ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#44 บทที่ 6 หลุมดำ : การค้นพบควาซาร์และพัลซาร์

หลุมดำ (Black holes) เป็นหนึ่งในกรณีที่ค่อนข้างน้อยในประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ ซึ่งทฤษฎีได้รับการพัฒนาอย่างละเอียดเพื่อเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ก่อนที่จะมีหลักฐานจากการสังเกตว่าทฤษฎีการมีอยู่ของหลุมดำนั้นถูกต้อง อันที่จริงสิ่งนี้เคยเป็นข้อโต้แย้งหลักของฝ่ายตรงข้ามที่ปฏิเสธการมีอยู่ของหลุมดำ: เราจะเชื่อในวัตถุที่มีหลักฐานเพียงอย่างเดียวได้อย่างไร การคำนวณในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่น่าสงสัย? อย่างไรก็ตาม ในปี 1963 มาร์เทน ชมิดท์ (Maarten Schmidt) นักดาราศาสตร์จากหอดูดาวพาโลมาร์ในแคลิฟอร์เนีย ได้ทำการวัดการเลื่อนไปทางแดง (redshift) ของวัตถุคล้ายดาวจางๆ หรือแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุที่เรียกว่า 3C273 (แหล่งที่มาหมายเลข 273 อยู่ในแค็ตตาล็อกที่สามของเคมบริดจ์) เขาพบว่าการเลื่อนไปทางแดงสูงเกินไปที่จะเกิดจากความโน้มถ่วง ถ้ามันเป็นการเลื่อนไปทางแดงอันเนื่องจากความโน้มถ่วง (Gravitational redshift) วัตถุจะต้องมีมวลมากและอยู่ใกล้เรามากจนไปรบกวนการโคจรของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการเลื่อนไปทางแดงเกิดจากการขยายตัวของจักรวาล ซึ่งหมายความว่าวัตถุนั้นต้องอยู่ห่างออกไปในระยะทางไกลมาก และการที่เรามองเห็นมันได้ในระยะไกลเช่นนี้ แสดงว่าวัตถุนั้นจะต้องสว่างมาก นั่นหมายความว่ามันต้องปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา กลไกเดียวที่วัตถุจะผลิตพลังงานปริมาณมากมหาศาลเช่นนี้ ดูเหมือนจะเป็นสาเหตุมาจากการยุบตัวอันเนื่องมาจากความโน้มถ่วง (gravitational collapse) ไม่ใช่แค่ดาวฤกษ์ที่ยุบตัวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพื้นที่ส่วนกลางทั้งหมดของกาแล็กซีด้วย มีการค้นพบ “วัตถุกึ่งดาว (Quasi-stellar objects)” หรือควาซาร์ (Quasars) ที่คล้ายคลึงกันจำนวนหนึ่ง ซึ่งพวกมันทั้งหมดมีการเลื่อนไปทางแดงขนาดใหญ่ แต่พวกมันทั้งหมดอยู่ไกลเกินไป ดังนั้นจึงยากต่อการสังเกตที่จะให้หลักฐานที่แน่ชัดของหลุมดำ

ควาซาร์ (Quasar)

ควาซาร์ (Quasar) เป็นหนึ่งในวัตถุที่อยู่ห่างไกลและส่องสว่างที่สุดเท่าที่รู้จักในจักรวาล คำว่า Quasar ย่อมาจาก Quasi-stellar radio source (แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุเสมือนดาวฤกษ์) ได้ชื่อนี้มาเพราะพวกมันดูเหมือนดาวแต่ปล่อยคลื่นวิทยุ นักดาราศาสตร์เริ่มสังเกตเห็นพวกมันในปลายทศวรรษ 1950 และต้นยุค 1960 แต่ปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ทราบดีว่าควาซาร์ไม่ใช่ดวงดาว มันปล่อยคลื่นแม่เหล็ก​ไฟฟ้า​ออกมาครบทุกสเปคตรัมไม่เฉพาะแต่คลื่นวิทยุ มีเพียงประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ของควาซาร์ทั้งหมดที่ถูกค้นพบว่าผลิตคลื่นวิทยุรุนแรงออกมา ควาซาร์ส่วนใหญ่จะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารุนแรงในช่วงคลื่นพลังงานสูง

ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าควาซาร์เป็นหลุมดำมวลยิ่งยวด (supermassive black hole) ที่อยู่ในใจกลางกาแล็กซี่อายุน้อย ซึ่งอยู่ห่างจากเราไกลที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยรู้จัก เนื่องจากควาซาร์เป็นหลุมดำมวลยิ่งยวดที่กำลังกลืนกินก๊าซหรือสสารและพบในใจกลางกาแล็กซี่ พวกมันจึงมักจะถูกเรียกว่าเป็นนิวเคลียสของกาแล็กซี่ที่ยังทำงานอยู่หรือเรียกสั้นๆ ว่า AGN (active galactic nucleus) จนถึงปัจจุบันนี้ นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบควาซาร์ประมาณ 750,000 แห่ง โดยมีจำนวนเพิ่มขึ้นเรื่อยๆไปจนถึงขอบจักรวาลที่มองเห็นได้ โดยอยู่ห่างจากเรามากที่สุดประมาณ 13 พันล้านปีแสง 

ถึงแม้นควาซาร์จะอยู่ไกล แต่ทำไมนักดาราศาสตร์ยังมองเห็นได้ คำตอบคือควาซาร์สว่างมาก สว่างกว่ากาแล็กซี่ทางช้างเผือกถึง 1,000 เท่า ควาซาร์เป็นหลุมดำมวลยิ่งยวดที่กลืนกินวัตถุอย่างแข็งขัน ก๊าซหรือสสารที่ตกลงมานั้นหมุนวนเป็นดิสก์สะสมมวลสาร (accretion disk) ที่ร้อนขึ้น และมันส่องสว่างมากจนแสงของมันบดบังกาแล็กซีที่ล้อมรอบหลุมดำ ความส่องสว่างมหาศาลของพวกมันเป็นผลมาจากแรงเสียดทานที่กระทำต่อสสารขณะที่หมุนวนรอบหลุมดำด้วยความเร็วสูง ทำให้ก๊าซร้อนจนเรืองแสง

หลุมดำยังคงดูดกลืนสสารในดิสก์สะสมมวลสาร หลังจากจุดหนึ่ง หลุมดำถึงจุดอิ่มตัวและเมื่อความดันไม่สมดุล พลังงานจำนวนมหาศาลจะถูกปล่อยออกมาจากใจกลางหลุมดำในรูปของไอพ่นที่ทรงพลังซึ่งไหลออกมาอย่างต่อเนื่องด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง

การค้นพบควาซาร์ดวงแรก

การถือกำเนิดของดาราศาสตร์วิทยุนำไปสู่การตรวจพบควาซาร์ซึ่งยืนยันการมีอยู่ของหลุมดำ ควาซาร์ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1963 โดยมาร์เทน ชมิดท์ (Maarten Schmidt) นักดาราศาสตร์ชาวดัตช์และศาสตราจารย์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย หรือ Caltech เขาได้ทำการศึกษาแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุในท้องฟ้ายามค่ำคืน ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาด 200 นิ้วจากหอดูดาวพาโลมาร์ในแคลิฟอร์เนีย ชมิดท์กำลังศึกษาควาซาร์ที่เรียกว่า 3C273 ซึ่งมีลักษณะเหมือนดาวฤกษ์ที่มีไอพ่นพุ่งออกมาเหมือนไฮโดรเจนเจ็ต

สเปกตรัมแสงของควาซาร์ 3C273 เป็นความลึกลับใหม่ ชมิดท์ตรวจสอบสเปกตรัมหรือช่วงความยาวคลื่นของแสงที่ดาวแผ่รังสีออกมาเพื่อถอดรหัสองค์ประกอบของวัตถุ แต่เส้นการปล่อยสเปกตรัมของ 3C273 ไม่ตรงกับองค์ประกอบทางเคมีที่รู้จัก ซึ่งไม่สอดคล้องกับแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุในท้องฟ้าทั้งหมดที่นักดาราศาสตร์คุ้นเคย สเปกตรัมของ 3C273 สร้างความงุนงงให้กับชมิดท์ เขาไม่สามารถระบุได้ว่าเส้นสเปกตรัมเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

