ด้วยการควบคุมความสามารถของกล้องโทรทรรศน์ Gemini South ที่มีความสูง 8.1 เมตรในชิลี ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ International Gemini Observatory ที่ดำเนินการโดย NOIRLab ของ NSF นักดาราศาสตร์จึงได้ภาพที่คมชัดที่สุดเท่าที่เคยมีมาของดาว R136a1 ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุดในจักรวาล
การวิจัยของพวกเขาซึ่งนำโดยนักดาราศาสตร์ NOIRLab Venu M. Kalari ท้าทายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับดาวมวลสูงที่สุด และแนะนำว่าอาจมีมวลไม่มากอย่างที่คิดไว้ก่อนหน้านี้
นักดาราศาสตร์ยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าดาวที่มีมวลมากที่สุด ซึ่งมีมวลมากกว่า 100 เท่าของดวงอาทิตย์ก่อตัวอย่างไร ชิ้นส่วนที่ท้าทายอย่างยิ่งชิ้นหนึ่งของปริศนานี้คือการได้รับการสังเกตของยักษ์ใหญ่เหล่านี้ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะอาศัยอยู่ในหัวใจที่มีประชากรหนาแน่นของกระจุกดาวที่ปกคลุมไปด้วยฝุ่น ดาวยักษ์ยังมีชีวิตอยู่อย่างรวดเร็วและตายไปในวัยหนุ่ม โดยเผาผลาญเชื้อเพลิงสำรองในเวลาเพียงไม่กี่ล้านปี ในการเปรียบเทียบ ดวงอาทิตย์ของเรามีอายุน้อยกว่าครึ่งทางของอายุขัย 10 พันล้านปี การรวมกันของดาวฤกษ์ที่หนาแน่น อายุขัยค่อนข้างสั้น และระยะห่างทางดาราศาสตร์ที่กว้างใหญ่ ทำให้การแยกดาวมวลมากแต่ละดวงในกระจุกดาวเป็นความท้าทายทางเทคนิคที่น่ากลัว
ด้วยการผลักดันความสามารถของ เครื่องมือ Zorro บนกล้องโทรทรรศน์ Gemini South ของ International Gemini Observatoryซึ่งดำเนินการโดย NOIRLab ของ NSF นักดาราศาสตร์จึงได้รับภาพที่คมชัดที่สุดเท่าที่เคยมีมาของ R136a1 ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุดที่รู้จัก ดาวฤกษ์ขนาดมหึมานี้เป็นสมาชิกของกระจุกดาว R136 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 160,000 ปีแสงในใจกลาง เนบิวลาทารันทูล่า ใน เมฆแมเจลแลนใหญ่ซึ่งเป็นดาราจักรแคระทางช้างเผือก
การสังเกตก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่า R136a1 มีมวลอยู่ระหว่าง 250 ถึง 320 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม การสังเกตการณ์ของซอร์โรครั้งใหม่ระบุว่าดาวยักษ์ดวงนี้อาจมีมวลเพียง 170 ถึง 230 เท่าของดวงอาทิตย์ แม้จะมีค่าประมาณที่ต่ำกว่านี้ R136a1 ก็ยังมีคุณสมบัติเป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุดที่รู้จัก
นักดาราศาสตร์สามารถประมาณมวลของดาวฤกษ์ได้โดยการเปรียบเทียบความสว่างและอุณหภูมิที่สังเกตได้กับการทำนายตามทฤษฎี ภาพ Zorro ที่คมชัดยิ่งขึ้นทำให้นักดาราศาสตร์ NOIRLab ของ NSF Venu M. Kalari และเพื่อนร่วมงานของเขาแยกความสว่างของ R136a1 ออกจากดาวข้างเคียงได้แม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งทำให้ค่าประมาณความสว่างและมวลของมันลดลง
“ ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เราเห็นว่าดาวมวลสูงที่สุดที่เรารู้จักในปัจจุบันมีมวลไม่มากเท่าที่เราคิดไว้ก่อนหน้านี้ ” Kalari หัวหน้าผู้เขียนรายงานฉบับนี้อธิบาย “ นี่แสดงให้เห็นว่าขีดจำกัดสูงสุดของมวลดาวอาจเล็กกว่าที่เคยคิดไว้ ”
ผลลัพธ์นี้ยังมีนัยสำหรับการกำเนิดของธาตุที่หนักกว่าฮีเลียมในจักรวาลอีกด้วย องค์ประกอบเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นในช่วงการตายของดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 150 เท่าซึ่งเกิดการระเบิดอย่างรุนแรงในกรณีที่นักดาราศาสตร์เรียกว่า ซุปเปอร์โนวาที่ไม่เสถียรคู่ ถ้า R136a1 มีมวลน้อยกว่าที่เคยคิดไว้ ก็อาจเกิดเช่นเดียวกันกับดาวมวลสูงดวงอื่นๆ และด้วยเหตุนี้ ซุปเปอร์โนวาที่ไม่เสถียรคู่อาจหาได้ยากกว่าที่คาดไว้
กระจุกดาวที่มี R136a1 นั้นเคยถูกสังเกตโดยนักดาราศาสตร์โดยใช้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA/ESA และกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่หลากหลาย แต่ไม่มีกล้องโทรทรรศน์ใดที่สามารถรับภาพที่คมชัดพอที่จะเลือกสมาชิกดาวแต่ละดวงในกระจุกดาวใกล้เคียงทั้งหมด .
