การแต่งหน้าภายในของดาวแคระขาวถูกแมปเป็นครั้งแรก

ศพของดาวฤกษ์มีออกซิเจนมากกว่าที่คาดไว้ ท้าทายทฤษฎีที่มีมายาวนานเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาวนักดาราศาสตร์ได้ตรวจสอบชีวิตภายในของดาวฤกษ์ที่ตายแล้ว การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความสว่างของดาวแคระขาวเผยให้เห็นว่าศพของดาวฤกษ์มีออกซิเจนในแกนกลางของมันมากกว่าที่คาดไว้ นักวิจัยรายงานออนไลน์ในวันที่ 8 มกราคมในNature การค้นพบนี้อาจท้าทายทฤษฎีที่ว่าดาวมีชีวิตอยู่และตายอย่างไร และอาจมีผลกระทบต่อการวัดการขยายตัวของเอกภพ

เมื่อสิ้นสุดอายุขัยของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ 

มันได้ปล่อยก๊าซส่วนใหญ่ออกสู่อวกาศจนเหลือแต่แกนคาร์บอนและออกซิเจนที่หนาแน่นซึ่งเป็นเถ้าถ่านของการเผาไหม้ฮีเลียมตลอดอายุขัย ( SN: 4/30/16, p. 12) . แกนกลางนั้น รวมทั้งเปลือกหุ้มด้วยฮีเลียมบางๆ เรียกว่าดาวแคระขาว

แต่สัดส่วนขององค์ประกอบเหล่านั้นสัมพันธ์กันนั้นไม่แน่นอน นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Noemi Giammichele ปัจจุบันอยู่ที่ Institute of Research in Astrophysics and Planetology ในเมืองตูลูส ประเทศฝรั่งเศส กล่าวว่า “จากทฤษฎี เรามีแนวคิดคร่าวๆ ว่าควรเป็นอย่างไร แต่เราไม่มีทางวัดได้โดยตรง”

โชคดีที่ดาวแคระขาวบางดวงเข้ารหัสธรรมชาติภายในบนพื้นผิวของมัน ดาวเหล่านี้เปลี่ยนความสว่างตามการสั่นสะเทือนภายใน นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สามารถอนุมานโครงสร้างภายในของดาวฤกษ์ได้จากการสั่นสะเทือน คล้ายกับที่นักธรณีวิทยาเรียนรู้เกี่ยวกับภายในของโลกโดยการวัดคลื่นไหวสะเทือนระหว่างเกิดแผ่นดินไหว

Giammichele และเพื่อนร่วมงานของเธอใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ ของ NASA ซึ่งดูดาวอย่างไม่กะพริบตาเพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงความสว่างของพวกมันเป็นระยะ เป้าหมายหลักของเคปเลอร์คือการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ โลกที่โคจรรอบดาวฤกษ์ที่ห่างไกล ( SN Online: 10/31/17 ) แต่ยังตรวจสอบดาวแคระขาว KIC 08626021 ซึ่งอยู่ห่างออกไป 1,375 ปีแสงในกลุ่มดาว Cygnus เป็นเวลา 23 เดือน การสังเกตการณ์ได้ให้ข้อมูลที่แม่นยำที่สุดเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในความสว่างของดาวแคระขาวและการสั่นของดาวแคระขาวโดยทางอ้อม

ต่อไป Giammichele ยืมเทคนิคการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์จากชีวิตเดิมของเธอในฐานะวิศวกรการบินเพื่อค้นหาว่าการเปลี่ยนแปลงของการสั่นสะเทือนที่เกี่ยวข้องกับการแต่งหน้าของแกนกลางอย่างไร ทีมงานทำการจำลองหลายล้านครั้ง โดยมองหาแบบจำลองที่สร้างการเปลี่ยนแปลงของแสงที่เคปเลอร์สังเกตได้อย่างแม่นยำ การจำลองหนึ่งเข้ากับข้อมูลได้อย่างลงตัว โดยแสดงให้เห็นว่าดาวแคระขาวมีแกนคาร์บอนและออกซิเจนที่คาดไว้ซึ่งมีเปลือกฮีเลียมบาง