เมื่อชมิดท์วิเคราะห์เส้นสเปกตรัมการแผ่รังสีที่กว้างผิดปกติ ในเวลาต่อมาชมิดท์ตระหนักว่า อันที่จริงแล้วเส้นสเปกตรัมของ 3C273 เป็นเส้นที่เปล่งแสงจากก๊าซไฮโดรเจนที่เป็นธาตุธรรมดา สเปกตรัมชุดไฮโดรเจนแสดงนัยถึงการเลื่อนไปทางสเปกตรัมสีแดงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า หรือการเลื่อนไปทางแดง (redshift) ที่สูงมากอย่างน่าประหลาดใจถึง 16 เปอร์เซ็นต์ (0.16) การเลื่อนไปทางแดงขนาดใหญ่เช่นนี้ นั่นหมายความว่า 3C273 กำลังเคลื่อนที่ออกจากโลกด้วยความเร็วเกือบ 30,000 ไมล์ต่อวินาที (หนึ่งในหกของความเร็วแสง) และอยู่ห่างออกไปไกลมากประมาณ 3 พันล้านปีแสง แต่การที่นักวิทยาศาสตร์ยังเห็นมันได้ มันต้องส่องแสงเทียบเท่าแสงของดาวประมาณ 2 ล้านล้านดวง ชมิดท์ตีพิมพ์การค้นพบนี้ในวรสาร Nature เมื่อวันที่ 16 มีนาคม 1963

การแผ่รังสีจากควาซาร์ถูกเลื่อนไปทางแดง (redshift) ที่สูงมาก แสงที่ถูกขยายออกไปเป็นผลมาจากการขยายตัวของจักรวาล ซึ่งหมายความว่าควาซาร์อยู่ห่างออกไปไกลมาก – หลายพันล้านปีแสง การที่เรามองเห็นควาซาร์ได้แม้พวกมันจะอยู่ระยะทางไกลมาก นั่นหมายความว่าควาซาร์ต้องสว่างมากและผลิตพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา การค้นพบควาซาร์ 3C273 ทำให้นักฟิสิกส์สามารถยืนยันการมีอยู่ของหลุมดำได้ เนื่องจากคำอธิบายที่สมเหตุสมผลเพียงอย่างเดียวสำหรับการแผ่รังสีที่ทรงพลังของควาซาร์ 3C273 ก็คือสสารตกลงสู่หลุมดำขนาดมหึมา และพลังงานจำนวนมหาศาลถูกปลดปล่อยออกมา

Alok – Side Effect

หลักฐานสนับสนุนเพิ่มเติมสำหรับการมีอยู่ของหลุมดำเกิดขึ้นในปี 1967 จากการค้นพบวัตถุบนท้องฟ้าที่ปล่อยคลื่นวิทยุออกมาอย่างสม่ำเสมอโดย โจเซลีน เบลล์ เบอร์เนล (Jocelyn Bell-Burnell) นักศึกษาวิจัยที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ในตอนแรกเบลล์และอาจารย์ที่ปรึกษาของเธอ แอนโทนี ฮิววิช (Antony Hewish) คิดว่าพวกเขาอาจกำลังติดต่อกับอารยธรรมต่างดาวในกาแล็กซี! อันที่จริง ในการสัมมนาที่พวกเขาประกาศการค้นพบนี้ ผมจำได้ว่าพวกเขาเรียกแหล่งข้อมูลสี่แหล่งแรกว่า LGM 1-4 ซึ่ง LGM ย่อมาจาก “Little Green Men” อย่างไรก็ตาม แต่ในท้ายที่สุด พวกเขาและคนอื่นๆ ก็ได้ข้อสรุปว่า วัตถุเหล่านี้ซึ่งถูกเรียกว่า “พัลซาร์ (pulsars)” แท้จริงแล้วคือดาวนิวตรอนที่กำลังหมุนอยู่ซึ่งปล่อยคลื่นวิทยุออกมา เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างสนามแม่เหล็กของพวกมันกับสิ่งรอบข้าง นี่เป็นข่าวร้ายสำหรับนักเขียนเรื่อง UFO แต่สร้างความหวังอย่างมากสำหรับพวกเราจำนวนน้อยที่เชื่อในการมีอยู่ของหลุมดำในเวลานั้น: มันเป็นหลักฐานเชิงบวกครั้งแรกที่แสดงว่าดาวนิวตรอนมีอยู่จริง ดาวนิวตรอนมีรัศมีประมาณสิบไมล์ เพียงไม่กี่เท่าของรัศมีวิกฤตที่ทำให้ดาวฤกษ์กลายเป็นหลุมดำ หากดาวดวงหนึ่งสามารถยุบตัวให้มีขนาดเล็กลงเป็นดาวนิวตรอนได้ ก็คาดว่าจะมีดาวดวงอื่นๆ ที่สามารถยุบตัวให้มีขนาดที่เล็กกว่าและกลายเป็นหลุมดำในที่สุด

