การระเบิดที่ยาวเป็นพิเศษท้าทายทฤษฎีความหายนะของจักรวาลของเรา นิตยสารควอนต้า

เมื่อวันที่ 11 ธันวาคม พ.ศ. 2021 ลำแสงรังสีแกมมาซึ่งเป็นรูปแบบแสงที่มีพลังมากที่สุดได้พุ่งชนเข้ากับดาวเทียม Swift ของ NASA ภายใน 120 วินาที ดาวเทียมก็หมุนไปทางแรงระเบิดและมองเห็นเปลวเพลิงที่คุอยู่ของหายนะจักรวาล สิบนาทีต่อมา ก็มีการแจ้งเตือนไปยังนักดาราศาสตร์ทั่วโลก

ในหมู่พวกเขาคือ จิลเลียน รัสติเนจาดนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น สำหรับ Rastinejad และผู้ร่วมงานของเธอ การระเบิดของรังสีแกมมานี้ดูคล้ายกับการระเบิดที่ผิดปกติในปี 2006 Rastinejad เรียกหอดูดาวเจมินีในฮาวาย และเกณฑ์นักวิจัยที่นั่นเพื่อจ้องมองลึกลงไปบนท้องฟ้าที่เป็นที่มาของการระเบิด ไม่กี่วันต่อมา เมื่อมีเมฆเคลื่อนตัวเข้ามา นักวิจัยจากหอดูดาว MMT ในรัฐแอริโซนาเข้ามารับหน้าที่แทน โดยพยายามอย่างเต็มที่เพื่อให้กล้องโทรทรรศน์ได้รับการฝึกฝนบนจุดซีดจางของแสงที่อยู่ห่างออกไปหนึ่งพันล้านปีแสง

ไม่ใช่เรื่องเล็กๆ เลยเมื่อพิจารณาว่าสภาพอากาศที่นั่นเปลี่ยนไปเช่นกัน Rastinjad กล่าว “เธอพบหลุมในเมฆให้เราตอนตีสี่ทุกวัน”

เมื่อห่วงโซ่ของการสังเกตสิ้นสุดลงประมาณหนึ่งสัปดาห์ต่อมา Rastinjad และเพื่อนร่วมงานของเธอมีความคิดที่ดีว่าอะไรเป็นผู้ปล่อยรังสีแกมมาเหล่านั้นไปทั่วจักรวาล ขณะที่พวกเขาเฝ้าดู ผลที่ตามมาจากการระเบิดได้เปลี่ยนเป็นสีแดงขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งเป็นสัญญาณที่ชัดเจนว่าในเศษซากนั้นมีอะตอมหนัก เช่น ทองคำและแพลตตินัมกำลังถูกปลอมแปลง แหล่งที่มาหลักของการเล่นแร่แปรธาตุในจักรวาลคือการชนที่เกี่ยวข้องกับดาวนิวตรอนซึ่งเป็นแกนกลางที่หนาแน่นของดวงอาทิตย์ที่ตายแล้วอย่างเหลือเชื่อ

ปัญหาเดียวคือข้อสรุปดังกล่าวดูเหมือนเป็นไปไม่ได้ เมื่อดาวนิวตรอนรวมตัวกัน นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สงสัยว่ามันจบลงภายในเสี้ยววินาที แต่สวิฟต์ได้บันทึกการทิ้งระเบิดรังสีแกมมาซึ่งกินเวลายาวนานถึง 51 วินาที ซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นลักษณะเฉพาะของละครเกี่ยวกับจักรวาลประเภทหนึ่งที่แตกต่างกันมาก

