แสงวาบรังสีแกมมา(Gamma-ray burst: GRB)

แสงวาบรังสีแกมมา(Gamma-ray burst: GRB)

แสงวาบรังสีแกมมา (Gamma-ray burst: GRB) คือแสงสว่างของรังสีแกมมาที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดอย่างรุนแรงของดาราจักรที่อยู่ไกลมาก ๆ นับเป็นปรากฏการณ์ทางคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สว่างที่สุดที่ปรากฏในเอกภพนับแต่เหตุการณ์บิกแบง ตามปกติเหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นเป็นเวลาเพียงไม่กี่วินาที แต่ก็อาจมีช่วงเวลาที่แตกต่างกันตั้งแต่ไม่กี่มิลลิวินาทีไปจนถึงหนึ่งชั่วโมง หลังจากการระเบิดครั้งแรก จะมีเหตุการณ์ "afterglow" อันยาวนานติดตามมาที่ช่วงความยาวคลื่นอื่นที่ยาวกว่า (เช่น รังสีเอ็กซ์ อัลตราไวโอเลต แสงที่ตามองเห็น อินฟราเรด และคลื่นวิทยุ)

แสงวาบรังสีแกมมาที่สังเกตพบส่วนใหญ่คิดว่าเป็นลำแสงแคบ ๆ ประกอบด้วยรังสีที่หนาแน่นซึ่งปลดปล่อยออกมาระหว่างเกิดเหตุซูเปอร์โนวา เนื่องจากดาวฤกษ์ที่มีมวลสูงมากและหมุนด้วยความเร็วสูงได้แตกสลายลงกลายเป็นหลุมดำ มีการแบ่งประเภทย่อยของแสงวาบรังสีแกมมาซึ่งเกิดจากกระบวนการอื่นที่แตกต่างกัน เช่นเกิดการรวมตัวกันของดาวนิวตรอนที่เป็นดาวคู่

แหล่งกำเนิดแสงวาบรังสีแกมมาส่วนใหญ่อยู่ห่างจากโลกไปไกลนับพันล้านปีแสง แสดงว่าการระเบิดนั้นจะต้องทำให้เกิดพลังงานสูงมาก (การระเบิดแบบปกติจะปลดปล่อยพลังงานจำนวนมากเพียงไม่กี่วินาทีเท่าพลังงานที่ดวงอาทิตย์ส่งออกไปตลอดช่วงอายุ 10,000 ล้านปี) และเกิดขึ้นน้อยมาก (เพียงไม่กี่ครั้งต่อดาราจักรต่อล้านปี) แสงวาบรังสีแกมมาที่สังเกตพบทั้งหมดมาจากดาราจักรแห่งอื่นพ้นจากทางช้างเผือก แม้จะมีการพบปรากฏการณ์คล้าย ๆ กัน คือ soft gamma repeater flares เกิดจาก Magnetar ภายในทางช้างเผือกนี้ มีการตั้งสมมุติฐานว่า ถ้าเกิดแสงวาบรังสีแกมมาขึ้นในทางช้างเผือกแล้ว จะทำให้โลกดับสูญไปทั้งหมด

การค้นพบแสงวาบรังสีแกมมาครั้งแรกเกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1967 โดยดาวเทียม Vela ซึ่งเป็นกลุ่มดาวเทียมที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับการลักลอบทดลองอาวุธนิวเคลียร์ หลังจากการค้นพบครั้งนั้น ได้มีแบบจำลองทางทฤษฎีหลายร้อยแบบเกิดขึ้นตลอดช่วงเวลาหลายปีเพื่อพยายามอธิบายปรากฏการณ์นี้ เช่น เป็นการชนกันระหว่างดาวหางกับดาวนิวตรอน เป็นต้น ข้อมูลที่จะใช้ตรวจสอบแบบจำลองเหล่านี้มีน้อยมาก จนกระทั่งถึงปี ค.ศ. 1997 มีการตรวจพบรังสีเอ็กซ์และ afterglows รวมถึงสามารถตรวจวัดการเคลื่อนไปทางแดงได้โดยตรงจากสเปกตรัมแสง การค้นพบเหล่านี้ ประกอบกับการศึกษาวิจัยยุคต่อ ๆ มาเกี่ยวกับดาราจักรและซูเปอร์โนวาที่เกี่ยวข้องกับการระเบิด ทำให้สามารถระบุระยะห่างและความสว่างของแสงวาบรังสีแกมมาได้ ซึ่งชี้ให้เห็นว่ามันอยู่ไกลออกไปอยู่ในดาราจักรแห่งอื่น และยังเชื่อมโยงปรากฏการณ์นี้เข้ากับการสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์มวลมากได้ด้วย ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันแล้วว่าการระเบิดของ GRB เกิดจากสองสาเหตุ คือ การชนกันของดาวนิวตรอน (GRB ชนิดสั้น) และ การระเบิดของดาวฤกษ์มวลมาก (GRB ชนิดยาว) คือแสงสว่างของรังสีแกมมาที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดอย่างรุนแรงของดาราจักรที่อยู่ไกลมาก ๆ นับเป็นปรากฏการณ์ทางคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สว่างที่สุดที่ปรากฏในเอกภพนับแต่เหตุการณ์บิกแบง ตามปกติเหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นเป็นเวลาเพียงไม่กี่วินาที แต่ก็อาจมีช่วงเวลาที่แตกต่างกันตั้งแต่ไม่กี่มิลลิวินาทีไปจนถึงหนึ่งชั่วโมง หลังจากการระเบิดครั้งแรก จะมีเหตุการณ์ "afterglow" อันยาวนานติดตามมาที่ช่วงความยาวคลื่นอื่นที่ยาวกว่า (เช่น รังสีเอ็กซ์ อัลตราไวโอเลต แสงที่ตามองเห็น อินฟราเรด และคลื่นวิทยุ)

