การระเบิดของรังสีแกมมาที่รุนแรงที่สุดถูกตรวจจับด้วยกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลกเป็นครั้งแรก

            วันที่ 20 พฤศจิกายน ค.ศ.2019 ที่ผ่านมา สื่อต่างประเทศหลายสำนักได้รายงานข่าวการตรวจพบการระเบิดของรังสีแกมมาที่รุนแรงที่สุดเท่าที่เคยมีการบันทึกมา แต่ก่อนที่เราจะไปทำความเข้าใจข่าวนี้ ผู้เขียนขอพาผู้อ่านไปย้อนประวัติเกี่ยวกับเรื่องนี้อย่างสั้นๆ สักหน่อย เรื่องนี้มีจุดเริ่มต้นในปี ค.ศ.1967 ที่ดาวเทียมสำหรับตรวจจับรังสีจากการทดลองระเบิดนิวเคลียร์ชื่อ Vela ของประเทศสหรัฐอเมริกาได้ตรวจจับรังสีแกมมารุนแรงที่มาจากอวกาศได้เป็นครั้งแรก หลังจากทำการวิเคราะห์อยู่นานหลายปี นักวิทยาศาสตร์ก็มั่นใจว่ารังสีแกมมาที่ตรวจพบคือปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การระเบิดของรังสีแกมมา (Gamma Ray Bursts หรือ GRBs)


          รังสีแกมมาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกับแสงอาทิตย์ แต่แตกต่างกันที่พลังงาน ความถี่ และความยาวคลื่น ซึ่งนักดาราศาสตร์พบว่าต้นกำเนิดของรังสีแกมมาที่รุนแรงมาจากดาวฤกษ์ที่หมดอายุขัยแล้วแปรสภาพเป็นซูเปอร์โนวา ดาวนิวตรอน หรือหลุมดำ โดย GRBs สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ


          1. การระเบิดของรังสีแกมมาแบบสั้น (Short Gamma Ray Bursts) เป็นการระเบิดของรังสีแกมมาที่เกิดขึ้นในระยะเวลาน้อยกว่า 2 วินาที ซึ่งการระเบิดแบบนี้นักดาราศาสตร์มีข้อมูลเกี่ยวกับมันน้อยมาก เพราะการตรวจจับร่องรอยของรังสีอื่นๆ ที่ปลดปล่อยออกมาสามารถทำได้ยาก


          2. การระเบิดของรังสีแกมมาแบบยาว (Long Gamma Ray Bursts) เป็นการระเบิดของรังสีแกมมาที่เกิดขึ้นในระยะเวลายาวนานกว่า 2 วินาที และมีการปลดปล่อยรังสีที่มีความยาวคลื่นมากกว่าตามมาในภายหลังเรียกว่า Afterglow ซึ่งสามารถตรวจจับได้ง่ายกว่าแบบแรก
            ล่าสุด นักวิจัยสองกลุ่มได้ใช้สถานีบนโลกที่ชื่อ Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) กับ High Energy Stereoscopic System (HESS) ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์สำหรับตรวจจับรังสีเชอเรนคอฟในอากาศ (Imaging Air Cherenkov Telescopes หรือ IACTs) โดยหลักการทำงานของกล้องดังกล่าวมีอยู่ว่าเมื่อรังสีแกมมาพลังงานสูงเข้ามาชนกับชั้นบรรยากาศโลกก็จะทำให้โมเลกุลของอากาศกลายสภาพเป็นคู่ของอิเล็กตรอน-โพซิตรอน (Electron-Positron Pairs) ซึ่งการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของอนุภาคเหล่านี้ในชั้นบรรยากาศจะทำให้เกิดรังสีเชอเรนคอฟที่กล้อง IACTs สามารถตรวจจับและวิเคราะห์สมบัติของรังสีแกมมาที่พุ่งกระทบชั้นบรรยากาศได้