ตั้งแต่นั้นมา นักดาราศาสตร์ก็ได้ระบุเหตุการณ์เช่นนี้มากขึ้น ครั้งล่าสุดเกิดขึ้นในเดือนมีนาคม เมื่อการระเบิดรังสีแกมมาสว่างที่สุดเป็นอันดับสองที่เคยตรวจพบกินเวลานาน 35 วินาที อีกครั้งที่นักดาราศาสตร์สังเกตเห็นผลพวงของการชนกันของดาวนิวตรอน พวกเขายังได้คัดเลือกกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ด้วย เพื่อศึกษาการระเบิดที่แปลกประหลาด และพบสัญญาณของเทลลูเรียมธาตุหนักในฝุ่นที่ตกตะกอน

การสังเกตการณ์หลายชุดร่วมกันนำความลึกลับใหม่มาสู่พื้นที่ทางดาราศาสตร์ที่นักวิจัยส่วนใหญ่คิดว่าจะยุติได้: อะไรเป็นสาเหตุให้เกิดเหตุการณ์รุนแรงที่รวดเร็วและรุนแรงเหล่านี้เพื่อระเบิดรังสีแกมมาเป็นเวลานานมาก เป็นปริศนาที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จะต้องแก้หากพวกเขาต้องการบรรลุเป้าหมายที่ทะเยอทะยานมากขึ้นในการทำความเข้าใจต้นกำเนิดขององค์ประกอบต่างๆ ทั้งหมดในจักรวาล ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการปะทุที่รุนแรงเหล่านี้

“ฉันตื่นเต้นมากที่ได้เห็นสิ่งนี้” กล่าว แดเนียล คาเซนนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ซึ่งเชี่ยวชาญด้านการระเบิดของจักรวาล “มันเป็นปริศนาจริงๆ”

สงครามเย็น การระเบิดอันเจิดจ้า

ปัจจุบัน Swift พบการระเบิดรังสีแกมมาทุกๆ สองสามวัน แต่การระเบิดดังกล่าวไม่เป็นที่รู้จักจนกระทั่งถึงจุดสูงสุดของสงครามเย็น เมื่อมันปรากฏขึ้นมาจากที่ไหนก็ไม่รู้ ในทศวรรษ 1960 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ปล่อยดาวเทียม Vela เพื่อให้แน่ใจว่าสหภาพโซเวียตปฏิบัติตามคำสั่งห้ามทดสอบอาวุธนิวเคลียร์ หากโซเวียตจุดชนวนระเบิดนิวเคลียร์ในอวกาศ ผลที่ตามมาของรังสีแกมมา ซึ่งเป็นคลื่นแสงอันทรงพลังที่สั้นเท่ากับนิวเคลียสของอะตอม จะไม่สามารถซ่อนได้

ดาวเทียมตรวจไม่พบการละเมิดของโซเวียต แต่ระหว่างปี 1969 ถึง 1972 พวกเขาก็ดีขึ้น 16 กะพริบลึกลับ ของรังสีแกมมาซึ่งนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอส อลามอส ระบุว่ามี “ต้นกำเนิดของจักรวาล”

ในทศวรรษต่อๆ มา NASA ได้ทำการสอบสวนเรื่องนี้ หน่วยงานอวกาศได้เปิดตัวก ดาวเทียมล่าสัตว์โดยเฉพาะ ในปี 1991 และตลอดเก้าปีถัดมา ตรวจพบการระเบิดรังสีแกมมาเกือบ 3,000 ครั้ง เหตุการณ์มีสองประเภท: สั้นและยาว การระเบิดสั้นๆ ส่วนใหญ่กินเวลาไม่ถึงหนึ่งวินาที ในขณะที่การระเบิดเป็นเวลานานหลายครั้งเกิดขึ้นเป็นเวลาหนึ่งนาทีหรือนานกว่านั้น (เส้นแบ่งระหว่างสองรสชาติจะเกิดขึ้นประมาณสองวินาที)

อะไรก็ตามที่ทำให้เกิดการระเบิดเหล่านี้ดูเหมือนจะเป็นหายนะ ในเวลาน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของระยะเวลาเพลงป๊อป พวกเขาปล่อยพลังงานออกมามากพอๆ กับที่ดวงอาทิตย์ของเราผลิตออกมาในเวลาหลายพันล้านปี อะไรจะส่องสว่างได้ขนาดนี้? ในตอนแรกนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ไม่แน่ใจ แต่พลังงานมหาศาลที่เกี่ยวข้องชี้ไปที่ความหายนะที่กำลังจะสิ้นสุดของโลก และระยะเวลาทั้งสองบ่งบอกถึงหายนะสองประเภท ได้แก่ ภัยพิบัติที่เร็วกว่าซึ่งกินเวลาประมาณหนึ่งวินาที และ (ค่อนข้าง) ช้ากว่าที่เกิดขึ้นเมื่อหนึ่งนาที

นักดาราศาสตร์ค้นพบต้นกำเนิดของการระเบิดที่ช้ากว่าก่อน ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 เมื่อนักวิจัยระบุทิศทางของการระเบิดได้ดีขึ้น พวกเขาเริ่มตรวจพบแสงระเรื่อที่บ่งบอกถึงการระเบิดของจักรวาล จากนั้นในปี พ.ศ. 2003 นักดาราศาสตร์ที่เฝ้าดูแสงระเรื่อในบริเวณใกล้เคียงก็มองเห็น ดอกไม้ไฟอันเจิดจ้าของซูเปอร์โนวา เพียงไม่กี่วันหลังจากการปะทุของรังสีแกมมาอันยาวนาน การปะทุดังกล่าวส่งสัญญาณถึงระยะแรกของการตายของดาวฤกษ์ยักษ์

การทำความเข้าใจความหายนะที่เร็วขึ้นนั้นต้องใช้เวลาอีกทศวรรษและมีเครื่องมือที่เฉียบคมยิ่งขึ้น เครื่องมือที่ก้าวหน้านี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นดาวเทียม Swift ของ NASA Swift เปิดตัวในปี 2004 โดยนำเสนอแผ่นตะกั่วที่มีลวดลายยาวหนึ่งเมตรซึ่งสามารถดักจับรังสีแกมมาจากแนวท้องฟ้าอันกว้างใหญ่ ที่สำคัญ มันยังมีความสามารถพิเศษในการหมุนกล้องโทรทรรศน์คู่บนเรืออย่างรวดเร็วไปในทิศทางของการระเบิดทางดาราศาสตร์อีกด้วย (ตามตำนานในหมู่นักวิทยาศาสตร์ของ Swift เทคโนโลยีชี้แล้วยิงนี้ได้รับการพัฒนาบางส่วนสำหรับโครงการป้องกันสงครามเย็นอีกโครงการหนึ่ง: โครงการริเริ่มการป้องกันเชิงกลยุทธ์ของโรนัลด์ เรแกน หรือที่รู้จักอย่างไม่เป็นทางการในชื่อ "สตาร์ วอร์ส" ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อยิงขีปนาวุธนิวเคลียร์ตกกลางอากาศ )

ด้วย Swift นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นการระเบิดได้ภายในสองนาที ซึ่งเร็วพอที่จะจับแสงระเรื่อของการระเบิดรังสีแกมมาสั้น ๆ ได้เป็นครั้งแรก ในขณะที่เฝ้าดูแสงวาบเริ่มแรกจางลง นักดาราศาสตร์ยังเห็นสัญญาณของการระเบิดที่ตามมา ซึ่งจะมีสีแดงมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ในไม่ช้านักดาราศาสตร์ฟิสิกส์คำนวณว่ารอยแดงนี้คาดว่าจะเกิดขึ้นหลังจากการควบรวมดาวนิวตรอน (ซึ่งอาจเป็นการชนกันระหว่างดาวนิวตรอนสองดวงหรือระหว่างดาวนิวตรอนกับหลุมดำ) การชนดังกล่าวจะขับเศษซากที่ขัดขวางแสงความยาวคลื่นที่สั้นกว่าและมีสีน้ำเงินกว่าออกไป การจับคู่การระเบิดเหล่านั้นซึ่งเรียกว่ากิโลโนวากับแสงวาบรังสีแกมมาสั้นๆ ที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ทำให้เกิดหลักฐานแวดล้อมที่ชัดเจนว่าการควบรวมดาวนิวตรอนถือเป็นหายนะระยะสั้น

