นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ตรวจพบธาตุหนักจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนเป็นครั้งแรก

          วันที่ 24 ตุลาคมที่ผ่านมา คณะวิจัยของ Darach Watson จาก Niels Bohr Institute แห่ง University of Copenhagen ได้ตีพิมพ์งานวิจัยชื่อ Identification of strontium in the merger of two neutron stars ลงในวารสาร Nature งานวิจัยดังกล่าวได้รับความสนใจอย่างรวดเร็วหลังถูกเผยแพร่ผ่านสื่อออนไลน์ เพราะงานวิจัยดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการค้นพบธาตุสตรอนเทียม (Strontium) ที่เกิดจากการรวมตัวกันของดาวนิวตรอนเป็นครั้งแรก

            ย้อนกลับไปเมื่อปี ค.ศ.2017 สถานีตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงของ LIGO สามารถดักจับสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากการชนกันของดาวนิวตรอน (GW170817) ได้เป็นครั้งแรก ผลจากการค้นพบดังกล่าวทำให้นักวิจัยจาก European Southern Observatory (ESO) ทำการหันกล้องโทรทรรศน์ Very Large Telescope (VLT) ซึ่งตั้งอยู่ที่ประเทศชิลีไปยังตำแหน่งที่ดาวนิวตรอนทั้งสองดวงชนกัน แล้วเกิดเป็นปรากฏการณ์ Kilonova ที่มีชื่อว่า AT2017gfo


          เมื่อนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ตรวจสอบความยาวคลื่นของแสงในช่วงอัลตราไวโอเล็ตจนถึงช่วงใกล้อินฟราเรดด้วยเครื่อง X-shooter ผลการตรวจสอบแสดงให้เห็นว่าผลผลิตจากการชนในครั้งนั้นได้สร้างธาตุหนักบางชนิดขึ้นและส่งพวกมันออกสู่อวกาศ แต่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ยังไม่สามารถระบุชนิดของธาตุหนักได้ในขณะนั้น

            ความจริงแล้วนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทราบถึงกระบวนการสร้างธาตุหนักบริเวณแก่นกลางของดาวฤกษ์รวมถึงการระเบิดที่ส่งธาตุหนักเหล่านั้นออกสู่อวกาศตั้งแต่ช่วงปี ค.ศ.1950 แต่กระบวนการสร้างธาตุหนักโดยการจับนิวตรอนอย่างรวดเร็ว (Rapid neutron capture) หรือ R-process ที่เป็นต้นกำเนิดของธาตุหนักรูปแบบหนึ่งยังไม่เคยมีการตรวจพบมาก่อน อีกทั้งงานวิจัยก่อนหน้านี้ยังบ่งชี้ว่ากระบวนการดังกล่าวจะเกิดขึ้นได้ในสถานที่ที่มีอุณหภูมิสูงและเต็มไปด้วยนิวตรอนอิสระ ดังนั้นการชนกันของดาวนิวตรอนจึงเป็นเหตุการณ์ที่ถูกจับตามองเพื่อสังเกตการเกิดธาตุหนัก ซึ่งหลังจากคณะวิจัยทำการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยเครื่องสเปกโตรกราฟ X-shooter ที่ติดตั้งอยู่กับกล้องโทรทรรศน์ VLT พวกเขาก็พบว่าธาตุหนักที่ตรวจวัดได้คือธาตุสตรอนเทียม ตรงตามที่ทฤษฎีคาดการณ์เอาไว้


          แม้การค้นพบในครั้งนี้จะไม่เกินความคาดหมายของนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และเป็นการยืนยันว่าทฤษฎีที่มีอยู่ถูกต้อง แต่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์บางกลุ่มก็คาดว่ากระบวนการดูดกลืนนิวตรอนน่าจะสามารถสร้างธาตุที่หนักกว่าธาตุสตรอนเทียมได้ด้วย และการที่ธาตุสตรอนเทียมที่ค่อนข้างเบาเมื่อเทียบกับธาตุหนักอื่นๆ สามารถเกิดขึ้นได้ก็หมายความว่าอาจมีอะไรบางอย่างมาทำให้นิวตรอนลดจำนวนลง ซึ่งสิ่งนั้นอาจเป็นอนุภาคนิวทริโน (Neutrino) ก็เป็นได้


          แม้จะไม่เคยมีการส่งยานอวกาศไปสำรวจดาวนิวตรอน แต่การค้นพบในครั้งนี้ก็เป็นการยืนยันว่าดาวนิวตรอนประกอบขึ้นจากนิวตรอนจริงๆ และยังทำให้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทราบข้อมูลเกี่ยวกับการสร้างธาตุหนักจากการชนกันของดาวนิวตรอนมากขึ้นด้วย

 

อ้างอิง
 

• https://www.eso.org/public/news/eso1917/?fbclid=IwAR1laaLHTw7OGlXZDeZEfDs2w4qEq3aLUZXVctygpO5hri2V3lp0OIL4WdE
• https://www.sciencenews.org/article/strontium-heavy-element-neutron-star-merger?fbclid=IwAR3yqdNPmNbPu3oP-rf4ebsjMOlosNxWenuiNT-zPMl7fUmPwoPZrCxr9_M
• https://www.nature.com/articles/s41586-019-1676-3?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A%20nature%2Frss%2Fcurrent%20(Nature%20-%20Issue)&fbclid=IwAR2F9a4OHE7PC7dMaElOTl51omZjQwwqchdEqJgMjjcBGYxeUnZJxwonAzg