ซูเปอร์โนวา

ซูเปอร์โนวาคือการระเบิดครั้งสุดท้ายของดาวฤกษ์บางชนิด ปล่อยพลังงานออกมาในไม่กี่สัปดาห์มากพอ ๆ กับที่ดวงอาทิตย์ปล่อยตลอดอายุหลายพันล้านปี ซูเปอร์โนวาดวงเดียวจึงอาจสว่างกว่าดาวฤกษ์ทั้งดาราจักรรวมกันได้ชั่วขณะ

ซูเปอร์โนวาสองแบบหลัก

• แกนยุบตัว (ชนิด II, Ib และ Ic) เกิดกับดาวที่มีมวลเกินราว 8 เท่าของดวงอาทิตย์ เมื่อดาวหลอมธาตุไปจนแกนกลางเป็นเหล็ก ซึ่งหลอมต่อแล้วไม่ได้พลังงาน แกนจะยุบตัวลงภายในเสี้ยววินาที แล้วเด้งกลับพร้อมนิวทริโนจำนวนมหาศาลที่ผลักชั้นนอกให้ระเบิดออก แกนที่เหลือกลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ
• ชนิด Ia เกิดกับดาวแคระขาวในระบบดาวคู่ ที่ได้รับมวลจากดาวคู่หรือชนกับดาวแคระขาวอีกดวง จนคาร์บอนและออกซิเจนในดาวจุดปฏิกิริยานิวเคลียร์พร้อมกันทั้งดวง ดาวระเบิดจนไม่เหลือซาก ความสว่างสูงสุดของซูเปอร์โนวาแบบนี้ใกล้เคียงกันมาก จึงใช้เป็น "เทียนมาตรฐาน" วัดระยะดาราจักรไกล และนำไปสู่การค้นพบพลังงานมืด

พลังงานมาจากไหน

ในซูเปอร์โนวาแบบแกนยุบตัว พลังงานมาจากแรงโน้มถ่วง แกนเหล็กที่ใหญ่ราวโลกยุบลงเหลือดาวนิวตรอนขนาดราว 20 กิโลเมตรในเวลาไม่ถึงหนึ่งวินาที พลังงานยึดเหนี่ยวโน้มถ่วงที่ปล่อยออกมาประมาณได้จากมีราว 3 × 10⁴⁶ จูล

ราว 99% ของพลังงานนี้ถูกนิวทริโนพาออกไปภายในไม่กี่วินาที ไม่ถึง 1% กลายเป็นพลังงานจลน์ของชั้นนอกที่พุ่งออกด้วยความเร็วหลายพันถึงหมื่นกว่ากิโลเมตรต่อวินาที และส่วนที่ออกมาเป็นแสงน้อยกว่าหนึ่งในหมื่น แต่แค่นั้นก็สว่างกว่าดาวนับพันล้านดวงรวมกันแล้ว

ส่วนซูเปอร์โนวาชนิด Ia ได้พลังงานจากการหลอมคาร์บอนและออกซิเจนทั้งดาวในครั้งเดียว ผลผลิตสำคัญคือนิกเกิล-56 ราวครึ่งหนึ่งของมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งสลายตัวเป็นโคบอลต์-56 (ครึ่งชีวิตราว 6 วัน) แล้วเป็นเหล็ก-56 (ครึ่งชีวิตราว 77 วัน) การสลายตัวนี้เองที่ทำให้ซูเปอร์โนวาสว่างอยู่ได้หลายเดือน และความสว่างค่อย ๆ ลดลงตามจังหวะครึ่งชีวิตของโคบอลต์

เราทุกคนคือฝุ่นดาว

ธาตุที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียมเกือบทั้งหมดถูกสร้างในดาวฤกษ์ ออกซิเจนที่เราหายใจ แคลเซียมในกระดูก และเหล็กในเลือด ล้วนถูกหลอมขึ้นในแกนของดาวฤกษ์รุ่นก่อน แล้วกระจายออกสู่อวกาศด้วยซูเปอร์โนวาและลมจากดาว ก่อนจะรวมตัวเป็นระบบสุริยะ ส่วนธาตุหนักมากอย่างทองคำส่วนใหญ่มาจากการชนกันของดาวนิวตรอน

ซูเปอร์โนวาในประวัติศาสตร์

• ปี ค.ศ. 1054 นักดาราศาสตร์จีนบันทึก "ดาวรับเชิญ" ที่สว่างจนเห็นได้ในเวลากลางวันนานราวสามสัปดาห์ ซากของมันคือเนบิวลาปู
• ปี ค.ศ. 1572 และ 1604 ทิโค บราห์ และโยฮันเนส เคปเลอร์ สังเกตซูเปอร์โนวาในดาราจักรทางช้างเผือก ซึ่งช่วยหักล้างความเชื่อว่าท้องฟ้าชั้นนอกไม่เคยเปลี่ยนแปลง
• ปี ค.ศ. 1987 ซูเปอร์โนวา 1987A ในเมฆแมเจลแลนใหญ่ เห็นได้ด้วยตาเปล่า และเครื่องตรวจจับในญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา และรัสเซีย จับนิวทริโนจากการระเบิดได้รวมราว 25 อนุภาค เป็นครั้งแรกที่ตรวจนิวทริโนจากนอกระบบสุริยะได้

บีเทลจุสจะระเบิดเมื่อไร

ดาวบีเทลจุสในกลุ่มดาวนายพรานเป็นดาวยักษ์ใหญ่แดงที่ใกล้หมดอายุ คาดว่าจะเป็นซูเปอร์โนวาภายในราว 100,000 ปีข้างหน้า ซึ่งอาจเป็นพรุ่งนี้หรืออีกหลายหมื่นปีก็ได้ เมื่อระเบิดจะสว่างจนเห็นได้ในเวลากลางวันหลายสัปดาห์ แต่บีเทลจุสอยู่ไกลหลายร้อยปีแสง ไกลเกินกว่าจะเป็นอันตรายต่อโลก ซูเปอร์โนวาต้องอยู่ใกล้กว่าราว 50 ปีแสงจึงจะเริ่มส่งผลต่อชั้นโอโซน และไม่มีดาวที่ใกล้ระเบิดในระยะนั้น