ดาวนิวตรอน (Neutron star)

ดาวนิวตรอน (Neutron star) เป็นซากแกนกลางของดาวฤกษ์มวลสูงที่หลงเหลือจากการระเบิดซูเปอร์โนวา (supernova) ดาวนิวตรอนเป็นดาวที่มีขนาดเล็กที่สุดแต่มีความหนาแน่นสูงที่สุด โดยทั่วไปแล้วพวกมันมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 1.4-2 เท่า แต่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 10–30 กิโลเมตรเท่านั้น ดาวนิวตรอนบางชนิดยังเป็นวัตถุที่หมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็ว โดยหมุนได้ถึงหลายร้อยครั้งต่อวินาที ดาวนิวตรอนชนิดนี้เรียกว่า พัลซาร์ (pulsar) ส่วนใหญ่ของดาวนิวตรอนอยู่ตามลำพัง ในขณะที่ดาวนิวตรอนบางดวงอยู่ใน “ระบบดาวคู่ (Binary system)” ที่โคจรรอบกันและกัน

พัลซาร์ (Pulsar)

พัลซาร์ (pulsar) คือ ดาวนิวตรอนประเภทหนึ่งที่หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูงมาก พัลซาร์มีความหนาแน่นมาก ความหนาแน่นที่สูงมากนี้หมายความว่า พัลซาร์มีสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังซึ่งแรงกว่าโลกถึงล้านล้านเท่า สนามแม่เหล็กนี้มีความสำคัญเนื่องจากช่วยให้พัลซาร์หมุนแกนของตัวเองอย่างรวดเร็วเป็นหลายร้อยครั้งต่อวินาที โดยปล่อยคลื่นวิทยุออกจากขั้วแม่เหล็กไปพร้อมๆ กัน เป็นลำแสงของคลื่นวิทยุ “beam of radio wave / radio beam”  

มนุษย์บนโลกสามารถสังเกตุการแผ่รังสีของพัลซาร์ได้เมื่อ radio beam ชี้มาทางโลก การที่พัลซาร์หมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ radio beam กวาดผ่านโลกแบบเข้าและออกเป็นช่วงจังหวะอย่างสม่ำเสมอคล้ายสัญญาณชีพจร (pulse) ลักษณะเหมือนกับไฟส่องพุ่งออกมา เช่น ไฟจากประภาคาร (lighthouse) แบบวูบวาบ

การค้นพบพัลซาร์มีพื้นฐานมาจากดาราศาสตร์วิทยุ โดยเฉพาะการค้นพบควาซาร์ เนื่องจากการใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุเพื่อค้นหาควาซาร์นำไปสู่การค้นพบพัลซาร์ พัลซาร์ดวงแรกถูกค้นพบในปี 1967 โดยโจเซลิน เบลล์ เบอร์เนลล์ (Jocelyn Bell Burnell) นักวิทยาศาสตร์ชาวไอร์แลนด์เหนือ ในขณะที่เธอเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาอายุ 24 ปีที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ เธอไม่เพียงแต่ค้นพบพัลซาร์ดวงแรกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพัลซาร์สี่ดวงแรกด้วย