            การตรวจพบครั้งแรกเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 20 กรกฎาคมของปีที่แล้ว (GRB 180720B) โดยมีพลังงานสูงกว่า 0.1 เทระอิเล็กตรอนโวลต์ (TeV) ซึ่งการระเบิดของรังสีแกมมาที่เคยตรวจพบก่อนหน้านี้มีค่าไม่เกิน 100 GeV ส่วนการตรวจพบครั้งที่สองเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 14 มกราคม ค.ศ.2019 (GRB 190114C) ซึ่งกล้องโทรทรรศน์ในอวกาศสามารถตรวจจับได้ก่อน จากนั้น HESS กับ MAGIC จึงสามารถตรวจจับได้และพบว่าพลังงานของโฟตอนจาก Afterglow มีค่าอยู่เหนือระดับเทระอิเล็กตรอนโวลต์ซึ่งสูงกว่าแสงในย่านที่ตามองเห็นนับล้านล้านเท่า และจากผลการวิเคราะห์ร่วมกับสถานีอื่นๆ ก็พบว่า GRB 180720B อยู่ห่างออกไป 6 พันล้านปีแสง ส่วน GRB 190114C มีแหล่งกำเนิดอยู่ห่างจากโลก 4.5 พันล้านปีแสง

            ตั้งแต่มีการตรวจพบ GRBs เมื่อประมาณ 50 ปีก่อน นักดาราศาสตร์ได้ศึกษาปรากฏการณ์นี้จนพบว่าในอวกาศมี GRBs เกิดขึ้นอย่างน้อยวันละ 1 ถึง 2 ครั้งซึ่งเป็นตัวเลขที่สูงจนน่าตกใจ ทั้งนี้ ผลกระทบของ GRBs ที่มีต่อดาวเคราะห์มีลักษณะ “ยิ่งใกล้ยิ่งเจ็บ” กล่าวคือถ้า GRBs เกิดขึ้นไกลก็จะมีผลกระทบต่อดาวเคราะห์น้อย แต่ถ้าเกิดใกล้ก็จะมีผลกระทบมาก ซึ่งมีการคำนวณว่าหาก GRBs เกิดขึ้นในระยะห่างไม่เกิน 3,262 ปีแสงจากโลก ผลกระทบอย่างแรกคือดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลกจะหยุดทำงาน รวมถึงชั้นโอโซนกว่าครึ่งจะถูกทำลาย และหากชั้นโอโซนที่คอยปกป้องโลกเว้าแหว่งไป ผลที่ตามมาคือรังสีและอนุภาคพลังงานสูงจากอวกาศจะถาโถมลงสู่พื้นโลกมากขึ้นจนอาจทำให้เกิดการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตได้ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์บางท่านก็ตั้งสมมติฐานว่าการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ในอดีตหรือปรากฏการณ์ปริศนาบนท้องฟ้าที่ถูกบันทึกไว้ในเอกสารโบราณบางชิ้นอาจเกิดจาก GRBs ก็ได้ หวังว่าสักวันหนึ่งในอนาคตเราจะเข้าใจปรากฏการณ์นี้ได้อย่างทะลุปรุโปร่งโดยไม่ถูกมันสาดรังสีใส่ไปเสียก่อน!

 

อ้างอิง

• http://www.narit.or.th/index.php/nso/90-gamma-ray-bursts?fbclid=IwAR0HJNiHwjuKha6Mh1anJ1z7FLKaQDBHfoyBqD_9aSmh2tu6B1rIqM-K514
• http://swift.sonoma.edu/about_swift/grbs.html
• https://earthsky.org/space/gamma-ray-bursts-are-the-most-powerful-explosions-in-the-universe
• https://www.technologyreview.com/s/614738/weve-detected-the-most-powerful-gamma-ray-bursts-on-record/?utm_medium=tr_social&utm_campaign=site_visitor.unpaid.engagement&utm_source=Facebook&fbclid=IwAR3KEOwk3OpyqBEPdv9I05EPtrBrVPfBZ_FeH6TvzQmg75bqxGZ6RFRS13M#Echobox=1574273158