SN 2020oi เจาะลึกซูเปอร์โนวาชนิด Type Ic ในกาแล็กซี Messier 100

SN 2020oi คือเหตุการณ์ซูเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นในกาแล็กซีก้นหอยแบบ Grand Design ที่มีชื่อว่า Messier 100 (NGC 4321) โดยถูกค้นพบเมื่อวันที่ 7 มกราคม ค.ศ. 2020 โดย F. Forster และคณะ โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ Zwicky Transient Facility (ZTF) ในขณะนั้นมีความสว่างปรากฏอยู่ที่ 17.28 ซึ่งตำแหน่งของมันอยู่ห่างจากนิวเคลียสของกาแล็กซีไปทางทิศเหนือประมาณ 4.67 ฟิลิปดา

ลักษณะการระเบิดและการสังเกตการณ์

จากการสังเกตการณ์พบว่าซูเปอร์โนวานี้ไม่ได้ถูกตรวจพบในการสังเกตการณ์ครั้งก่อนหน้าเพียง 3 วัน ซึ่งหมายความว่าการระเบิดเริ่มต้นขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ นั้น เส้นโค้งแสง (Light Curve) ของ SN 2020oi พุ่งขึ้นสู่จุดสูงสุดในช่วงวันที่ 13-18 มกราคม (ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น) จากนั้นจึงลดลงอย่างรวดเร็วภายใน 25 วัน ก่อนจะค่อยๆ ลดลงอย่างช้าๆ ในเวลาต่อมา

การวิเคราะห์สเปกตรัมและประเภทของซูเปอร์โนวา

การวิเคราะห์สเปกตรัมด้วยกล้องโทรทรรศน์ SOAR เผยให้เห็นว่านี่คือ ซูเปอร์โนวาชนิด Type Ic ซึ่งเกิดจากดาวฤกษ์มวลมากที่สูญเสียเปลือกนอกที่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียมไปจนหมด โดยความเร็วเริ่มต้นของโฟโตสเฟียร์ที่ขยายตัวออกไปนั้นอยู่ที่ประมาณ 15,000 กิโลเมตรต่อวินาที

แบบจำลองและต้นกำเนิดของดาว

แบบจำลองทางดาราศาสตร์ประเมินว่าดาวฤกษ์ต้นกำเนิด (Progenitor) มีมวลเริ่มต้น (Zero Age Main Sequence) ประมาณ 9.5±1.0 หรือ 13 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ (M☉) โดยดาวดวงนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่ (Binary Star System) และได้สูญเสียเปลือกนอกของไฮโดรเจนและฮีเลียมผ่านการปฏิสัมพันธ์กับดาวคู่ของมัน

ผลลัพธ์ที่ได้คือดาวฤกษ์ที่ขาดแคลนฮีเลียม ซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนและออกซิเจนเป็นหลัก โดยมีมวลประมาณ 2.16 M☉ การระเบิดของซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นจากการยุบตัวของแกนเหล็กที่เฉื่อยชา (Inert Iron Core) ซึ่งส่งผลให้เกิดการระเบิดที่ปลดปล่อยพลังงานประมาณ 10⁵¹ เอิร์ก โดย 60% ของพลังงานนี้ถูกใช้ไปกับพลังงานจลน์

สิ่งที่หลงเหลือหลังการระเบิด

การระเบิดครั้งนี้ได้สัดส่วนมวลสารประมาณ 0.71 M☉ ออกสู่ห้วงอวกาศ และทิ้งเศษซากเป็น ดาวนิวตรอน (Neutron Star) ที่มีมวลประมาณ 1.45 M☉

การตรวจพบคลื่นวิทยุและการสูญเสียมวล

SN 2020oi เป็นหนึ่งในซูเปอร์โนวาชนิด Type Ic เพียงไม่กี่รายที่สามารถตรวจพบการแผ่รังสีในย่านคลื่นวิทยุได้ ข้อมูลนี้ชี้ให้เห็นว่าคลื่นกระแทก (Shock Wave) จากการระเบิดเคลื่อนที่ผ่านสสารระหว่างดาวด้วยความเร็ว 3-4 × 10⁴ กิโลเมตรต่อวินาที

เพื่อให้เกิดการแผ่รังสีตามที่สังเกตได้ ดาวฤกษ์ต้นกำเนิดต้องมีการสูญเสียมวลในอัตราเฉลี่ย 1.4 × 10^-4 M☉ ต่อปี ด้วยความเร็วลมดาวฤกษ์ประมาณ 1,000 กิโลเมตรต่อวินาที นอกจากนี้ ภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) ที่ถ่ายไว้ก่อนเกิดเหตุการณ์นี้ ยังแสดงให้เห็นว่าตำแหน่งดังกล่าวเป็นที่ตั้งของกระจุกดาว (Stellar Cluster) อีกด้วย