โจเซลีน เบลล์ เบอร์เนล (Jocelyn Bell Burnell) ซึ่งตอนนั้นเป็นนักศึกษาปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และนักศึกษาคนอื่นอีก 5 คน ใช้เวลาสองปีในการสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ที่หอดูดาวดาราศาสตร์วิทยุมัลลาร์ด นอกเมืองเคมบริดจ์ ซึ่งประกอบด้วยสายเคเบิลและลวดทองแดงยาว 120 ไมล์ (193 กม.) ที่แขวนอยู่บนเสา 128 คู่ กล้องโทรทรรศน์ครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมด 4.5 เอเคอร์ สายไฟจะรับคลื่นวิทยุจากอวกาศและส่งพัลส์ไฟฟ้าไปยังเครื่องบันทึกปากกา ซึ่งทำเครื่องหมายสัญญาณบนม้วนกระดาษแผนภูมิ

อาจารย์ที่ปรึกษาของเธอ แอนโทนี ฮิววิช (Antony Hewish) เป็นผู้ออกแบบเครื่องมือนี้ กล้องโทรทรรศน์ไดโพลอาเรย์นี้มีจุดประสงค์เพื่อช่วยศึกษาจักรวาลวิทยุโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า “การเรืองแสงวาบระหว่างดาวเคราะห์ (Interplanetary Scintillation Array)” ฮิววิชตั้งใจที่จะใช้วิธีวัดความสว่างนี้เพื่อค้นหา “ควาซาร์ (quasar)” ที่ส่องสว่างอย่างน่าเหลือเชื่อ ตอนนี้เป็นที่ทราบกันดีว่าควาซาร์เป็นหลุมดำมวลยิ่งยวดที่กลืนกินก๊าซที่หมุนวนรอบหลุมดำในศูนย์กลางของกาแล็กซีขนาดใหญ่ ในขณะนั้นมีควาซาร์เพียง 20 แห่งเท่านั้นที่ถูกค้นพบ ดังนั้นฮิววิชและเบลล์จึงทำการค้นหาพวกมันเพิ่มเติม

แต่หลังจากการสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุเสร็จสิ้นในเดือนกรกฎาคม 1967 เบลล์ใช้เวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์ในการตรวจพบบางสิ่งบางอย่างที่พลิกโฉมวงการดาราศาสตร์ไปตลอดกาล

การค้นพบพัลซาร์ดวงแรก “Little Green Men-1”

โจเซลีน เบลล์ เบอร์เนล (Jocelyn Bell Burnell) มีหน้าที่รับผิดชอบในการวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมากที่ส่งออกมาจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุเพื่อค้นหาควาซาร์ — ข้อมูลมาในรูปแบบของบันทึกแผนภูมิแบบปากกาบนกระดาษซึ่งยาวกว่า 30 เมตรที่ถูกผลิตออกมาในแต่ละวัน งานของเบลล์คือการถอดรหัสสัญญาณในข้อมูลจำนวนมหาศาลนี้ เบลล์ค้นพบควาซาร์ (quasar) หลายแห่งในทันที

ในวันที่ 6 สิงหาคม 1967 ขณะวิเคราะห์ข้อมูล เบลล์สังเกตเห็นสัญญาณคลื่นวิทยุจางๆ มาเพียงเสี้ยวเดียว แล้วมันก็หายไป ซึ่งกินพื้นที่เพียง 0.5 เซนติเมตรในกระดาษยาว 122 เมตร มันดูเหมือนจะไม่ใช่ควาซาร์ที่เธอกำลังมองหา เธอเรียกสัญญาณคลื่นวิทยุที่น่าประหลาดใจนี้ว่า “สิ่งเล็กน้อย (scuff)” เมื่อเธอไปปรึกษากับอาจารย์ที่ปรึกษาของเธอ แอนโทนี ฮิววิช (Antony Hewish) ในขั้นต้นทั้งเบลล์และฮิววิชไม่คิดว่าพวกเขาได้ค้นพบอะไรใหม่ พวกเขาเชื่อว่ามันเป็นการรบกวนจากสัญญาณวิทยุบนโลกที่มนุษย์สร้างขึ้นใกล้บริเวณกล้องโทรทรรศน์

