ไขปริศนาการระเบิดครั้งสว่างจ้าที่สุดในจักรวาลได้แล้ว แต่กลับพบความลึกลับชุดใหม่

นักวิจัยทางดาราศาสตร์ค้นพบสาเหตุของการระเบิดของจักรวาลครั้งที่สว่างจ้าที่สุดเท่าที่เคยมีการบันทึกไว้ได้แล้ว แต่การไขปริศนาครั้งนี้ ทำให้ทีมนักวิจัยต้องเผชิญกับความลึกลับครั้งใหญ่ 2 ประการ ซึ่งหนึ่งในนั้นรวมถึงข้อสังสัยเกี่ยวกับที่มาของธาตุหนัก อย่างทองคำ ว่ามาจากไหน

นักวิจัยระบุว่า การระเบิดของแสงที่ค้นพบในปี 2022 เกิดจากการระเบิดของดาวฤกษ์จากใจกลางของมัน แต่การระเบิดโดยตัวมันเองเพียงอย่างเดียว ไม่เพียงพอที่จะสร้างความสว่างเจิดจ้าได้เท่านี้

ทฤษฎีในปัจจุบันบอกเราว่า การระเบิดของดาวฤกษ์บางดวงที่เรียกว่า การระเบิดซูเปอร์โนวา อาจก่อให้เกิดธาตุหนักบางชนิดขึ้นมาในจักรวาล อย่างเช่น ทองคำและแพลตตินัม

แต่ทีมนักวิจัยกลับไม่พบแร่ธาตุใด ๆ เหล่านี้เลย ทำให้เกิดคำถามว่า แร่ธาตุที่มีมูลค่าเหล่านี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไร

ศ.แคทเธอรีน เฮย์แมนส์ จากมหาวิทยาลัยเอดินเบอระและนักดาราศาสตร์ราชสมาคมดาราศาสตร์สกอตแลนด์ ซึ่งไม่ได้อยู่ในทีมศึกษาวิจัยทีมนี้ ชี้ว่า ผลลัพธ์ที่ว่านี้ช่วยขับเคลื่อนวงการวิทยาศาสตร์ให้ก้าวไปข้างหน้า

“จักรวาลเป็นสถานที่ที่มหัศจรรย์ น่าพิศวง และน่าประหลาดใจ และฉันรักการที่มันมักส่งปริศนามาให้พวกเรา [ค้นหา]”

“ข้อเท็จจริงที่ว่ามันไม่ได้ให้คำตอบที่พวกเราต้องการ ซึ่งเป็นสิ่งที่ยอดเยี่ยมมาก เพราะพวกเราสามารถกลับไปคิดทบทวนเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง ก่อนที่จะกลับมาพร้อมกับทฤษฎีที่ดีขึ้นกว่าเดิม” เธอกล่าว

การระเบิดครั้งดังกล่าวถูกตรวจพบด้วยกล้องโทรทรรศน์ เมื่อเดือน ต.ค. ปี 2022 เป็นการระเบิดในกาแล็กซีที่ห่างไกลออกไปเป็นระยะทาง 2,400 ปีแสง โดยความสว่างเจิดจ้าได้ทะลุผ่านทุกคลื่นความถี่ แต่รังสีแกมมาของความสว่างนี้มีความเข้มข้นเป็นพิเศษ เพราะเป็นรังสีเอกซ์ที่ทะลุผ่านได้มากกว่า

การระเบิดของรังสีแกมมาเกิดขึ้นเป็นเวลา 7 นาที และส่งพลังมากกว่าระดับปกติ ทำให้เครื่องมือตรวจจับเกือบจะไม่สามารถตรวจวัดได้ ทว่าการจากการอ่านค่าการตรวจจับ พบว่ามันมีความสว่างจ้ายิ่งกว่าการระเบิดครั้งใด ๆ ถึง 100 เท่า จากการระเบิดที่เคยมีการบันทึกมา ทำให้ได้รับการตั้งชื่อและขนานนามในหมู่นักดาราศาสตร์ว่า “ความสว่างที่สุดเท่าที่เคยมีมา” หรือ บี.โอ.เอ.ที (Brightest Of All Time – B.O.A.T)

การระเบิดของรังสีแกมมามีความเกี่ยวข้องกับการระเบิดของซูเปอร์โนวา แต่การระเบิดของมันสว่างจ้ามากเสียกระทั่งไม่สามารถอธิบายได้อย่างง่าย ๆ ตามทฤษฎีในปัจจุบัน เพราะหากการระเบิดครั้งนี้เป็นการระเบิดของซูเปอร์โนวา จะต้องเป็นการระเบิดที่มีขนาดใหญ่อย่างมาก

การระเบิดที่ส่องสว่างมาก ทำให้อุปกรณ์ต่าง ๆ ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ (JWST) ขององค์การอวกาศนาซา เกิดความพร่าเลือนในช่วงแรก แต่กล้องโทรทรรศน์ได้เปิดใช้งานจริงได้เมื่อไม่นานมานี้ และเป็นความโชคดีอย่างเหลือเชื่อของเหล่านักดาราศาสตร์ที่ต้องการศึกษาปรากฏการณ์นี้ เนื่องจากมีการคำนวณว่า การระเบิดอันทรงพลังจะเกิดขึ้นในทุก ๆ 10,000 ปี