หลักฐานโดยตรง เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม พ.ศ. 2017 ดาวนิวตรอน XNUMX ดวงที่อยู่ใกล้เคียงชนกันและเขย่าโครงสร้างของกาล-อวกาศ ทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงที่เครื่องสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงแบบเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ (LIGO) สามารถตรวจจับได้ ด้วยการอ่านข้อมูลที่เข้ารหัสในระลอกคลื่นเหล่านั้น นักวิทยาศาสตร์จะคำนวณมวลของวัตถุที่ชนกันในเวลาต่อมา และเรียนรู้ว่าพวกมันคือดาวนิวตรอน หลังจากที่คลื่นความโน้มถ่วงมาถึง กล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีแกมมาแฟร์มีก็จับภาพการระเบิดรังสีแกมมาความยาวสองวินาทีได้ และในวันต่อมา นักดาราศาสตร์ได้เห็นสีแดงของกิโลโนวาในจุดเดียวกับการระเบิดของรังสีแกมมา ที่ การสังเกตย้อนหลังสามครั้ง ทำให้เกิดข้อสงสัยเล็กๆ น้อยๆ: การปะทุในระยะสั้นอาจเกิดจากการรวมตัวของดาวนิวตรอน

“นั่นประสานทุกอย่าง” กล่าว ไบรอัน เมตซ์เกอร์นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบียและหนึ่งในนักทฤษฎีที่ทำนายเป็นคนแรกว่ากิโลโนวาหลังจากการควบรวมกิจการจะเป็นอย่างไร "[เราคิดว่า] 'โอเค ภาพนี้สมเหตุสมผลจริงๆ'"

ภาพนั้นเริ่มที่จะแตกหักแล้ว

การบิดพระราชบัญญัติที่สาม

อันดับแรกมาของ Rastinjad การระเบิด 51 วินาทีในช่วงปลายปี 2021. มันดูคล้ายกับการระเบิดในบริเวณใกล้เคียงที่ยืดเยื้อตั้งแต่ปี 2006 ซึ่งดูเหมือนจะไม่มีซูเปอร์โนวาอย่างน่างงงวย แต่ด้วยเครื่องมือสมัยใหม่และความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นว่าจะต้องมองหาอะไร ราสติเนจัดและเพื่อนร่วมงานจึงสามารถเห็นสิ่งที่นักดาราศาสตร์ในปี พ.ศ. 2006 ไม่มี: การระเบิดในปี พ.ศ. 2021 ตามมาด้วยกิโลโนวาสีแดงสลัว

การสังเกตนั้นกระตุ้น แอนดรูว์ เลแวน ของมหาวิทยาลัย Radboud เพื่อทบทวนการระเบิดลึกลับ 64 วินาทีที่เขาไขปริศนามาตั้งแต่ปี 2019 การระเบิดได้หายไปในใจกลางกาแลคซีโบราณที่ซึ่งการเกิดและการตายของดาวฤกษ์ (ในรูปของซูเปอร์โนวา) ได้หยุดไปนานแล้ว ในเดือนมิถุนายน Levan และผู้ร่วมงานของเขาโต้เถียงกัน คำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุดสำหรับการระเบิดอันยาวนานของพวกมันคือซากดาวฤกษ์สองดวง ซึ่งอย่างน้อยหนึ่งในนั้นอาจเป็นดาวนิวตรอน ได้พบกันและรวมตัวกัน