แต่เมื่อถึงเดือนพฤศจิกายน 1967 พวกเขาตระหนักว่าไม่ใช่กรณีนี้แล้ว ที่จริงแล้วสัญญาณลึกลับของพวกมันมาจากแหล่งกำเนิดนอกระบบสุริยะของเรา น่าประหลาดใจที่สัญญาณคลื่นวิทยุของมันดูเหมือนว่าจะมาจากส่วนเดียวกันของท้องฟ้า มาซ้ำๆ อย่างความสม่ำเสมอและรวดเร็ว เป็นจังหวะที่ห่างกันทุกๆ 1.33 วินาที เบลล์และฮิววิชพูดเล่นๆ ว่าสัญญาณต้องถูกส่งมาจากมนุษย์ต่างดาว “Little Green Men (ชายสีเขียวตัวน้อย) ” พวกเขาจึงเรียกแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุที่เต้นเป็นจังหวะสม่ำเสมอนี้ว่า LGM-1 ซึ่งย่อมาจาก “Little Green Men-1” 

ในเดือนธันวาคมก่อนวันคริสต์มาส เบลล์ได้ค้นพบสัญญาณที่คล้ายกับ LGM-1 อีกสัญญาณหนึ่งซึ่งมาจากส่วนอื่นของท้องฟ้า คราวนี้มาเป็นจังหวะที่เข้ามาทุกๆ 1.25 วินาที และในช่วงวันหยุดคริสต์มาส เธอค้นพบอีกสองสัญญาณที่คล้ายกันมาจากส่วนต่างๆ ของท้องฟ้า ไม่น่าเป็นไปได้ที่เอเลี่ยนสี่กลุ่มแยกกันพยายามสื่อสารกับพวกเขาในเวลาเดียวกันจากสถานที่ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

แม้ว่าพวกเขาจะไม่ได้คิดอย่างจริงจังว่าอาจเป็นมนุษย์ต่างดาว แต่คำถามยังคงอยู่ มีอะไรอีกในจักรวาลที่สามารถปล่อยสัญญาณคลื่นวิทยุที่สม่ำเสมอเช่นนี้ LGM-1 (ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ PSR B1919+21) มีการเต้นเป็นจังหวะที่ใช้เวลาเพียง 0.3 วินาที เวลาขึ้นและลงอย่างรวดเร็วของมัน หมายความว่าแหล่งกำเนิดจะต้องมีขนาดเล็กเพียงเสี้ยววินาทีแสง นอกจากนี้ เนื่องจากสัญญาณเข้ามาทุกๆ 1.33 วินาทีด้วยความสม่ำเสมออย่างมาก แหล่งกำเนิดจึงต้องมีพลังงานสำรองจำนวนมาก 

ด้วยความมั่นใจว่าพวกเขาได้พบปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์รูปแบบใหม่ ฮิววิชและเบลล์จึงตีพิมพ์ผลการค้นพบของพวกเขาในวารสาร Nature ฉบับเดือนกุมภาพันธ์ 1968 ในบทความเรื่อง “Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source” ฮิววิชและเบลล์ได้อธิบายข้อสังเกตของพวกเขาว่า วัตถุเหล่านี้เป็น “แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุประเภทใหม่ที่แปลกประหลาด” และเสนอว่าแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุนี้อาจเป็นดาวแคระขาว (white dwarf) หรือดาวนิวตรอน (neutron star) ฮิววิชเรียกวัตถุเหล่านี้ว่า “ดาวที่เต้นเป็นจังหวะ (pulsating star)” ชื่อที่รู้จักกันในปัจจุบันคือ “พัลซาร์ (pulsar)” ซึ่งเป็นตัวย่อสำหรับดาวหรือแหล่งคลื่นวิทยุที่เต้นเป็นจังหวะ

การค้นพบพัลซาร์ถือเป็นหนึ่งในการค้นพบทางดาราศาสตร์ที่สำคัญที่สุดของศตวรรษที่ 20 แต่เมื่อมีการประกาศรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1974 คนที่ได้รางวัลสำหรับการค้นพบพัลซาร์นี้ มีเพียง แอนโทนี ฮิววิช และเพื่อนนักดาราศาสตร์วิทยุ มาร์ติน ไรล์ เท่านั้นที่เป็นผู้ร่วมรับรางวัล ความจริงที่ว่า โจเซลีน เบลล์ เบอร์เนล ไม่ได้รับการยอมรับในรางวัลโนเบลนั้นเป็นประเด็นที่ถกเถียงกันมาตลอด และนักดาราศาสตร์ที่มีชื่อเสียงหลายคนแสดงความไม่พอใจต่อการละเลยนี้ สำหรับเบลล์ เธอไม่ได้แสดงความไม่พอใจหรือขื่นข่มใจในเรื่องนี้ เธอกล่าวว่า “สิ่งนี้ไม่สำคัญนัก ฉันคิดว่าความสำคัญของ  Noble Prizes จะลดลง หากมอบให้กับนักศึกษาวิจัย ยกเว้นในกรณีพิเศษ และฉันไม่คิดว่านี่จะเป็นหนึ่งในนั้น”

Alesso – REMEDY

ก่อนการค้นพบพัลซาร์ดวงแรก การมีอยู่ของดาวนิวตรอนเป็นเพียงทฤษฎี ตามทฤษฎี ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยหรือปานกลาง เช่น ดวงอาทิตย์ของเรา จะกลายเป็นดาวแคระขาวเมื่อเชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้หมดลง สำหรับดาวฤกษ์มวลสูงเมื่อตายไป พวกมันจะระเบิดและทิ้งซากแกนกลางที่มีความหนาแน่นสูงเรียกว่าดาวนิวตรอน ส่วนดาวฤกษ์มวลสูงมากที่สุดเมื่อตายไป พวกมันจะพังทลายลงภายใต้แรงโน้มถ่วงของตัวเองกลายเป็นหลุมดำ การค้นพบพัลซาร์เป็นหลักฐานครั้งแรกที่แสดงว่าดาวนิวตรอนมีอยู่จริง และยืนยันทฤษฎีการยุบตัวของดาวฤกษ์และการก่อตัวของหลุมดำ มันชี้ให้เห็นว่าหลุมดำจะต้องมีอยู่จริงด้วย มีรายงานการค้นพบหลุมดำครั้งแรกในอีกไม่กี่ปีต่อมา

การค้นพบพัลซาร์ครั้งแรกของเบลล์ ได้นำไปสู่การแข่งขันเพื่อค้นหาดาวที่เต้นเป็นจังหวะหรือดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวอย่างรวดเร็วและมีสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังมาก ซึ่งกวาดลำแสงคลื่นวิทยุไปทั่วท้องฟ้าเหมือนแสงจากประภาคาร ทุกวันนี้นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบพัลซาร์ประมาณ 3,000 ดวง (ส่วนใหญ่อยู่ในกาแล็กซีทางช้างเผือก)

พัลซาร์เป็นหนึ่งในการค้นพบทางดาราศาสตร์ที่สำคัญที่สุดของศตวรรษที่ 20 ซึ่งเป็นเครื่องมือใหม่อันล้ำค่าสำหรับการสำรวจจักรวาล ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวัฏจักรชีวิตของดาวฤกษ์และสภาวะสุดขั้วของสสาร พัลซาร์เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ดีที่สุดสำหรับการทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ขณะนี้มีความพยายามในการใช้พัลซาร์ในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง (gravitational waves) หรือระลอกคลื่นในโครงสร้างของจักรวาล การปล่อยคลื่นวิทยุที่คาดการณ์ได้ของพัลซาร์ทำให้ถูกนำไปใช้ในการคำนวณหาน้ำหนักของกาแล็กซีโดยทางอ้อม พัลซาร์ถูกใช้เป็นส่วนหนึ่งของระบบนำทางบนอวกาศ ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (Exoplanet) ดวงแรกถูกค้นพบโคจรรอบพัลซาร์ PSR B1257+12 ในปี 1992 จากการที่พัลซาร์เป็นดาวที่หมุนอย่างรวดเร็วซึ่งปล่อยสัญญาณคลื่นวิทยุเป็นช่วงจังหวะที่สม่ำเสมอ นักดาราศาสตร์จึงใช้พัลซาร์เป็นนาฬิกาที่แม่นยำที่สุดของจักรวาล

• Facebook
• Twitter
• Line