การระเบิดของรังสีแกมมาที่เก่าแก่ที่สุดที่เคยค้นพบเป็นเพียงเศษเสี้ยวของอวกาศ

กาแล็กซี GN-z11 ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คิดว่าอาจเป็นดาราจักรที่ไกลที่สุดและเก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยสำรวจมา ซ้อนทับบนภาพจากการสำรวจ COODS-North (เครดิตรูปภาพ: NASA, ESA, P. Oesch (มหาวิทยาลัยเยล), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (มหาวิทยาลัยเยล) และ G. Illingworth (มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ) )

บางครั้งแฟลชก็เป็นแค่ความบังเอิญ

สัญญาณที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อในครั้งแรกคือการค้นพบรังสีแกมมาที่ระเบิดจากกาแลคซีที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักในจักรวาลอันที่จริงแล้วเป็นภาพสะท้อนของแสงแดดจากระยะจรวดที่ใช้แล้วในวงโคจรของโลก

ข้อสรุปที่น่าผิดหวังมาจากทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวโปแลนด์หลังจากการอภิปรายเกี่ยวกับทีมวิจัยหลายทีมเกี่ยวกับที่มาของการเล็งโดยบังเอิญโดยกล้องโทรทรรศน์ Keck แฝดตัวหนึ่งในฮาวายในปี 2017 ในขณะที่การมีส่วนร่วมก่อนหน้านี้ในการอภิปรายมุ่งเน้นไปที่ความน่าจะเป็นที่จะได้เห็นดาวเทียม เมื่อเทียบกับการปะทุของรังสีแกมมาที่หายากอย่างยิ่ง ทีมโปแลนด์สามารถติดตามวัตถุที่ทำให้เกิดแสงแฟลชได้ ซึ่งก็คือ Breeze-M ที่ใช้ไปจากจรวดโปรตอนของรัสเซีย

Michal Michalowski นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Adam Mickiewicz ในโปแลนด์และผู้เขียนนำการศึกษาใหม่กล่าวกับ guesswhozoo.com ว่า 'เราตรวจสอบการคำนวณของเรากับซอฟต์แวร์คำนวณวงโคจรที่เผยแพร่ต่อสาธารณะอีก 3 ซอฟต์แวร์

กล้องโทรทรรศน์ Keck เห็นอะไรกันแน่ และเป็นไปได้อย่างไรที่จะพลาดแสงแฟลชที่ทรงพลังที่สุดใน จักรวาล ห่างออกไปหลายพันล้านปีแสงสำหรับแสงแดดที่สะท้อนเศษขยะอวกาศ?

ที่เกี่ยวข้อง: นักดาราศาสตร์จับรังสีแกมมาที่หลุดออกจากซุปเปอร์โนวา

มีโอกาสเห็น

ทีมงานที่อยู่เบื้องหลังการสังเกตการณ์ครั้งแรกซึ่งนำโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยปักกิ่งในประเทศจีน ได้เริ่มศึกษากาแลคซี่ที่เก่าแก่ที่สุดแห่งหนึ่งในจักรวาล เรียกว่า GN-z11 , กาแล็กซีอยู่ห่างจาก . มากกว่า 13 พันล้านปีแสง โลก . นั่นหมายความว่ากล้องโทรทรรศน์สามารถมองเห็นได้เพียง 420 ล้านปีหลังจากนั้น บิ๊กแบง เมื่อจักรวาลยังเด็กมาก

ทีมงานใช้สเปกโตรกราฟใกล้อินฟราเรดที่เรียกว่า MOSFIRE ซึ่งติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์ Keck ตัวใดตัวหนึ่ง แทนที่จะจับภาพ สเปกโตรกราฟวัดความสว่างของวัตถุท้องฟ้าที่ความยาวคลื่นเฉพาะของแสง ทีมงานได้ทำการวัด GN-z11 เป็นเวลาสามนาที ทันใดนั้น ดาราจักรก็สว่างขึ้น อย่างไรก็ตามภายในสามนาทีถัดไปสัญญาณก็กลับมาเป็นปกติ