เครื่องมือ Zorro ของราศีเมถุนใต้สามารถผ่านความละเอียดของการสังเกตการณ์ครั้งก่อนได้โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า การถ่ายภาพจุดซึ่งช่วยให้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินสามารถเอาชนะผลกระทบจากการเบลอของชั้นบรรยากาศของโลกได้มาก [1 ] โดยการถ่ายภาพวัตถุที่สว่างโดยเปิดรับแสงน้อยๆ หลายพันภาพและประมวลผลข้อมูลอย่างระมัดระวัง จึงสามารถยกเลิกการเบลอเกือบทั้งหมดได้ [2 ] วิธีการนี้ เช่นเดียวกับการใช้ เลนส์ปรับแสงสามารถเพิ่มความละเอียดของกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินได้อย่างมาก ดังที่แสดงจากการสังเกตการณ์ Zorro ใหม่ที่เฉียบคมของ R136a1 [3 ]
“ ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นว่ากล้องโทรทรรศน์ขนาด 8.1 เมตรที่มีเงื่อนไขที่เหมาะสมสามารถแข่งขันกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไม่เพียง แต่ความละเอียดเชิงมุมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ด้วย ” Ricardo Salinas ผู้เขียนร่วมแสดงความคิดเห็น ของบทความนี้และนักวิทยาศาสตร์เครื่องมือของ Zorro “ การสังเกตนี้ผลักดันขอบเขตของสิ่งที่ถือว่าเป็นไปได้โดยใช้การถ่ายภาพจุด ”
“ เราเริ่มงานนี้ด้วยการสังเกตการณ์เชิงสำรวจเพื่อดูว่าซอร์โรสามารถสังเกตวัตถุประเภทนี้ ได้ดีเพียงใด ” คาลารีสรุป “ ในขณะที่เราต้องใช้ความระมัดระวังในการตีความผลลัพธ์ของเรา การสังเกตของเราระบุว่าดาวที่มีมวลมากที่สุดอาจไม่ใหญ่เท่าที่เคยคิด ”
Zorro และเครื่องดนตรีคู่ของมัน `Alopeke เป็นเครื่องสร้างภาพที่เหมือนกันซึ่งติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ Gemini South และ Gemini North ตามลำดับ ชื่อของพวกเขาคือคำภาษาฮาวายและภาษาสเปนสำหรับ “จิ้งจอก” และเป็นตัวแทนของตำแหน่งที่เกี่ยวข้องของกล้องโทรทรรศน์บน Maunakea ในฮาวายและบน Cerro Pachónในชิลี เครื่องมือเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของ โปรแกรม Visiting Instrument Program ของ Gemini Observatory ซึ่งทำให้เกิดวิทยาศาสตร์ใหม่ ๆ โดยรองรับเครื่องมือที่เป็นนวัตกรรมและทำให้เกิดการวิจัยที่น่าตื่นเต้น Steve B. Howell ประธานคนปัจจุบันของ Gemini Observatory Board และนักวิทยาศาสตร์การวิจัยอาวุโสที่ NASA Ames Research Center ใน Mountain View รัฐแคลิฟอร์เนีย เป็นผู้ตรวจสอบหลักของเครื่องมือทั้งสอง
“ ราศีเมถุนใต้ยังคงเพิ่มพูนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลโดยเปลี่ยนดาราศาสตร์ตามที่เรารู้ การค้นพบนี้เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่เราสามารถทำได้เมื่อเรารวมความร่วมมือระหว่างประเทศ โครงสร้างพื้นฐานระดับโลก และทีมที่เป็นตัวเอก ” Martin Still เจ้าหน้าที่โครงการ NSF Gemini กล่าว
หมายเหตุ
[1] เอฟเฟกต์การเบลอของชั้นบรรยากาศเป็นสิ่งที่ทำให้ดวงดาวระยิบระยับในตอนกลางคืน นักดาราศาสตร์และวิศวกรได้คิดค้นวิธีการที่หลากหลายในการจัดการกับความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศ นักดาราศาสตร์ได้ติดตั้งกล้องโทรทรรศน์จำนวนหนึ่งพร้อมระบบออปติคัลแบบปรับได้ ชุดประกอบของกระจกที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และดาวนำทางด้วยเลเซอร์ที่แก้ไขการบิดเบือนของบรรยากาศ นอกจากการถ่ายภาพแบบจุดแล้ว Gemini South ยังสามารถใช้ Gemini Multi-Conjugate Adaptive Optics System เพื่อต่อต้านการเบลอของบรรยากาศ