ขณะที่แสงสว่างมอดดับลง อุปกรณ์ชิ้นหนึ่งของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ก็สามารถมองเห็นว่ามีการระเบิดซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นจริง แต่ไม่ได้ทรงพลังเท่าที่พวกเขาคาดไว้

แล้วทำไมการระเบิดของรังสีแกมมาจึงสูงมากกว่าปกติ

ดร.ปีเตอร์ แบลนชาร์ด นักวิชาการแห่งมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น รัฐอิลลินอยส์ สหรัฐอเมริกา หัวหน้าทีมวิจัยร่วมในโครงการนี้ บอกว่าเขายังไม่รู้ถึงสาเหตุ และต้องการหาคำตอบเรื่องนี้ โดยเขาวางแผนจะที่เข้าใช้งานกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ เพื่อตรวจสอบเศษซากของซูเปอร์โนวาอื่น ๆ

“มันอาจเป็นได้ว่า การระเบิดของรังสีแกมมาพวกนี้และการระเบิดของซูเปอร์โนวา ไม่จำเป็นที่จะต้องมีความเกี่ยวข้องกันโดยตรง และมันอาจเป็นกระบวนการแยกส่วนที่ดำเนินอย่างต่อเนื่องก็เป็นได้” เขากล่าวกับบีบีซี

ด้าน ดร.ทันมอย์ ลาชการ์ แห่งมหาวิทยาลัยยูทาห์ ของสหรัฐฯ และหัวหน้านักวิจัยร่วม ระบุว่า พลังของ การปะทุรังสีแกมมาที่” สว่างจ้าที่สุดเท่าที่เคยมีมา”หรือ บี.โอ.เอ.ที (Brightest Of All Time – B.O.A.T) อาจอธิบายได้ด้วยวิธีที่ไอพ่นของวัตถุต่าง ๆ ถูกพ่นออกมา ซึ่งเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นเป็นปกติในช่วงซูเปอร์โนวา แต่หากไอพ่นเหล่านี้มีลักษณะที่แคบลง มันก็จะสร้างลำแสงที่พุ่งเป้ามากขึ้นและสว่างมากขึ้น

“มันมีลักษณะคล้ายลำแสงที่มาจากไฟฉายที่ส่งผ่านไปยังช่องแคบ ๆ ซึ่งตรงข้ามกับการลำแสงกว้าง ๆ ที่ฉายพาดทับผนังทั้งผนัง” เขากล่าว “ในความเป็นจริง นี่คือหนึ่งในไอพ่นที่มีลักษณะแคบที่สุดที่เคยพบเห็นจากการปะทุของรังสีแกมมา ซึ่งแย้มคำตอบให้เราทราบว่า ทำไมแสงที่เกิดขึ้นจึงสว่างจ้าเช่นนั้น”

ทบทวนทฤษฎีใหม่

แล้วแร่ทองคำที่หายไป มีคำตอบอย่างไร

หนึ่งในทฤษฎีเกี่ยวกับวิธีที่ธาตุหนักชนิดต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นทองคำ แพลตตินัม ตะกั่ว และยูเรเนียม กำเนิดขึ้นมาได้นั้น อาจก่อตัวขึ้นในสภาวะสุดขั้วที่ถูกสร้างขึ้นในช่วงซูเปอร์โนวา สิ่งเหล่านี้ได้กระจายไปทั่วทั้งกาแล็กซีและถูกใช้ในการก่อตัวขึ้นของดาวเคราะห์ ซึ่งตามทฤษฎีแล้ว นี่คือกระบวนการที่โลหะที่พบบนโลกเกิดขึ้น

นอกจากนี้ยังมีหลักฐานที่ชี้ว่า ธาตุหนักเกิดขึ้นจากดาวฤกษ์ที่สิ้นอายุขัยจากการชนกันของดาวนิวตรอน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า “กิโลโนวา” (kilonovae) แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ากระบวนการนี้ไม่เพียงพอที่จะผลิตธาตุหนักออกมาได้ ทีมนักวิจัยจะสอบสวนเศษซากซูเปอร์โนวาอื่น ๆ เพื่อดูว่า ธาตุหนักกำเนิดขึ้นมาได้ด้วยการระเบิดของดวงดาว ในสภาวะเฉพาะแบบใดได้บ้าง

อย่างไรก็ตาม ทีมนักวิจัยไม่พบหลักฐานว่ามีธาตุหนักอยู่รอบ ๆ ดวงดาวที่เกิดการระเบิด ดังนั้น ทฤษฎีนี้ถือว่าไม่ถูกต้องหรือไม่ หรือธาตุหนักอาจกำเนิดขึ้นมาได้ด้วยวิธีการอื่น หรือว่ากำเนิดขึ้นได้เฉพาะในซูเปอร์โนวาภายใต้สภาวะบางประการเท่านั้นหรือไม่

“นักทฤษฎีต้องย้อนกลับไปดูว่า เหตุใดปรากฏการณ์อย่างเช่น การปะทุรังสีแกมมาที่ ‘สว่างจ้าที่สุดเท่าที่เคยมีมา’ (Brightest of All Time) – B.O.A.T) จึงไม่ได้สร้างธาตุหนักขึ้นมา ในเมื่อทฤษฎีและการจำลองทำนายว่าควรจะเป็นเช่นนั้น” ดร.แบลนชาร์ด กล่าว

งานวิจัยนี้ ถูกตีพิมพ์ในวารสารเนเจอร์ แอสโทรโนมี (Nature Astronomy)