หลังจากตัดความเป็นไปได้อื่นๆ ออกไป นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าการสว่างขึ้นอย่างกะทันหันต้องเป็นการระเบิดของรังสีแกมมา ซึ่งเป็นแสงวาบที่สว่างและมีพลังมากที่สุดในจักรวาล ซึ่งเชื่อกันว่าเกิดจากการระเบิดของดาวมวลมากเมื่อสิ้นสุดชีวิต ซึ่ง นักดาราศาสตร์เรียกซุปเปอร์โนวา รังสีแกมมาที่ระเบิดออกมาในเวลาเพียงไม่กี่วินาทีก็ส่องแสงเหนือสิ่งอื่นใดในจักรวาลโดยรอบ แต่การติดตามต้นกำเนิดของพวกเขานั้นยากเย็นแสนเข็ญ

ทีมงาน เผยแพร่ผลการวิจัยของพวกเขา ในวารสาร Nature Astronomy เมื่อเดือนธันวาคมปีที่แล้ว การค้นพบนี้ดูเหมือนเป็นเรื่องใหญ่ นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยสังเกตการปะทุของรังสีแกมมาในดาราจักรเก่าเช่นนี้ และการได้เห็นคนๆ หนึ่งสามารถเปิดเผยข้อมูลใหม่เกี่ยวกับเอกภพยุคแรกได้

เข้าใจยากเกินไป

อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์คนอื่นๆ เริ่มตั้งคำถามกับการค้นพบนี้ในไม่ช้า และ สอง เอกสาร ตีพิมพ์ในวันจันทร์ (4 ต.ค.) ในวารสาร Nature Astronomy ว่ามีอะไรผิดพลาด

ประการหนึ่ง Charles Steinhardt รองศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนในเดนมาร์กและเพื่อนร่วมงานของเขาแย้งว่าความสว่างน่าจะเกิดจากวัตถุที่โคจรรอบโลกมากกว่าที่จะมองเห็นการระเบิดของรังสีแกมมาที่หายาก เหตุผล: ความน่าจะเป็น

'ความน่าจะเป็นที่จะเกิดการระเบิดของรังสีแกมมาแบบนี้ต่ำอย่างไม่น่าเชื่อ ประมาณ 1 ใน 10 พันล้าน' Steinhardt กล่าวกับ guesswhozoo.com

นักดาราศาสตร์ประมาณการว่าแม้ว่าดาวเทียมจะตรวจพบการระเบิดของรังสีแกมมาประมาณหนึ่งครั้งต่อวัน แต่มีประมาณ 500 ครั้งเกิดขึ้นในช่วงเวลาเดียวกัน อย่างไรก็ตาม ในกรณีส่วนใหญ่ นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่าการระเบิดเหล่านี้มาจากกาแล็กซีใด

'กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมาขนาดใหญ่ที่เราใช้ในการตรวจจับรังสีแกมมาบอกคุณเพียงว่าการระเบิดได้ออกไปและให้พื้นที่ที่ขรุขระของท้องฟ้าซึ่งเกิดขึ้น' Steinhardt กล่าว 'ถ้าคุณต้องการทราบกาแลคซีที่แน่นอน คุณจะต้องเล็งกล้องโทรทรรศน์แบบออปติคัลไปที่บริเวณนั้นให้เร็วพอที่จะจับแฟลชและหาที่มาของมันได้ แต่คุณมีเวลาสูงสุด 100 วินาทีเท่านั้นที่จะทำอย่างนั้น'

ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับการระเบิดของรังสีแกมมา(เครดิตภาพ: นาซ่า)