และตอนนี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ได้ให้ภาพที่ชัดเจนที่สุดเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นหลังจากการระเบิดที่ผิดปกติ เมื่อการระเบิด 35 วินาทีมาถึงโลกในวันที่ 7 มีนาคม แผ่นตะกั่วตรวจจับรังสีแกมมาของสวิฟต์ก็หันหน้าไปในทิศทางที่ต่างออกไป รังสีที่มีพลังถูกตรวจพบโดยแฟร์มีเป็นหลัก ซึ่งถือเป็นการระเบิดรังสีแกมมาที่สว่างที่สุดเป็นอันดับสองตลอดกาล (ตามมาด้วย เหตุการณ์การตั้งค่าบันทึก ใน 2022)

แทนที่จะใช้สวิฟท์ นักดาราศาสตร์ใช้ยานอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ (รวมถึงยานสำรวจที่ดาวอังคารและดาวพุธ) เพื่อระบุตำแหน่งของการระเบิด ในวันต่อมา เมื่อกล้องโทรทรรศน์บนพื้นอีกครั้งเห็นว่ามีสีแดงขึ้นถึง XNUMX กิโลโนวา เลวานก็รีบส่งคำร้องขอฉุกเฉินเพื่อให้สังเกตการณ์ JWST แบบเรียลไทม์เกือบจะแบบเรียลไทม์ “โชคดีสำหรับเรา พวกเขาตอบตกลง” เลวานกล่าว “นั่นทำให้เราสามารถสังเกตการณ์ได้ประมาณหนึ่งเดือนหลังจากการปะทุครั้งแรก”

JWST รวบรวมข้อมูลมหาศาลจากแหล่งเศษซากที่พุ่งสูงขึ้น กล้องโทรทรรศน์เชิงแสงไม่สามารถมองเห็นได้ลึกเข้าไปในเมฆกิโลโนวาหนาทึบด้วยเหตุผลที่แม่นยำ เหตุการณ์นี้ดึงดูดนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์: มันพ่นอะตอมขนาดยักษ์ที่กั้นแสงออกมาผ่านสายโซ่ลึกลับของเหตุการณ์ที่เรียกว่า r-กระบวนการ.

โดยปกติแล้วดาวฤกษ์จะหลอมอะตอมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม จากนั้นจึงหลอมอะตอมที่เบากว่าให้เป็นอะตอมที่ค่อนข้างหนักกว่า เช่น ออกซิเจนและคาร์บอน ที่ r-กระบวนการเป็นหนึ่งในวิธีเดียวที่จะกระโดดตรงไปยังองค์ประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่หนักที่สุด นั่นเป็นเพราะว่าการชนกันของดาวนิวตรอนทำให้เกิดนิวตรอนที่หนาแน่น ในความสับสนวุ่นวาย นิวตรอนจะเจาะเข้าไปในแกนอะตอมซ้ำแล้วซ้ำเล่า ก่อให้เกิดอะตอมที่ไม่เสถียรและมีกัมมันตภาพรังสีสูง เมื่อนิวตรอนในอะตอมเหล่านี้สลายตัว พวกมันจะเปลี่ยนรูปเป็นโปรตอน หากคุณมีโปรตอน 78 ตัว นั่นคืออะตอมของแพลตตินัม ถ้าคุณมี 79 โปรตอน นั่นคือทองคำ

อะตอมขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นโดยฝุ่นละอองของดาวนิวตรอนปิดกั้นแสงที่มองเห็นได้และส่องแสงส่วนใหญ่ในแสงอินฟราเรด นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไม JWST ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดจึงเหมาะสมอย่างยิ่งที่จะมองเข้าไปในเมฆกิโลโนวา “เราไม่เคยสังเกต JWST XNUMX กิโลโนวามาก่อน” เมตซ์เกอร์กล่าว “มันเป็นเครื่องมือที่สมบูรณ์แบบ”