แสงวาบรังสีแกมมาที่สังเกตพบส่วนใหญ่คิดว่าเป็นลำแสงแคบ ๆ ประกอบด้วยรังสีที่หนาแน่นซึ่งปลดปล่อยออกมาระหว่างเกิดเหตุซูเปอร์โนวา เนื่องจากดาวฤกษ์ที่มีมวลสูงมากและหมุนด้วยความเร็วสูงได้แตกสลายลงกลายเป็นหลุมดำ มีการแบ่งประเภทย่อยของแสงวาบรังสีแกมมาซึ่งเกิดจากกระบวนการอื่นที่แตกต่างกัน เช่นเกิดการรวมตัวกันของดาวนิวตรอนที่เป็นดาวคู่

แหล่งกำเนิดแสงวาบรังสีแกมมาส่วนใหญ่อยู่ห่างจากโลกไปไกลนับพันล้านปีแสง แสดงว่าการระเบิดนั้นจะต้องทำให้เกิดพลังงานสูงมาก (การระเบิดแบบปกติจะปลดปล่อยพลังงานจำนวนมากเพียงไม่กี่วินาทีเท่าพลังงานที่ดวงอาทิตย์ส่งออกไปตลอดช่วงอายุ 10,000 ล้านปี) และเกิดขึ้นน้อยมาก (เพียงไม่กี่ครั้งต่อดาราจักรต่อล้านปี) แสงวาบรังสีแกมมาที่สังเกตพบทั้งหมดมาจากดาราจักรแห่งอื่นพ้นจากทางช้างเผือก แม้จะมีการพบปรากฏการณ์คล้าย ๆ กัน คือ soft gamma repeater flares เกิดจาก Magnetar ภายในทางช้างเผือกนี้ มีการตั้งสมมุติฐานว่า ถ้าเกิดแสงวาบรังสีแกมมาขึ้นในทางช้างเผือกแล้ว จะทำให้โลกดับสูญไปทั้งหมด

การค้นพบแสงวาบรังสีแกมมาครั้งแรกเกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1967 โดยดาวเทียม Vela ซึ่งเป็นกลุ่มดาวเทียมที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับการลักลอบทดลองอาวุธนิวเคลียร์ หลังจากการค้นพบครั้งนั้น ได้มีแบบจำลองทางทฤษฎีหลายร้อยแบบเกิดขึ้นตลอดช่วงเวลาหลายปีเพื่อพยายามอธิบายปรากฏการณ์นี้ เช่น เป็นการชนกันระหว่างดาวหางกับดาวนิวตรอน เป็นต้น ข้อมูลที่จะใช้ตรวจสอบแบบจำลองเหล่านี้มีน้อยมาก จนกระทั่งถึงปี ค.ศ. 1997 มีการตรวจพบรังสีเอ็กซ์และ afterglows รวมถึงสามารถตรวจวัดการเคลื่อนไปทางแดงได้โดยตรงจากสเปกตรัมแสง การค้นพบเหล่านี้ ประกอบกับการศึกษาวิจัยยุคต่อ ๆ มาเกี่ยวกับดาราจักรและซูเปอร์โนวาที่เกี่ยวข้องกับการระเบิด ทำให้สามารถระบุระยะห่างและความสว่างของแสงวาบรังสีแกมมาได้ ซึ่งชี้ให้เห็นว่ามันอยู่ไกลออกไปอยู่ในดาราจักรแห่งอื่น และยังเชื่อมโยงปรากฏการณ์นี้เข้ากับการสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์มวลมากได้ด้วย ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันแล้วว่าการระเบิดของ GRB เกิดจากสองสาเหตุ คือ การชนกันของดาวนิวตรอน (GRB ชนิดสั้น) และการระเบิดของดาวฤกษ์มวลมาก (GRB ชนิดยาว)