดารากำลังตาย’ กำลังรีไซเคิลวัตถุของมันกลับสู่อวกาศ — เป็นครั้งแรกในจักรวาล

แม้จะมีเลนส์ติดตั้งเพียง 172 จากทั้งหมด 1,140 ตัว แต่ MOTHRA ก็ตรวจพบ คลื่นกระแทกรูปโค้งจางๆ 22 แห่ง ในรัศมีชั้นนอกของเนบิวลา คลื่นกระแทกรูปโค้งเหล่านี้ก่อตัวขึ้นในบริเวณที่ก้อนก๊าซหนาแน่นซึ่งถูกขับออกจากดาวฤกษ์ที่กำลังตายพุ่งชนสสารระหว่างดวงดาวโดยรอบด้วยความเร็วเหนือเสียง ทีมวิจัยที่นำโดย Pieter van Dokkum นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเยล ตระหนักได้ทันทีว่าพวกเขากำลังเห็นสิ่งที่ไม่มีใครเคยสังเกตเห็นมาก่อน

“เราเห็นภาพนั้นแล้วก็แบบว่า ‘นี่มันใหม่ นี่คือสิ่งที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน’” van Dokkum กล่าวกับ The New York Times

คลื่นกระแทกเผยอะไรบ้าง

คลื่นกระแทกเหล่านี้ไม่ได้กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วเนบิวลา คลื่นกระแทกเหล่านี้จะมี ขนาดเล็กลง พร่ามัวขึ้น และแตกเป็นเสี่ยงๆ มากขึ้น เมื่อระยะห่างจากดาวแคระขาวตรงกลางเพิ่มขึ้น ใกล้ดาวฤกษ์ คลื่นกระแทกจะดูใหญ่ บาง และคมชัด ในขณะที่ยิ่งไกลออกไป คลื่นกระแทกก็จะสลายตัวกลายเป็นรอยเส้นที่ไม่ชัดเจน

นักวิจัยตีความการเปลี่ยนแปลงนี้ว่าเป็น ‘ไทม์แลปส์’ โดยตรงของกระบวนการรีไซเคิลจักรวาล: ก้อนเศษซากดาวฤกษ์ที่ถูกขับออกกำลังถูกกัดเซาะและฉีกขาดอย่างต่อเนื่องขณะที่มันเคลื่อนที่ออกไป การสังเกตนี้เติมเต็มช่องว่างที่ยาวนานในความเข้าใจของนักดาราศาสตร์ว่าซากดาวฤกษ์เปลี่ยนจากเศษซากที่ระบุได้กลายเป็นก๊าซในกาแล็กซีที่กระจายตัวได้อย่างไร

นักวิจัยคำนวณว่า เศษซากแต่ละชิ้นจะคงสภาพอยู่ได้เพียงประมาณ 10,000 ปี เมื่อมันสัมผัสกับก๊าซระหว่างดวงดาวโดยรอบ หลังจากนั้น วัตถุของมันส่วนใหญ่จะถูกทำลายและกลมกลืนไปกับอวกาศ คลื่นกระแทกครอบคลุมรัศมีประมาณ 0.4 ถึง 1.4 พาร์เซก (1.3 ถึง 4.6 ปีแสง) จากดาวแคระขาวตรงกลาง

ความเร็วในการขยายตัวของเศษซากที่ 35–45 กิโลเมตรต่อวินาที บ่งบอกถึงอายุเชิงพลศาสตร์ (dynamical age) ที่ 20,000–30,000 ปีที่ระยะประมาณ 1 พาร์เซกจากจุดศูนย์กลาง หมายความว่าก้อนก๊าซบางส่วนถูกขับออกมาก่อนที่เนบิวลาดาวเคราะห์จะก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 12,000 ปีก่อน

การรีไซเคิลจักรวาลที่กำลังดำเนินอยู่

กระบวนการนี้คือวิธีที่ธาตุต่างๆ ที่ถูกสร้างขึ้นภายในดาวฤกษ์ ซึ่งรวมถึงคาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจนที่ในที่สุดจะก่อตัวเป็นดาวเคราะห์และสิ่งมีชีวิต ถูกส่งกลับคืนสู่กาแล็กซี ก่อนหน้านี้ นักดาราศาสตร์เคยสังเกตวัตถุที่ออกจากดาวฤกษ์ที่กำลังตาย และตรวจพบการปรากฏของมันในเมฆก่อกำเนิดดาวดวงใหม่ แต่ขั้นตอนกลาง — การฉีกขาดและการผสมผสานทางกายภาพ — ไม่เคยถูกถ่ายภาพมาก่อน

“เป็นครั้งแรกที่เราสามารถเห็นช่วงเวลาที่แน่ชัดที่วัตถุที่ถูกขับออกจากดาวฤกษ์ที่กำลังตายผสมกับก๊าซระหว่างดวงดาว” van Dokkum กล่าวใน Scientific American การค้นพบนี้จึงเป็นการวัดโดยตรงที่หาได้ยากของกรอบเวลาสำหรับการแตกสลายและการดึงเศษซากดาวฤกษ์ที่แตกเป็นเสี่ยงเข้าสู่ตัวกลางระหว่างดวงดาว

เนบิวลาหอยทาก ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 650 ปีแสงในกลุ่มดาวคนแบกหม้อน้ำ (Aquarius) เป็น เนบิวลาดาวเคราะห์ (planetary nebula) — ซึ่งเป็นช่วงสุดท้ายของดาวฤกษ์ที่มีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ของเรา ในอีกประมาณ 5 พันล้านปี ดวงอาทิตย์จะหมดเชื้อเพลิงไฮโดรเจน พองตัวเป็นดาวยักษ์แดง สลัดชั้นนอกของมันทิ้ง และทิ้งไว้เบื้องหลังดาวแคระขาวที่ล้อมรอบด้วยเนบิวลาเรืองแสงที่คล้ายคลึงกัน การกัดเซาะและการรีไซเคิลที่สังเกตได้ในเนบิวลาหอยทากในตอนนี้ เป็นภาพตัวอย่างโดยตรงของชีวิตหลังความตายอันห่างไกลของดวงอาทิตย์

กล้องโทรทรรศน์ใหม่พร้อมผลลัพธ์แรกที่ไม่คาดคิด

กล้องโทรทรรศน์ MOTHRA ได้รับการออกแบบมาเพื่อรวมภาพจากเลนส์เทเลโฟโต้คุณภาพสูงที่มีจำหน่ายทั่วไปหลายร้อยตัวเข้ากับ ‘ตาเดียว’ (compound eye) ทำให้สามารถตรวจจับโครงสร้างที่กระจายตัวและจางมากซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้จากหอดูดาวส่วนใหญ่ เมื่อสร้างเสร็จสมบูรณ์ มันจะมีเลนส์ 1,140 ตัว ทำให้การค้นพบในช่วงแรกนี้ด้วยกำลังเพียง 15% เป็นการสาธิตศักยภาพของมันได้อย่างโดดเด่น