ในเศษซากดังกล่าว JWST พบอะตอมเทลลูเรียม (52 โปรตอน) ซึ่งยืนยันว่าการควบรวมดาวนิวตรอนสามารถสร้างธาตุที่ค่อนข้างหนักไปจนสุดแถวที่ห้าของตารางธาตุได้ “มันเป็นองค์ประกอบที่หนักกว่าที่เราเคยเห็นมาก่อน” เลวานกล่าว

แต่ในขณะเดียวกัน การสังเกตของ JWST ยังเพิ่มความตระหนักมากขึ้นว่า แม้ว่าการควบรวมดาวนิวตรอนจะดูไม่น่าเป็นไปได้เพียงใดก็ตาม ก็สามารถก่อให้เกิดการระเบิดรังสีแกมมาที่ยาวนานได้ คำถามตอนนี้คือ: อย่างไร?

วัตถุหนาแน่น ระเบิดยาว

ซูเปอร์โนวาปล่อยระเบิดรังสีแกมมาระยะยาวออกมาเนื่องจากการระเบิดของดาวฤกษ์ค่อนข้างช้าและยุ่งเหยิง การตายของดาวยักษ์ดวงหนึ่งเริ่มต้นจากการที่ใจกลางของมันยุบตัวลงเป็นหลุมดำ หลังจากนั้นเกิดขึ้น ดาวฤกษ์ภายนอกจำนวนมากซึ่งอาจรวมกันเป็นมวลดวงอาทิตย์หลายดวง หมุนวนเข้าไปในหลุมดำ ปล่อยไอพ่นอันทรงพลังของอนุภาคที่ยิงรังสีแกมมาเข้าสู่ความว่างเปล่านานหลายนาที

ในทางตรงกันข้าม การควบรวมดาวนิวตรอนน่าจะจบลงในพริบตา ดาวนิวตรอนอัดมวลของดวงอาทิตย์จนกลายเป็นทรงกลมเล็กๆ เรียบๆ กว้างเพียงไม่กี่ไมล์ เมื่อลูกกลมหนาแน่นสองดวงชนกัน หรือเมื่อลูกหนึ่งชนเข้ากับหลุมดำ สสารก็จะยุบตัวเป็นหลุมดำ ในระหว่างการกระตุกครั้งสุดท้ายนั้น สสารที่เหลือจะถูกโยนขึ้นสู่วงโคจรน้อยกว่าในกรณีที่ดาวฤกษ์ยุบตัวมาก ขณะที่หลุมดำปกคลุมอาหารว่างเบา ๆ นี้ซึ่งอาจมีน้ำหนักน้อยกว่าดวงอาทิตย์ถึง 10 เท่า มันจะให้พลังงานแก่ไอพ่น (และการระเบิดของรังสีแกมมา) เป็นเวลาหนึ่งในสิบของวินาที

ข้อสังเกตใหม่จาก Levan, Rastinejad และคนอื่นๆ ขัดแย้งกับภาพการรวมตัวของดาวนิวตรอนที่รวดเร็วและสะอาดตา “มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะมีการระเบิดอย่างรวดเร็ว 10 วินาทีจากระบบที่อยู่เพียงเสี้ยววินาที” กล่าว ออร์ ก็อทลีบซึ่งเป็นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชิงคำนวณจากสถาบันแฟลตไอรอนซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการสังเกตการณ์นี้

ความเป็นไปได้ประการหนึ่งก็คือ มีบางสิ่งที่ใหญ่กว่าและยุ่งเหยิงกว่าดาวนิวตรอนกำลังส่งการระเบิดที่ยาวนานเหล่านี้ออกมา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระยะเวลาที่นานกว่านั้นน่าจะสอดคล้องกับการรวมตัวกันระหว่างดาวแคระขาวซึ่งเป็นซากดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าที่ทิ้งไว้เมื่อดาวดวงเล็กหมดเชื้อเพลิงกับหลุมดำหรือดาวนิวตรอน สถานการณ์ดังกล่าวส่งผลให้มีสสารรอบหลุมดำเพิ่มมากขึ้น แต่ก็ไม่ชัดเจนว่าการชนที่เกี่ยวข้องกับดาวแคระขาวจะทำให้เกิดการระเบิดรังสีแกมม่าที่เหมาะสม หรือแม้แต่กิโลโนวาหรือไม่ “ปรากฏการณ์ทั้งหมดยังได้รับการศึกษาน้อยกว่ามาก” คาเซนแห่งเบิร์กลีย์กล่าว “เรากำลังดำเนินการเรื่องนี้อยู่ในขณะนี้”