แต่รายละเอียดก็น่าประหลาดใจ 

แกนกลางมีออกซิเจนประมาณ 86 เปอร์เซ็นต์ มากกว่าที่นักฟิสิกส์เคยคำนวณไว้ 15 เปอร์เซ็นต์ นั่นแสดงให้เห็นว่าบางอย่างเกี่ยวกับกระบวนการที่เปลี่ยนฮีเลียมเป็นคาร์บอนและออกซิเจน หรือธาตุผสมในแกนกลางของดาวฤกษ์ในช่วงชีวิตที่แอคทีฟของมันจะต้องเพิ่มปริมาณออกซิเจน

ดาวแคระขาวอีกสี่ดวงมีแนวโน้มคล้ายคลึงกัน Gilles Fontaine ผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าว นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยมอนทรีออลกล่าว “เราจะดำเนินการต่อไปอย่างแน่นอน และวิเคราะห์เพิ่มเติมอีกมากมาย” หากดาวแคระขาวดวงอื่นมีความคล้ายคลึงกัน ผลลัพธ์จะส่งนักทฤษฎีที่ศึกษาวิวัฒนาการของดาวกลับไปที่กระดานวาดภาพ เขากล่าว

เชื่อกันว่าดาวแคระขาวเป็นสารตั้งต้นของซุปเปอร์โนวาประเภท 1a การระเบิดของดาวฤกษ์อันหายนะเหล่านี้เคยคิดว่าจะมีความสว่างภายในเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าจะสว่างขึ้นหรือหรี่ลง ขึ้นอยู่กับระยะห่างจากโลกเท่านั้น การวัดระยะทางจริงของพวกมันนำไปสู่การค้นพบว่าจักรวาลกำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่ง ( SN: 8/6/16, p. 10 ) ซึ่งนักฟิสิกส์อธิบายโดยเรียกสารลึกลับที่เรียกว่าพลังงานมืด

การสังเกตล่าสุดบ่งชี้ว่าสิ่งที่เรียกว่าเทียนมาตรฐานเหล่านี้อาจไม่ได้มาตรฐานมากนัก หากดาวแคระขาวที่ช่วยสร้างซุปเปอร์โนวามีปริมาณออกซิเจนที่แตกต่างกัน นั่นอาจช่วยอธิบายความแตกต่างบางประการได้ Fontaine กล่าว

Alexei Filippenko นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ กล่าว แต่ความหมายเหล่านั้นยังอีกยาวไกล “มันจะมีผลกับจักรวาลวิทยามากน้อยเพียงใดต้องรอดู” เขากล่าว

เมล็ดพันธุ์มวลมหาศาลงานล่าสุดชี้ให้เห็นว่ามันจะไม่ง่ายอย่างนั้น การศึกษาเชิงทฤษฎีแสดงให้เห็นว่า เป็นการยากที่จะป้องกันไม่ให้เมฆก๊าซเหล่านี้กระจัดกระจายจนเกิดเป็นกระจุกดาวขนาดเล็ก แทนที่จะยุบตัวเป็นดาวฤกษ์ขนาดใหญ่เพียงดวงเดียว นักฟิสิกส์ Dominik Schleicher จากมหาวิทยาลัย Concepción ในชิลี กล่าว

ในประกาศรายเดือนเดือนพฤษภาคม 2018 ของ Royal Astronomical Societyชไลเชอร์และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่ากระจุกดังกล่าวสามารถสร้างเมล็ดหลุมดำขนาดมหึมาได้เช่นกัน เนื่องจากดาวฤกษ์ที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่จะสะสมก๊าซที่เหลืออยู่ในกระจุกดาว ดาวฤกษ์ดังกล่าวสามารถขยายตัวได้ถึง 100 ถึง 1,000 เท่าของรัศมีดวงอาทิตย์ ขนาดที่พองตัวและอยู่ใกล้กันจะทำให้ดาวเหล่านี้ชนกัน ทำให้เกิดปรากฏการณ์โดมิโนที่รวบรวมดาวทั้งหมดในกระจุกดาวให้เป็นดาวมวลสูงเพียงดวงเดียวซึ่งมีมวล 10,000 เท่าของดวงอาทิตย์ จากนั้นดาวมวลมหาศาลนั้นก็สามารถยุบตัวเป็นหลุมดำที่มีเมล็ดขนาดค่อนข้างใหญ่