[2] การสังเกตการณ์แต่ละรายการที่ Zorro จับได้มีเวลาเปิดรับแสงเพียง 60 มิลลิวินาที และการสังเกตการณ์ส่วนบุคคลเหล่านี้ 40,000 รายการของคลัสเตอร์ R136 ถูกจับในช่วงเวลา 40 นาที สแนปชอตแต่ละภาพสั้นมากจนบรรยากาศไม่มีเวลาเบลอภาพบุคคลใดๆ และด้วยการรวมภาพทั้งหมด 40,000 ภาพอย่างระมัดระวัง ทีมงานสามารถสร้างภาพที่คมชัดของคลัสเตอร์ได้
[3] เมื่อสังเกตในส่วนสีแดงของ สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มองเห็นได้ (ประมาณ 832 นาโนเมตร) เครื่องมือ Zorro ในราศีเมถุนใต้จะมีความละเอียดของภาพประมาณ 30 มิลลิวินาที นี่เป็นความละเอียดที่ดีกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ของ NASA/ESA/CSA เล็กน้อย และความละเอียดที่คมชัดกว่าประมาณสามเท่าจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่ความยาวคลื่นเท่ากัน
ข้อมูลมากกว่านี้
งานวิจัยนี้นำเสนอในบทความเรื่อง ” การแก้ปัญหาแกนกลางของ R136 ในการมองเห็น ” ให้ปรากฏใน The Astrophysical Journal
ทีมงานประกอบด้วย Venu M. Kalari (Gemini Observatory/NOIRLab ของ NSF และ Departamento de Astronomia, Universidad de Chile), Elliott P. Horch (ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัย Southern Connecticut State), Ricardo Salinas (หอดูดาว Gemini/NOIRLab ของ NSF) Jorick S. Vink (หอดูดาวและท้องฟ้าจำลอง Armagh), Morten Andersen (หอดูดาวราศีเมถุน/NOIRLab ของ NSF และหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป), Joachim M. Bestenlehner (ภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์, University of Sheffield) และ Monica Rubio (Departamento de Astronomia, มหาวิทยาลัยแห่งชิลี)
NOIRLab ของ NSF ( National Optical – Infrared Astronomy Research Laboratory) ซึ่ง เป็นศูนย์วิจัย ดาราศาสตร์ อินฟราเรดแบบออปติคัลบนพื้นดินของสหรัฐฯ ดำเนินการ หอดู ดาว ราศีเมถุนนานาชาติ , และ KASI–สาธารณรัฐเกาหลี ), Kitt Peak National Observatory ( KPNO ), Cerro Tololo Inter-American Observatory ( CTIO ), the Community Science and Data Center ( CSDC ) และ Vera C. Rubin Observatory (ดำเนินการโดยความร่วมมือกับ ภาควิชาฯของ SLAC . ของ Energy ห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ). ได้รับการจัดการโดย Association of Universities for Research in Astronomy ( AURA ) ภายใต้ข้อตกลงความร่วมมือกับ NSF และมีสำนักงานใหญ่ในเมืองทูซอน รัฐแอริโซนา ชุมชนดาราศาสตร์รู้สึกเป็นเกียรติที่มีโอกาสได้ทำการวิจัยทางดาราศาสตร์เกี่ยวกับ Iolkam Du’ag (Kitt Peak) ในรัฐแอริโซนา บน Maunakea ในฮาวาย และบน Cerro Tololo และ Cerro Pachón ในชิลี เรารับทราบและรับทราบบทบาทและความเคารพทางวัฒนธรรมที่สำคัญมากที่ไซต์เหล่านี้มีต่อ Tohono O’odham Nation ต่อชุมชนชาวฮาวายพื้นเมืองและต่อชุมชนท้องถิ่นในชิลีตามลำดับ