อีกทางเลือกหนึ่งคือการระเบิดรังสีแกมมายาวๆ ไม่ได้เกิดจากการกลืนหลุมดำที่เกิดใหม่เลย แต่ถ้าคุณชนดาวนิวตรอนเล็กๆ สองดวงเข้าด้วยกัน แล้วหยดที่เกิดจะหมุนเร็วพอ มันอาจต้านทานการยุบตัวเป็นหลุมดำได้สักสองสามนาที วัตถุอายุสั้นนี้จะเป็นดาวนิวตรอนที่มีแม่เหล็กสูงเรียกว่า "แม่เหล็ก" ซึ่งจะปล่อยรังสีแกมมาออกมานานขึ้นเมื่อการหมุนวนช้าลง เมตซ์เจอร์ช่วยสรุปสถานการณ์นี้ แต่ถึงแม้เขาจะคิดว่ามันเป็นแนวคิดที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง “ฉันยังคงสงสัยเรื่องนี้อย่างถูกต้อง” เขากล่าว

Metzger กล่าวว่าความเป็นไปได้ที่อนุรักษ์นิยมที่สุดก็คือการควบรวมดาวนิวตรอนนั้นยุ่งเหยิงกว่าที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์คิดไว้ ในช่วงฤดูร้อน, การจำลองโดยละเอียด จากความร่วมมือที่นำโดย Gottlieb แนะนำว่านี่อาจเป็นกรณีนี้บ่อยครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อดาวนิวตรอนเบามาบรรจบกับหลุมดำที่หมุนวนหนักพอสมควร ดาวนิวตรอนจะหมุนวนเข้าไปและหลุมดำจะฉีกมันออกเป็นวงโคจรหลายร้อยรอบ เหลือจานสสารที่หนักกว่าซึ่งหลุมดำต้องใช้เวลาหลายสิบวินาทีในการบริโภค . ขณะที่จำลองการชนกันระหว่าง ดาวนิวตรอนและหลุมดำ, Gottlieb, Metzger และผู้ร่วมงานพบว่าดิสก์ที่หนักกว่าซึ่งทำให้เกิดการระเบิดรังสีแกมมานานขึ้นนั้นเป็นเรื่องปกติ

ในความเป็นจริง ในทางกลับกัน การจำลองของพวกเขาไม่ได้สร้างการระเบิดระยะสั้นที่มักสังเกตได้ง่ายพอๆ กับการระเบิดระยะสั้น ทำให้เกิดคำถามว่าอะไรคือพลังของการระเบิดระยะสั้นกันแน่

“เราไม่เข้าใจสิ่งเหล่านี้ [อย่างถ่องแท้]” Gottlieb กล่าว “ฉันคิดว่านี่อาจเป็นปัญหาที่ใหญ่ที่สุดในตอนนี้”

