การทำภารกิจ

Cecilia Chirenti นักวิจัยจาก University of Maryland, College Park (UMCP) อธิบายว่า "เรามองหาสัญญาณเหล่านี้ใน GRB แบบสั้น 700 อันที่ตรวจพบโดยหอดูดาว Neil Gehrels Swift ของ NASA, กล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีแกมมา Fermi และหอสังเกตการณ์รังสีแกมมาคอมป์ตัน" และศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของ NASA ในเมืองกรีนเบลท์ รัฐแมริแลนด์ ซึ่งได้นำเสนอผลการค้นพบนี้ในการประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันครั้งที่ 241 ในเมืองซีแอตเติล "เราพบรูปแบบรังสีแกมมาเหล่านี้ในการระเบิดสองครั้งที่คอมป์ตันสังเกตได้ในช่วงต้นทศวรรษ 1990" เอกสารที่อธิบายผลลัพธ์ซึ่งนำโดย Chirenti ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Nature เมื่อวันจันทร์ที่9 มกราคม ดาวนิวตรอนก่อตัวขึ้นเมื่อแกนกลางของดาวมวลมากหมดเชื้อเพลิงและยุบตัวลง สิ่งนี้สร้างคลื่นกระแทกที่พัดพาส่วนที่เหลือของดาวออกไปในการระเบิดของซุปเปอร์โนวา โดยทั่วไปแล้วดาวนิวตรอนจะบรรจุมวลที่มากกว่าดวงอาทิตย์ของเราเป็นลูกบอลที่มีขนาดเท่าเมือง แต่เหนือมวลที่แน่นอน พวกมันจะต้องยุบตัวเป็นหลุมดำ ทั้งข้อมูลคอมป์ตันและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์พบว่าดาวนิวตรอนเมกะมีขนาดเพิ่มขึ้น 20% มากกว่าดาวนิวตรอนที่มีมวลมากและแม่นยำที่สุดซึ่งวัดค่าได้อย่างแม่นยำซึ่งรู้จักกันในชื่อ J0740+6620 ซึ่งมีน้ำหนักเกือบ 2.1 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ดาวนิวตรอนมวลหนักยิ่งยวดยังมีขนาดเกือบสองเท่าของดาวนิวตรอนทั่วไป หรือประมาณสองเท่าของเกาะแมนฮัตตัน ดาวนิวตรอนขนาดใหญ่หมุนรอบเกือบ 78,000 ครั้งต่อนาที ซึ่งเร็วกว่า J1748-2446ad เกือบสองเท่า ซึ่งเป็นพัลซาร์ที่เร็วที่สุดเท่าที่มีการบันทึกมา การหมุนอย่างรวดเร็วนี้พยุงวัตถุไว้ชั่วขณะไม่ให้ยุบตัวอีก ทำให้วัตถุดำรงอยู่ได้เพียงไม่กี่สิบวินาที ภารกิจ หลังจากนั้นวัตถุเหล่านั้นจะก่อตัวเป็นหลุมดำเร็วกว่าชั่วพริบตา Cole Miller ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ของ UMCP และเพื่อนร่วมงานกล่าวว่า "เรารู้ว่า GRBs สั้นก่อตัวขึ้นเมื่อโคจรรอบดาวนิวตรอนชนกัน และเรารู้ว่าพวกมันจะยุบตัวเป็นหลุมดำในที่สุด แต่เรายังไม่เข้าใจลำดับเหตุการณ์ที่แม่นยำ" ผู้เขียนกระดาษ "เมื่อถึงจุดหนึ่ง หลุมดำที่เพิ่งตั้งขึ้นจะปะทุขึ้นพร้อมกับเจ็ตของอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วซึ่งปล่อยรังสีแกมมาที่รุนแรง ซึ่งเป็นรูปแบบของแสงที่มีพลังงานสูงสุด และเราต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการพัฒนาของสิ่งนั้น" โดยทั่วไปแล้ว GRB ที่สั้นจะส่องแสงน้อยกว่าสองวินาที แต่ปลดปล่อยพลังงานเทียบเท่ากับที่ปล่อยออกมาจากดวงดาวทุกดวงในกาแลคซีของเราในระยะเวลาหนึ่งปี สามารถตรวจจับพวกมันได้ไกลกว่าพันล้านปีแสง การรวมตัวของดาวนิวตรอนยังก่อให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วง ระลอกคลื่นในกาลอวกาศที่สามารถตรวจจับได้โดยหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดินที่เพิ่มจำนวนขึ้นเรื่อยๆ การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของการควบรวมเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าคลื่นความโน้มถ่วงแสดงความถี่ที่เพิ่มขึ้นอย่างฉับพลัน - เกิน 1,000 เฮิรตซ์ - ขณะที่ดาวนิวตรอนรวมตัวกัน สัญญาณเหล่านี้เร็วและแผ่วเบาเกินกว่าที่หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงที่มีอยู่จะตรวจจับได้ แต่ Chirenti และทีมของเธอให้เหตุผลว่าสัญญาณที่คล้ายกันอาจปรากฏในการปล่อยรังสีแกมมาจาก GRB สั้น นักดาราศาสตร์เรียกสัญญาณเหล่านี้ว่า quasiperiodic oscillation หรือเรียกสั้นๆ ว่า QPO ซึ่งแตกต่างจาก เช่น เสียงเรียกเข้าที่สม่ำเสมอของส้อมเสียง QPO สามารถประกอบด้วยความถี่ใกล้เคียงหลายความถี่ที่แปรผันหรือกระจายไปตามกาลเวลา ทั้งรังสีแกมมาและคลื่นความโน้มถ่วง QPOs ก่อกำเนิดขึ้นในกระแสมวลสารที่หมุนวนเมื่อดาวนิวตรอนสองดวงรวมตัวกัน แม้ว่า QPO ของรังสีแกมมาจะไม่ปรากฏขึ้นในการระเบิดของ Swift และ Fermi แต่ GRB แบบสั้น 2 รายการที่บันทึกโดย Compton's Burst And Transient Source Experiment (BATSE) เมื่อวันที่ 11 กรกฎาคม 1991 และ 1 พฤศจิกายน 1993 ก็เหมาะสมแล้ว พื้นที่ที่ใหญ่ขึ้นของเครื่องมือ BATSE ทำให้มีความได้เปรียบในการค้นหารูปแบบจางๆ เหล่านี้ ซึ่งเป็นการกะพริบที่บอกเล่าได้ทั่วไปซึ่งเผยให้เห็นการมีอยู่ของดาวนิวตรอนขนาดใหญ่ ทีมมีอัตราเดิมพันรวมของสัญญาณเหล่านี้ที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญเพียงอย่างเดียวที่น้อยกว่า 1 ใน 3 ล้าน Chryssa Kouveliotou หัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตัน ในวอชิงตัน กล่าวว่า "ผลลัพธ์เหล่านี้มีความสำคัญมากเนื่องจากเป็นการกำหนดขั้นตอนสำหรับการตรวจวัดดาวนิวตรอนมวลสูงมากเกินไปในอนาคตโดยหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง" ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานนี้กล่าว ภายในปี 2030 เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจะไวต่อความถี่กิโลเฮิรตซ์ ซึ่งจะให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับอายุขัยอันสั้นของดาวนิวตรอนขนาดใหญ่พิเศษ ก่อนหน้านั้น การสังเกตการณ์ด้วยรังสีแกมมาที่มีความละเอียดอ่อนและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ยังคงเป็นเครื่องมือเดียวที่มีอยู่สำหรับการสำรวจ เครื่องมือ BATSE ของคอมป์ตันได้รับการพัฒนาที่ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลของนาซาในเมืองฮันต์สวิลล์ รัฐแอละแบมา และเป็นหลักฐานชิ้นแรกที่น่าสนใจว่าการระเบิดของรังสีแกมมาเกิดขึ้นไกลเกินกว่ากาแล็กซีของเรา หลังจากเปิดดำเนินการมาเกือบเก้าปี หอสังเกตการณ์รังสีแกมมาคอมป์ตันก็ถูกปลดออกจากวงโคจรเมื่อวันที่ 4 มิถุนายน พ.ศ. 2543 และถูกทำลายเมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก