ดาวฤกษ์ องค์การนาซาเผยภาพพื้นที่ก่อตัวดาวฤกษ์

องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติสหรัฐอเมริกา หรือองค์การนาซา เผยภาพระยะใกล้ที่ไม่เคยปรากฏมาก่อนของบริเวณก่อตัวดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด จากฝีมือของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ โดยบริเวณดังกล่าวมีลักษณะเป็นกลุ่มเมฆก๊าซที่สลับซับซ้อน ได้รับการตั้งชื่อว่า “โร โอฟิวคี” (Rho Ophiuchi)

“โร โอฟิวคี” อยู่ห่างออกไป 390 ปีแสง เป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์มองเห็นพื้นที่แห่งนี้ได้อย่างละเอียด ช่วยให้นักดาราศาสตร์เห็นช่วงเวลาสั้นๆ ในวงจรชีวิตของดาวฤกษ์ที่อยู่ใน “โร โอฟิวคี” ได้อย่างชัดเจน โดยระบุว่าดวงอาทิตย์ของเราเคยผ่านช่วงเช่นนี้มานานแล้ว และตอนนี้เทคโนโลยีที่เรามี ก็ทำให้เรามองเห็นจุดเริ่มต้นของเรื่องราวของดาวดวงอื่นบ้าง นักวิทยาศาสตร์ของนาซาเผยว่า ดาวบางดวงในภาพ “โร โอฟิวคี” แสดงถึงเงาซึ่งบ่งชี้ถึงจานฝุ่นก๊าซที่ให้กำเนิดดาวเคราะห์ บริเวณนี้มีดาวฤกษ์อายุน้อยประมาณ 50 ดวง ทั้งหมดมีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์หรือเล็กกว่า ขณะเดียวกันในภาพยังปรากฏลำโมเลกุลไฮโดรเจน 2 ขั้วสีแดงขนาดใหญ่ เกิดขึ้นเมื่อดาวฤกษ์ดวงหนึ่งระเบิดทะลุฝุ่นคอสมิกที่ห่อหุ้มออกมา และยิงลำก๊าซพุ่งในลักษณะเป็นคู่ตรงข้ามออกสู่อวกาศ

ทั้งนี้ ในเวลาเพียง 1 ปี กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ได้เปลี่ยนมุมมองของมนุษยชาติที่มีต่อจักรวาล ทำให้เรามองผ่านเข้าไปในเมฆฝุ่นก๊าซและเห็นแสงจากพื้นที่อันห่างไกลของจักรวาลได้ ซึ่งภาพใหม่ทุกภาพคือการค้นพบครั้งใหม่ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกสามารถตั้งคำถามและไขคำตอบที่ไม่เคยคาดฝันมาก่อน

การก่อตัวของดาวฤกษ์คืออะไร

การก่อตัวของดาวฤกษ์ คือกระบวนการที่ส่วนหนาแน่นมากๆ ในเมฆโมเลกุลเกิดการยุบตัวลงกลายเป็นลูกกลมพลาสมาเพื่อก่อตัวขึ้นเป็นดาวฤกษ์ ในฐานะสาขาหนึ่งในการศึกษาดาราศาสตร์ การก่อตัวของดาวฤกษ์ยังรวมไปถึงการศึกษาสสารระหว่างดาวและเมฆโมเลกุลยักษ์ ในฐานที่เป็นสื่อกลางในกระบวนการก่อตัวของดาว และการศึกษาวัตถุดาวฤกษ์อายุน้อยและการก่อตัวของดาวเคราะห์ด้วย ทฤษฎีการก่อตัวของดาวฤกษ์นอกจากศึกษาเกี่ยวกับการกำเนิดดาวฤกษ์เดี่ยวแล้ว ยังรวมไปถึงการศึกษาทางสถิติเกี่ยวกับดาวคู่และฟังก์ชันมวลตั้งต้น