เติมช่องว่าง

เพื่อหาคำตอบว่าอะไรจะเกิดขึ้นจริงๆ เมื่อดาวที่ตายแล้วชนกัน นักดาราศาสตร์จะต้องเพิ่มความพยายามเป็นสองเท่าเพื่อสร้างรายการระเบิดรังสีแกมมาโดยละเอียด เนื่องจากสิ่งที่พวกเขาสันนิษฐานว่าเป็นการระเบิดที่ขับเคลื่อนด้วยซุปเปอร์โนวาเป็นหลัก บัดนี้ดูเหมือนว่าจะปะปนกัน โดยมีการรวมตัวกันของดาวนิวตรอนไม่ทราบจำนวน นั่นจะต้องตามล่าหากิโลโนวา ซึ่งเป็นสัญญาณของการชนกัน หลังจากที่ระเบิดทั้งลูกยาวและลูกสั้น หากความแตกต่างระหว่างค่ายาวและค่าสั้นยังคงมีอยู่ อาจเป็นสัญญาณว่ามีวิธีปรุงกิโลโนวาได้มากกว่าหนึ่งวิธี

“เรากำลังเรียนรู้ว่าเมื่อมีงานใดงานหนึ่งที่ใกล้เข้ามา เราควรจัดมัน” Rastinjad กล่าว

LIGO ก็จะมีบทบาทสำคัญเช่นกัน หอดูดาวอยู่ในสถานะออฟไลน์เพื่ออัปเกรดระหว่างการระเบิดลูกบอลแปลก ๆ เมื่อเร็ว ๆ นี้ แต่ขณะนี้อยู่ระหว่างการวิ่งครั้งที่สี่เพื่อฟังการชนในระยะไกล หาก LIGO สามารถรับคลื่นความโน้มถ่วงที่มาจากการระเบิดรังสีแกมมาอันยาวนาน นักวิทยาศาสตร์จะรู้ว่าดาวนิวตรอนหรือหลุมดำมีส่วนเกี่ยวข้องหรือไม่ นอกจากนี้ยังช่วยให้พวกมันแยกแยะดาวแคระขาวซึ่งไม่สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงโดย LIGO ได้ การกระดิกคลื่นโดยละเอียดที่หอสังเกตการณ์ในอนาคตอาจบอกเป็นนัยว่าผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นนั้นเป็นสนามแม่เหล็กหรือหลุมดำ

“[คลื่นความโน้มถ่วง] จะเป็นหนทางเดียวที่ชัดเจนในการตอบคำถามนี้” เมตซ์เกอร์กล่าว

ด้วยการตรวจจับความโน้มถ่วงที่ดังก้องของการควบรวมดาวนิวตรอนและการสังเกตการระเบิดของรังสีแกมมาและกิโลโนวา นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อาจบรรลุเป้าหมายระยะยาวในการคำนึงถึงแหล่งกำเนิดของสสารทุกชนิดในจักรวาลตั้งแต่ไฮโดรเจนไปจนถึงแพลตตินัมไปจนถึงพลูโทเนียม ในการทำเช่นนั้น พวกเขาจำเป็นต้องรู้ว่าการควบรวมประเภทใดเกิดขึ้น แต่ละประเภทเกิดขึ้นบ่อยเพียงใด องค์ประกอบใดที่แต่ละประเภทสร้างขึ้นและในปริมาณเท่าใด และบทบาทของเหตุการณ์อื่นๆ เช่น ซูเปอร์โนวา มีบทบาทอย่างไร เป็นภารกิจที่น่ากังวลซึ่งเพิ่งเริ่มต้นเท่านั้น

“ยังมีเป้าหมายหลักในการค้นหาตำแหน่งทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ทุกองค์ประกอบในตารางธาตุถูกสร้างขึ้น” Levan กล่าว “ยังมีช่องว่างอยู่ ดังนั้นเราจึงคิดว่านี่กำลังเริ่มเติมเต็มช่องว่างที่สำคัญเหล่านั้น”

หมายเหตุบรรณาธิการ: สถาบัน Flatiron ได้รับทุนจากมูลนิธิ Simons ซึ่งให้ทุนสนับสนุนนิตยสารอิสระด้านบรรณาธิการนี้ด้วย ทั้งสถาบัน Flatiron Institute และมูลนิธิ Simons ไม่มีอิทธิพลต่อการรายงานข่าวของเรา ข้อมูลเพิ่มเติมที่มีอยู่  โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม.