โดย Rafi Letzter เผยแพร่พฤษภาคม 01, 2018
ภาพประกอบบาคาร่าของดาวนิวตรอนสองดวงที่รวมเข้าด้วยกัน (เครดิตภาพ: มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ / LIGO / มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโซโนมา / A. Simonnet)
โฟตอนพลังงานสูงใช้เวลา 512 ปีในการเดินทางจากดาวนิวตรอนที่ใกล้ที่สุดไปยังโลก. เพียงไม่กี่คนก็เดินทาง แต่พวกเขามีข้อมูลที่จําเป็นในการไขข้อที่ยากที่สุดข้อหนึ่งในฟิสิกส์ดาราศาสตร์
โฟตอนถ่ายภาพในอวกาศด้วยความกระฉับกระเฉง ลําแสงร้อนของพลังงานรังสีเอกซ์ระเบิดออกมาจาก
พื้นผิวของเศษเล็ก ๆ ที่หมุนได้ของซูเปอร์โนวา คานกระจายตัวไปทั่วหลายศตวรรษที่ยาวนานในการขนส่ง แต่ทุกๆ ครั้ง แสงเอ็กซ์เรย์จุดเดียวที่มีระยะ 157 พาร์เซก (512 ปีแสง) ข้ามอวกาศ — 32 ล้านเท่าของระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ — ใช้ตัวเองกับกล้องโทรทรรศน์เอ็กซเรย์เอกซ์ของสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ซึ่งมีชื่อเล่นว่า NICER จากนั้น, ลงมาบนโลก, ไฟล์ข้อความจะเข้าสู่จุดข้อมูลใหม่: พลังงานของโฟตอนและเวลามาถึง, วัดด้วยความแม่นยําไมโครวินาที.
จุดข้อมูลนั้นพร้อมกับจุดข้อมูลอื่น ๆ อีกนับไม่ถ้วนเช่นที่รวบรวมไว้ในช่วงหลายเดือนจะตอบคําถามพื้นฐานทันทีที่ฤดูร้อนปี 2018: J0437-4715 ซึ่งเป็นเพื่อนบ้านดาวนิวตรอนที่ใกล้ที่สุดของโลกกว้างแค่ไหน?
หากนักวิจัยสามารถเข้าใจความกว้างของดาวนิวตรอนได้ Sharon Morsink นักฟิสิกส์บอกกับกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในการประชุมของ American Physical Society (APS) เดือนเมษายน 2018 ข้อมูลนั้นอาจชี้ทางไปสู่การไขปริศนาอันยิ่งใหญ่อย่างหนึ่งของฟิสิกส์อนุภาค: สสารมีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อถูกผลักไปสู่จุดสุดขั้วที่ดุร้ายที่สุด? [10 เทคโนโลยีแห่งอนาคต ‘Star Trek’ ที่แฟน ๆ จะหลงรัก]
บนโลกด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ของมนุษยชาติมีข้อ จํากัด ที่ยากบางประการเกี่ยวกับวิธีที่สสารหนาแน่นจะได้รับแม้ในห้องปฏิบัติการที่รุนแรงและข้อ จํากัด ที่ยากขึ้นว่านักวิทยาศาสตร์สสารที่หนาแน่นที่สุดจะอยู่รอดได้นานแค่ไหน นั่นหมายความว่านักฟิสิกส์ไม่สามารถเข้าใจได้ว่าอนุภาคมีพฤติกรรมอย่างไรที่ความหนาแน่นสูง มีการทดลองที่ดีไม่มากนัก
”มีวิธีการต่าง ๆ มากมายที่ผู้คนคิดขึ้นมาเพื่อพยายามบอกว่าสสารที่มีความหนาแน่นสูงควรประพฤติตน
อย่างไร แต่พวกเขาไม่เห็นด้วยทั้งหมด” มอร์ซิกนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอัลเบอร์ตาและสมาชิกของคณะทํางานของนาซาที่มุ่งเน้นไปที่ความกว้างของดาวนิวตรอนบอกกับ Live Science “และวิธีที่พวกเขาไม่เห็นด้วยทุกคนสามารถทดสอบได้จริงเพราะแต่ละคนทํานายว่าดาวนิวตรอนจะมีขนาดใหญ่แค่ไหน”
กล่าวอีกนัยหนึ่งวิธีแก้ปัญหาความลึกลับของสสารอัลตร้าเดนซ์ถูกขังอยู่ภายในวัตถุที่หนาแน่นที่สุดของจักรวาลนั่นคือดาวนิวตรอน และนักวิทยาศาสตร์สามารถถอดรหัสความลึกลับนั้นได้ทันทีที่พวกเขาวัดได้อย่างแม่นยําว่าดาวนิวตรอนกว้างแค่ไหน (และหนาแน่น)
ฟิสิกส์อนุภาคในห้วงอวกาศลึก
”ดาวนิวตรอนเป็นวัตถุที่อุกอาจที่สุดที่คนส่วนใหญ่ไม่เคยได้ยินมาก่อน” Zaven Arzoumanian นักวิทยาศาสตร์ของนาซาบอกกับนักฟิสิกส์ในที่ประชุมที่โคลัมบัส รัฐโอไฮโอ
Arzoumanian เป็นหนึ่งในหัวหน้าโครงการสํารวจองค์ประกอบภายในดาวนิวตรอน (NICER) ของนาซาซึ่งเป็นพื้นฐานทางเทคนิคสําหรับงานของมอร์ซิงค์ NICER เป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่หมุนได้ติดตั้งอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติ มันตรวจสอบและกําหนดเวลารังสีเอกซ์ที่มาถึงในพื้นที่ของวงโคจรโลกต่ําจากห้วงอวกาศลึกอย่างแม่นยํา
ดาวนิวตรอนเป็นแกนกลางที่ถูกทิ้งไว้ข้างหลังหลังจากการระเบิดของซูเปอร์โนวาครั้งใหญ่ แต่เชื่อกันว่าไม่กว้างกว่าเมืองขนาดกลางมากนัก ดาวนิวตรอนสามารถหมุนด้วยความเร็วแสงสูงโดยยิงลําแสงที่กะพริบของพลังงานรังสีเอกซ์ขึ้นสู่อวกาศด้วยเวลาที่แม่นยํากว่าการฟ้องของนาฬิกาอะตอม
และที่สําคัญที่สุดสําหรับจุดประสงค์ของมอร์ซิงก์และเพื่อนร่วมงานของเธอดาวนิวตรอนเป็นวัตถุที่หนาแน่นที่สุดในจักรวาลที่ไม่ได้ยุบตัวลงในหลุมดํา แต่แตกต่างจากหลุมดําเป็นไปได้ที่นักวิทยาศาสตร์จะคิดออกว่าเกิดอะไรขึ้นภายในพวกมัน นักดาราศาสตร์เพียงแค่ต้องรู้อย่างแม่นยําว่าดาวนิวตรอนกว้างแค่ไหนและ NICER เป็นเครื่องมือที่ควรตอบคําถามนั้นในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ไม่ทราบแน่ชัดว่าสสารมีพฤติกรรมอย่างไรในแกนกลางสุดของดาวนิวตรอน แต่พวกเขาเข้าใจมากพอที่จะรู้ว่ามันแปลกมากบาคาร่า