แหล่งกำเนิดดาวฤกษ์คืออะไร

แหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ มีดังนี้

• เมฆระหว่างดาว

ในดาราจักรชนิดก้นหอยเหมือนอย่างทางช้างเผือกนี้มีดาวฤกษ์ ซากดาวฤกษ์ สสารระหว่างดาว และฝุ่นมากมาย แก๊สส่วนที่เหลืออยู่โดยมากเป็นฮีเลียม ซึ่งในบรรดาสสารนี้มีองค์ประกอบเคมีล้วนไปด้วยธาตุหนัก ซึ่งถูกสร้างขึ้นจากดวงดาวหลังจากที่มันผ่านพ้นจุดจบในแถบลำดับหลัก ส่วนที่มีความหนาแน่นสูงกว่าส่วนอื่นๆ ในสสารระหว่างดาว จะรวมตัวกันเป็นกลุ่มเมฆ หรือ เนบิวลา อันเป็นบริเวณที่ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นส่วนดาราจักรชนิดรีจะสูญเสียส่วนประกอบที่เย็นภายในสสารระหว่างดาวไปเป็นเวลานานนับพันล้านปีแล้ว ทำให้ดาราจักรเหล่านั้นไม่อาจมีกลุ่มเมฆเนบิวลาได้นอกจากจะไปรวมตัวเข้ากับดาราจักรอื่น

ภายในเนบิวลาที่หนาแน่นมากๆ นี้เองเป็นที่ซึ่งดาวฤกษ์ถือกำเนิดขึ้น ไฮโดรเจนจำนวนมากอยู่ในรูปแบบโมเลกุล (H₂) ดังนั้นเมฆเนบิวลาเหล่านี้จึงถูกเรียกว่าเมฆโมเลกุลเมฆที่ใหญ่มากๆ เรียกว่า เมฆโมเลกุลยักษ์ ซึ่งมีความหนาแน่นประมาณ 100 อนุภาคต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เส้นผ่านศูนย์กลางราว 100 ปีแสง มวลขนาด 6 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์มวลประมารครึ่งหนึ่งของมวลในดาราจักรทั้งหมดพบอยู่ในเมฆโมเลกุลเหล่านี้ในทางช้างเผือกมีเมฆโมเลกุลอยู่ประมาณ 6,000 กลุ่ม มวลรวมมากกว่า 100,000 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ เนบิวลาที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ของเราที่สุดซึ่งมีดาวฤกษ์ขนาดใหญ่กำลังก่อตัวอยู่ คือเนบิวลานายพราน

• การยุบตัวของเมฆ

เมฆแก๊สระหว่างดาวจะดำรงสภาวะสมดุลอุทกสถิตเอาไว้ได้ตราบที่พลังงานจลน์ของแรงดันแก๊สภายในยังสมดุลกับพลังงานศักย์ของแรงโน้มถ่วงภายใน ถ้าเมฆมีมวลมากพอจนกระทั่งแรงดันแก๊สไม่สามารถจะรองรับเอาไว้ได้อีก กลุ่มเมฆก็จะยุบตัวลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง มวลสูงสุดที่กลุ่มเมฆจะยุบตัวลงนี้เรียกว่า มวลของฌ็อง (Jeans mass) ซึ่งมีค่าขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความหนาแน่นของเมฆ โดยทั่วไปมีค่าหลายพันถึงหลายแสนเท่าของมวลดวงอาทิตย์ ค่านี้สอดคล้องกับค่าเฉลี่ยมวลของกระจุกดาวเปิด ซึ่งเป็นผลลัพธ์สุดท้ายจากกลุ่มเมฆที่ยุบตัวนี้

วิวัฒนาการของดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์ในกาแล็กซี เกิดจากการยุบตัวของเนบิวลา เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของเนบิวลาเอง ในขณะที่แก๊สยุบตัว จะเกิดความดันและความร้อนสูง กลายเป็นดาวฤกษ์ก่อนเกิด และกลายเป็นดาวฤกษ์ในที่สุด วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ ขึ้นอยู่กับมวลของดาวฤกษ์ก่อนเกิด และจะจบชีวิตลงด้วยการระเบิดที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา ก่อนจะกลายเป็นดาวยักษ์แดง และดาวแคระขาวในที่สุด

• ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย มีแสงสว่างไม่มาก ใช้เชื้อเพลิงน้อย จึงมีช่วงชีวิตที่ยาว และจบชีวิตด้วยการไม่ระเบิด เช่น ดวงอาทิตย์จะจบชีวิตลงด้วยการเป็นดาวแคระขาว
• ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่มีมวลมาก มีแสงสว่างมาก จะใช้เชื้อเพลิงอย่างสิ้นเปลืองในอัตราที่สูงมาก จึงมีช่วงชีวิตที่สั้นกว่า และจบชีวิตด้วยการระเบิดอย่างรุนแรง ที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา
• ดาวฤกษ์ที่กำเนิดจากดาวฤกษ์ก่อนเกิด ที่มีมวลขนาดเดียวกัน จะมีการวิวัฒนาการเหมือนกัน เช่น ดาวฤกษ์ที่มีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ จะมีช่วงชีวิต และการเปลี่ยนแปลงแบบเดียวกับดวงอาทิตย์

จุดจบของดาวฤกษ์ ที่มีมวลตั้งต้นมากกว่า 9 เท่าของดวงอาทิตย์คือ การระเบิดที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา แรงโน้มถ่วงจะทำให้ดาวยุบตัวลง กลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ การระเบิดนี้สามารถทำให้เกิดธาตุชนิดต่างๆ เช่น ดีบุก ตะกั่ว ยูเรเนียม ทองคำได้ ซึ่งหลังจากการระเบิด ธาตุเหล่านี้จะกระจายออกสู่อวกาศ กลายเป็นส่วนประกอบของเนบิวลารุ่นใหม่

ระบบสุริยะเกิดจากเนบิวลารุ่นใหม่ ซึ่งเกิดจากการระเบิดของดาวยักษ์ในยุคก่อน จึงสามารถค้นพบธาตุดังกล่าวในดวงอาทิตย์ และดาวบริวารของดวงอาทิตย์ รวมถึงโลกที่เป็นที่อยู่อาศัยของมนุษย์และสิ่งมีชีวิต ซึ่งก็เป็นหนึ่งในดาวบริวารของดวงอาทิตย์เช่นกัน ดังนั้น เนบิวลา ดาวฤกษ์ การระเบิดของดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ โลกของเรา และสิ่งมีชีวิตบนโลก จึงมีความสัมพันธ์กัน

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่นักดาราศาสตร์นิยมศึกษา เนื่องจากอยู่ใกล้โลกมากที่สุด ดวงอาทิตย์เกิดจากการยุบรวมตัว ทำให้ความดันของเนบิวลาเพิ่มขึ้น ส่งผลให้อุณหภูมิภายในเนบิวลาสูงขึ้นด้วย เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นมาก เนบิวลาจะกลายเป็นดวงอาทิตย์ก่อนเกิด เมื่อแรงโน้มถ่วงมากกว่าแรงดัน ดวงอาทิตย์ก่อนเกิดจึงยุบตัวลงต่อ อุณหภูมิสูงมากขึ้น ทำให้เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่แก่น และเป็นแหล่งพลังงานของดวงอาทิตย์ก่อนเกิด ซี่งกลายเป็นดวงอาทิตย์ในท้ายที่สุด

ในอนาคตอีกประมาณ 5,000 ล้านปี เมื่อธาตุไฮโดรเจน ที่เป็นเชื้อเพลิงของดวงอาทิตย์น้อยลง ดวงอาทิตย์จะขยายตัวมีขนาดใหญ่ขึ้นเป็น 100 เท่าของขนาดปัจจุบัน ทำให้ดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิผิวลดลง สีจึงเปลี่ยนจากสีเหลืองเป็นสีแดง กลายเป็นดาวฤกษ์สีแดงขนาดใหญ่มาก เรียกว่า ดาวยักษ์แดง หลังจากนั้น ดวงอาทิตย์จะยุบตัวลงกลายเป็นดาวแคระขาว หรือประมาณ 1 ใน 100 เท่าของดวงอาทิตย์ในปัจจุบัน ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อโลกดังนี้

• ผิวโลกจะร้อนขึ้นมากจนสิ่งมีชีวิตไม่อาจอาศัยอยู่ได้
• น้ำบนผิวโลกอาจจะระเหยไปจนหมด
• หากดาวยักษ์แดงมีขนาดใหญ่ถึงวงโคจรของโลก จะทำให้โลกถูกทำลาย หรืออาจถูกหลอมละลายไป