การวัดระยะทางด้วยซูเปอร์โนวา

ซูเปอร์โนวา (Supernova) มี 2 ประเภท คือ ซูเปอร์โนวาซึ่งเกิดจากการสิ้นอายุของดาวฤกษ์มวลมาก  กระบวนการฟิวชันที่ใจกลางของดาวใช้เชื้อเพลิงจนหมดสิ้น ทำให้เกิดการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ให้อุณหภูมิสูงจนเกิดธาตุใหม่ที่หนักกว่าธาตุเหล็ก เราเรียกว่า ซูเปอร์โนวาแบบ 2 (Supernova type II)  นอกจากนั้นยังมีซูเปอร์โนวาอีกประเภทซึ่งเกิดขึ้นในระบบดาวคู่ เมื่อแรงโน้มถ่วงมหาศาลของดาวแคระห์ขาวดึงดูดมวลสารจากดาวฤกษ์คู่ของมัน เข้ามาเพิ่มเติมเชื้อเพลิงให้ตัวเอง เมื่อดาวแคระขาวมีมวลเพิ่มขึ้นเกินลิมิต หรือ 1.3 เท่าของมวลดวงอาทิตย์  แรงกดดันที่แก่นของดาวจะทำให้มีอุณหภูมิสูงขึ้นจนสามารถจุดนิวเคลียร์ฟิวชันได้อีกครั้งหนึ่งและส่องแสงสว่างออกมาเรียกว่า ซูเปอร์โนวาแบบ 1 (Supernova type I)   ซูเปอร์โนวาทั้งสองชนิดจะส่องแสงตราบจนเชื้อเพลิงฟิวชันหมดสิ้นลง ก็จะหรี่แสงลง ดังที่แสดงในกราฟในภาพที่ 1 

ในการวัดระยะทางด้วยการเปรียบเทียบความสว่างของดาวแปรแสง จะใช้ได้กับวัตถุที่มีระยะห่างไม่เกิน 50 ล้านพาร์เซก หากกาแล็กซีอยู่ไกลกว่านี้ ดาวแปรแสงจะมีขนาดเล็กและมีความสว่างน้อยเกินไปจนไม่สามารถตรวจวัดได้ การวัดระยะทางระยะไกลกว่านี้จะต้องใช้ความสว่างของซูเปอร์โนวาเป็นตัวเปรียบเทียบแทน เนื่องจากซูเปอร์โนวามีกำลังส่องสว่างมากกว่าดาวแปรแสงหลายร้อยเท่า  ในการวัดระยะทางของกาแล็กซีนักดาราศาสตร์เลือกใช้ซูเปอร์โนวาแบบ 1 เอ (Supernova type Ia) เนื่องจากสเปกตรัมของซูเปอร์โนวาประเภทนี้มีความโดดเด่น สามารถจำแนกได้ง่ายกว่าซูเปอร์โนวาประเภทอื่น  นักดาราศาสตร์ทราบว่า ซูเปอรโนวาแบบ 1 เอ ว่ามีโชติมาตรสมบูรณ์ -19 และส่องแสงได้นาน 270 วัน  หากค้นพบว่า กาแล็กซีใดมีซูเปอร์แบบนี้ในกาแล็กซีใด ก็สามารถนำค่าโชติมาตรปรากฏที่ลดลงมาคำนวณหาระยะทางของกาแล็กนีนั้นได้โดยใช้สูตร m - M = 5 log d - 5 เช่นเดียวกับการคำนวณหาระยะทางด้วยดาวแปรแสงแบบเซฟีดนั่นเอง 

                                           m – M = 5 log d – 5 

                                   โดยที่     m = โชติมาตรปรากฏ
                                                    M = โชติมาตรสัมบูรณ์
                                                      d = ระยะห่างระหว่างโลกกับซูเปอร์โนวา มีหน่วยเป็นพาร์เซก

ตัวอย่างที่ 1: นักดาราศาสตร์สังเกตซูเปอร์โนวาแบบที่ 1 เอ ในกระจุกกาแล็กซีแห่งหนึ่ง มีแสงส่องสว่างได้นาน 270 วัน และมีโชติมาตรปรากฎ +21.0 นักดาราศาสตร์มีบันทึกในประวัติฐานข้อมูลว่า ซูเปอร์โนวาทีี่มีสมบัติเช่นนี้ที่เคยพบมีโชติมาตรสัมบูรณ์ -19  ดังนั้นจึงนำค่าโชติมาตรทั้งสองมาแทนค่าในสูตรหาระยะทางของกระจุกกาแล็กซี ได้ดังนี้ 

          m - M = 5 log d - 5

ดังนั้น    d = 10(m - M + 5)/5 พาร์เซก 
                    = 10(21 - -19 + 5)/5 พาร์เซก
                    = 109 พาร์เซก
                    = 1,000 ล้านพาร์เซก 

ทางช้างเผือก | สังเกตทางช้างเผือก | กาแล็กซีเพื่อนบ้าน | กาแล็กซีประเภทต่างๆ | แอ็คทีฟกาแล็กซี | กระจุกกาแล็กซี | การวัดระยะทางด้วยดาวแปรแสง | การวัดระยะทางด้วยซูเปอร์โนวา