พบวัตถุโคจรผิดปกติ พุ่งออกจากกาแล็กซีทางช้างเผือกด้วยความเร็วสูงมากกว่า 2 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก สหรัฐอเมริกา พบดาวสีน้ำตาลที่มีวิถีโคจรผิดปกติ เพราะมันกำลังพุ่งออกจากกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราด้วยอัตราเร็วประมาณ 600 กิโลเมตรต่อวินาที หรือก็คือประมาณ 2 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็วนี้ถือว่าสูงมาก เพราะเร็วกว่าการโคจรของดวงอาทิตย์ที่โคจรรอบจุดศูนย์กลางของกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งโคจรด้วยอัตราเร็วประมาณ 220 กิโลเมตรต่อวินาที

ดาวดวงนี้มีชื่อว่า CWISE J124909+362116.0 หรือเรียกสั้น ๆ ว่า J1249+36 เป็นดาวฤกษ์มวลน้อยชนิดความเร็วสูงมาก หรือ ไฮเปอร์เวโลซิตี้ (Hypervelocity) ความเร็วของมัน อยู่ที่ประมาณร้อยละ 0.1 ของความเร็วแสง ที่มีอัตราเร็วอยู่ที่ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที อยู่ห่างจากโลกเราไปประมาณ 400 ปีแสง ถือเป็นดาวฤกษ์ความเร็วสูงมาก ที่อยู่ใกล้โลกของเรามากที่สุด

วิธีการศึกษา

ทีมนักวิทยาศาสตร์ นำโดย ศาสตราจารย์อดัม เบอร์กาสเซอร์ (Adam Burgasser) แห่งภาควิชาดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก ในสหรัฐอเมริกา ได้ใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ออกแบบมาเพื่อสังเกตและวิเคราะห์แสงอินฟาเรดที่ปล่อยออกมาจากวัตถุทางดาราศาสตร์ ชื่อ Near-Infrared Echellette Spectrograph (NIRES) ของหอดูดาวเค็ก (Keck Observatory) ในรัฐฮาวาย ประเทศสหรัฐฯ ทำให้พบว่าดาวนี้เป็นดาวแคระเล็ก (Subdwarf) ชนิด L หรือก็คือดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยมาก และมีอุณหภูมิต่ำกว่าดวงอาทิตย์ของเรา ทั้งนี้ดาวแคระเล็ก ถือเป็นดาวที่อายุมากที่สุดในกาแล็กซีทางช้างเผือก

จากนั้นได้นำข้อมูลที่ได้จากการสังเกตการณ์ที่หอดูดาวเค็ก มาเปรียบเทียบกับอีกหนึ่งวิธีการศึกษา คือการสร้างแบบจำลองบรรยากาศใหม่ สร้างขึ้นโดย โรมัน เกราซิมอฟ (Roman Gerasimov) ศิษย์เก่ามหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก ร่วมมือกับ เอฟเรน อัลวาราโดที่ 3 (Efrain Alvarado III) นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลีดส์ ซึ่งแบบจำลองที่พวกเขาสร้างขึ้นนี้เพื่อศึกษาดาวแคระเล็กชนิด L โดยเฉพาะ

นอกจาก 2 วิธีการศึกษาข้างต้น นักวิจัยยังได้ใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินอื่น ๆ อีกหลายตัว ทำให้สามารถวัดตำแหน่งและความเร็ว ของ J1249+36 ในอวกาศได้อย่างแม่นยำ และด้วยเหตุนี้จึงสามารถทำนายวงโคจรของดาวดวงนี้ในกาแล็กซีทางช้างเผือกได้

อะไรทำให้ J1249+36 เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง และมีวิถีโคจรที่ผิดปกติ

ปกติแล้ว วัตถุต่าง ๆ ในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราจะโคจรรอบจุดศูนย์กลางกาแล็กซีอย่างเป็นปกติ แล้วอะไรที่ทำให้ J1249+36 มีวิถีวงโคจรที่ผิดปกติเช่นนี้ ? นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมุติฐานไว้ 2 ข้อ ได้แก่

1. แรกเริ่มดาวแคระเล็ก J1249+36 อาจจะโคจรอยู่ในระบบดาวคู่กับดาวแคระขาวอีกดวงหนึ่ง ซึ่งดาวแคระขาว ก็คือดาวฤกษ์ที่ใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์จนหมดและดับสูญไป เหลือแค่เพียงแกนกลางเป็นสีขาว 

เมื่อดาวทั้ง 2 ดวงนี้โคจรใกล้กัน อาจจะเกิดการถ่ายเทมวล จนทำให้เกิดการปะทุที่เรียกว่าโนวาเป็นระยะ ๆ จนกระทั่งเมื่อดาวแคระขาวสะสมมวลมากเกินไป ดาวแคระขาวก็อาจจะเกิดระเบิดซูเปอร์โนวาได้ เหตุการณ์นี้อาจจะทำให้ J1249+36 คล้ายกับถูกปลดปล่อยเป็นอิสระ เพราะไม่มีแรงโน้มถ่วงมากดึงดูด รวมถึงมีแรงผลักจากระเบิด ทำให้มันพุ่งออกไป 

นักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์และคำนวณแล้ว พบว่าสถานการณ์นี้มีความเป็นไปได้ แต่อย่างไรก็ตาม เหตุการณ์ระเบิดซูเปอร์โนวา น่าจะเกิดขึ้นเมื่อหลายล้านปีก่อน ดังนั้นหากเหตุการณ์เกิดขึ้นตามที่คาดไว้ หลักฐานก็สูญหายไปแล้ว จึงไม่มีร่องรอยที่จะนำมายืนยันสมมุติฐานนี้

2. เดิมที J1249+36 เป็นสมาชิกของกระจุกดาวทรงกลม (Globular Cluster) ซึ่งเป็นกลุ่มดาวฤกษ์ทรงกลมที่รวมตัวกันอย่างแน่นหนาด้วยแรงโน้มถ่วง นักวิทยาศาสตร์คาดว่า ตรงจุดศูนย์กลางของกระจุกดาว อาจจะมีศูนย์กลางที่มีหลุมดำหลายหลุม แต่ละหลุมมีมวลแตกต่างกัน หลุมดำเหล่านั้นอาจจะก่อตัวเป็นการโคจรแบบคู่ (Binaries) เมื่อดาวแคระเล็ก J1249+36 พุ่งเข้ามาใกล้หลุมดำคู่ จะทำให้เกิดปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วงที่ซับซ้อนระหว่างวัตถุทั้งสามจนทำให้เกิดแรงที่อาจสามารถผลัก J1249+36 ให้พุ่งออกไปได้

ไม่ว่าการเดินทางอย่างรวดเร็วของ J1249+36 จะเกิดจากซูเปอร์โนวา หรือเกิดจากแรงผลักของหลุมดำคู่ หรือสถานการณ์อื่นก็ตาม แต่การค้นพบนี้ก็เป็นโอกาสใหม่ให้บรรดานักดาราศาสตร์ได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับประวัติศาสตร์และพลวัตของกาแล็กซีทางช้างเผือก

งานวิจัยนี้ถูกยอมรับให้ตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal Letters และปัจจุบันมีเวอร์ชันก่อนตีพิมพ์อย่างเป็นทางการ (Preprint) เผยแพร่บนเว็บไซต์ อาร์ชีฟ (arXiv) สามารถอ่านได้ที่ arXiv

ที่มาข้อมูล Phys, arXiv, Space

ที่มารูปภาพ NASA