อัตราต่อรอง

การดักจับรังสีแกมมาในดาราจักรที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักระหว่างการหาเสียงแบบสุ่มดูเหมือนจะโชคดีเกินไป Steinhardt และเพื่อนร่วมงานของเขาจึงมองหาคำอธิบายอื่น ๆ รวมถึงการทบทวนคำอธิบายที่ถูกตัดออกโดยทีมจีน นักวิทยาศาสตร์ได้สืบค้นข้อมูลที่เก็บถาวรของ MOSFIRE และพบเหตุการณ์ที่คล้ายคลึงกันหลายสิบครั้งในการสังเกตอื่นๆ

'เมื่อเราดูสัญญาณการสว่างขึ้น จริงๆ แล้ว มันไม่เหมือนกับการระเบิดของรังสีแกมมา 10,000 ครั้งที่เคยตรวจพบมาก่อน' Steinhardt กล่าว 'มันดูคล้ายกับดาวฤกษ์ทั่วไปมากกว่า ตัวอย่างเช่น ดวงอาทิตย์ของเรา นั่นอาจรวมถึงทุกสิ่งที่สะท้อนแสงอาทิตย์ด้วย'

ในบทความต้นฉบับ ทีมงานชาวจีนอ้างว่าภาพสะท้อนจากดาวเทียมไม่สามารถทำให้เกิดความสว่างได้ นักวิทยาศาสตร์เขียนว่าพวกเขาตรวจสอบกับข้อมูลวงโคจรที่มีอยู่ของดาวเทียมที่รู้จักและชิ้นส่วนของเศษซาก และไม่พบวัตถุที่มีวิถีโคจรตรงกับการมองเห็น นักดาราศาสตร์ยังเขียนด้วยว่าไม่น่าจะเป็นไปได้อย่างยิ่งที่ดาวเทียมหรือเศษชิ้นส่วนจะเข้าไปยุ่งเกี่ยวกับการสังเกตการณ์เช่นนั้น แต่ผลลัพธ์ของ Steinhardt และเพื่อนร่วมงานของเขาให้โอกาสที่ดีกว่าสำหรับเหตุการณ์ดังกล่าวที่จะเกิดขึ้น ประมาณหนึ่งใน 1,000

'หากคุณมีความเป็นไปได้ที่จะจับดาวเทียมแบบนี้ใน 1,000 เทียบกับหนึ่งในพันล้านความน่าจะเป็นที่จะจับการระเบิดของรังสีแกมมา เห็นได้ชัดว่าคุณมีโอกาสมากขึ้น 1 ล้านเท่าที่คุณจะจับดาวเทียมได้' Steinhardt กล่าว

ภาพจากกล้องโทรทรรศน์ออปติคอล เต็มไปด้วยรอยทาง ของดาวเทียมที่โคจรอยู่ในความสนใจเมื่อเร็ว ๆ นี้เนื่องจากนักดาราศาสตร์เรียกร้องให้มีข้อ จำกัด เกี่ยวกับกลุ่มดาวเมกะดาวเทียมเช่น SpaceX โครงการลำแสงอินเทอร์เน็ตของ Starlink รอยเปื้อนนั้นชัดเจนและแหล่งที่มาของมันก็ไม่ผิดเพี้ยน อย่างไรก็ตาม ในกรณีของการวัดทางสเปกโทรสโกปี การเลือกสัญญาณรบกวนนั้นท้าทายกว่ามาก

ติดตามตัวผู้กระทำผิด

'มันยากมากที่จะแยกแยะว่าในสเปกโทรสโกปี' มิคาลอฟสกีกล่าว 'สเปกโตรกราฟรับแสงผ่านช่องแคบที่แคบมาก ดาวเทียมอยู่นอกช่องแล้วจู่ ๆ ก็เข้าไปข้างในในช่วงเวลาสั้น ๆ ไม่มีร่องรอยใด ๆ ที่นำไปสู่

Michalowski และทีมของเขากระตุ้นด้วยการประมาณการของ Steinhardt ได้ติดตามแหล่งที่มาของความสว่างที่แท้จริงด้วยการค้นหาฐานข้อมูล Space-Track ที่เปิดเผยต่อสาธารณะของวัตถุที่โคจรอยู่ Michalowski พูดว่า: เวทีด้านบนของ Breeze-M ที่โคจรรอบโลกในวงโคจรวงรีสูงนั้นอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสม

ที่น่าสนใจคือ เดิมทีทีมจีนได้ยกเว้นระยะจรวดนี้โดยอิงจากการคำนวณโดยใช้เครื่องคำนวณทางดาราศาสตร์บนเว็บที่เรียกว่า Calsky แต่ Michalowski มั่นใจว่าการคำนวณของพวกเขาผิด

'มันยากที่จะบอกว่าเหตุใดการคำนวณดั้งเดิมจึงแตกต่างกัน' เขากล่าว 'ซอฟต์แวร์ที่ทีมใช้อยู่ในขณะนี้ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะทำซ้ำได้ การคำนวณของเราตรงกับค่าอื่นๆ อีก 4 รายการ ดังนั้นเราจึงค่อนข้างมั่นใจว่าเราทำถูกต้องแล้ว'

เรื่องที่เกี่ยวข้อง:

- รังสีแกมมาระเบิดไม่ได้ถูกเตะไปรอบ ๆ
- การระเบิดรังสีแกมมา 'เด็กกำพร้า' ครั้งแรกเผยให้เห็นข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการระเบิดของดาวฤกษ์อันทรงพลัง
— รังสีแกมมาที่อยู่ใกล้เคียงระเบิดอย่างประหลาดเกินคาด

ปัญหาที่เพิ่มขึ้นในทางดาราศาสตร์

ปริศนาดังกล่าวชี้ให้เห็นถึงปัญหาที่เพิ่มขึ้นในทางดาราศาสตร์: จำนวนดาวเทียมและวัตถุเศษอวกาศในวงโคจรที่เพิ่มขึ้นขัดขวางการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์และการสำรวจจักรวาล การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้คาดว่าการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์มากถึง 40% ด้วยกล้องโทรทรรศน์มุมกว้างอาจถูกทำลายหลังจาก SpaceX ปรับใช้ดาวเทียม 12,000 ดวงที่วางแผนไว้ในปัจจุบันของกลุ่มดาว Starlink

วิธีแก้ปัญหาตาม Michalowski ไม่ใช่เรื่องง่าย Michalowski กล่าวว่า 'มีตัวอย่างมากมายนับไม่ถ้วนแม้ในขณะนี้ที่ดาวเทียมข้ามภาพ และจะยิ่งแย่ลงไปอีก' ทางออกเดียวคือการสังเกตดาวเทียมเหล่านี้และกำหนดวงโคจรของพวกมันให้แม่นยำยิ่งขึ้น เพื่อที่เราจะสร้างแคตตาล็อกที่แม่นยำมาก ซึ่งจะช่วยบอกเราว่าจริง ๆ แล้วมีบางอย่างที่เป็นเหตุการณ์ทางดาราศาสตร์หรือดาวเทียมผ่าน

สไตน์ฮาร์ดตกลง 'ถ้าเรามีฐานข้อมูลที่ดี ถ้าเรารู้ว่าดาวเทียมหรือเศษชิ้นส่วนกำลังจะผ่านส่วนนั้นของท้องฟ้าในวินาทีนั้น เราจะหยุดการสังเกตการณ์ในวินาทีนั้น รอให้มันผ่านไป และจากนั้นก็เริ่มเปิดเผยต่อไป” เขากล่าว 'สาเหตุที่ไม่เกิดขึ้นคือตอนนี้ เราไม่มีฐานข้อมูลหรือชุดเครื่องมือที่เหมาะสม'

ติดตาม Tereza Pultarova บน Twitter @TerezaPultarova ตามเรามา บนทวิตเตอร์ @Spacedotcom และต่อไป Facebook .