ดวงอาทิตย์ที่ว่าใหญ่ ดูจิ๋วไปถนัดตา เมื่อเทียบกับดาว R136a1

Image # 2. 1

ดวงอาทิตย์ สีส้มเหลืองด้านล่าง เทียบกับดาว R136a1 ดวงมหึมา

 เมื่อ 20 ต.ค. บีบีซีรายงานผลการศึกษาดาราศาสตร์ที่น่าตื่นตาตื่นใจว่าดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ในระบบสุริยจักรวาลของเราที่ว่าเป็นดาวดวงใหญ่ทรงพลังนั้น หากไปเทียบกับดาวที่ชื่อ R136a1 แล้ว ดวงอาทิตย์ดูจะเล็กไปถนัดตา

ดาว R136a1 ที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเมื่อปี 2553 ประเมินว่า มีขนาดใหญ่มหึมา และมีมวลน้ำหนักราว 2 ล้านล้านล้านล้านล้าน หรือเลข 2 ที่มีเลข 0 ต่อท้าย 30 ตัว  (2,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000) กิโลกรัม ถ้าโลกเทียบได้กับคลิปกระดาษของดาวดวงนี้ ดวงอาทิตย์ก็คงเป็นได้แค่มอเตอร์ไซค์ฮาร์ลีย์-เดวิดสันคันหนึ่ง

Image # 3.

ดาวที่มีมวลขนาดมหึมา ภาพ : European Southern Observatory/M. Kornmesser/SPL)
ความมหึมาของดาวดวงนี้ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องมาทบทวนแนวคิดว่าดาวต่างๆ นั้นก่อร่างสร้างตัวขึ้นมาอย่างไร แนวคิดหนึ่งคือ ดาวต่างๆ เกิดเมื่อ 200 ล้านปีก่อน หลังปรากฏการณ์บิ๊กแบง ที่เป็นการระเบิดครั้งมโหฬารในอวกาศ อาจทำให้เกิดดาวที่มีมวลเท่ากับกลุ่มสุริยะนับแสน และเป็นกลุ่มดาวที่มีมวลมหาศาลที่สุด

คำถามต่อมาคือ เหตุใดดาว R136a1 และดาวในยุคกำเนิดจึงมีขนาดใหญ่โตเช่นนั้น มวลของดวงดวงไม่เพียงเป็นเรื่องน่าสงสัย ยังรวมถึงองค์ประกอบของดวงดาวดวงหนึ่งๆ ที่จะช่วยตัดสินได้ว่า ดาวดำรงอยู่และดับสูญไปได้อย่างไร ดาวมหึมาในกลุ่มสุริยะจำนวนหนึ่งนั้นเผาผลาญอย่างสว่างไสวและรวดเร็วมาก
ดาวดวงหนึ่งเป็นลูกไฟของก๊าซร้อน พลังมหาศาลนี้เป็นแรงโน้มถ่วงที่ดาวดำรงอยู่ได้ และทำให้แกนของดาวดวงเข้มข้นและร้อน กลายเป็นปฏิกิริยาการหลอมนิวเคลียส  การดำรงอยู่ของดาวจึงอาศัยภาวะสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงกับแรงกด กระทั่งเมื่อถึงเวลาที่หมดพลังงานแล้ว การหลอมนิวเคลียสก็หยุด ดาวจะฝืนการดับสูญไปไม่ได้

 

Image # 4.

ดวงอาทิตย์มีพลังจากปฏิกิริยาการหลอมนิวเคลียส ภาพ : Science Picture Co/SPL
ชะตาของดาวดวงหนึ่งจึงขึ้นอยู่กับการเผาผลาญพลังงานนั้นเร็วเพียงใด ดาวที่ดวงเล็กที่สุดอาจมีมวลสุริยะ 0.08 มีมวลเพียงพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาการหลอมนิวเคลียสได้ หากดวงใดเล็กกว่านี้ ก็จะเป็นเพียงลูกก๊าซเท่านั้น

แม้ว่าการประเมินขนาดมวลขั้นต่ำสุดของดาวดวงหนึ่งจะพอมองออกแล้ว แต่การประเมินมวลขั้นสูงสุดนั้นยังน่าฉงนอยู่

“นี่เป็นคำถามที่ยังคลี่คลายไม่ได้ในทางดาราฟิสิกส์” โวลเกอร์ บรอมม์ นักดาราฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยเท็กซัส ในเมืองออสติน สหรัฐอเมริกา กล่าว

ส่วนพอล ครอวเธอร์ จากมหาวิทยาลัยเชฟฟีลด์ ในอังกฤษ กล่าวว่า การที่ในช่วงสิบปีมานี้ นักดาราศาสตร์ประเมินว่า ดาวที่มีมวลระดับสูงสุดในจักรวาลปัจจุบันนั้นยังไม่เคยพบดวงใดมีมวลเกิน 150 กลุ่มดาวสุริยะ ช่วยทำให้การศึกษามีขอบเขตจำกัด ทั้งในด้านทฤษฎีและการสังเกตการณ์
การที่จะได้เห็นดาวดวงมหึมานั้นต้องอาศัยโชคเข้าข้างมากๆ เพราะดาวแบบนี้ จะมีอายุสั้นมาก อยู่ได้ไม่กี่ล้านปี  อย่างดาวน้ำหนักสูงระดับเฮฟวี่เวต อย่าง  R136a1 หาได้ยากมาก และอาจจะมีน้อยกว่าหยิบมือในทางช้างเผือก

 

Image # 5.

กลุ่มดาวธนูอุดมไปด้วยดาวหนาแน่นที่สุดในกาแล็กซีของเรา ภาพ : NASA/ESA/CC by 3.0

“คำถามสำคัญที่สุดคือ ทำไมดาวแบบนี้ถึงได้ใหญ่มหึมาได้ขนาดนั้น เป็นเรื่องยากที่จะรู้ได้จริงๆ ว่าเกิดอะไรขึ้น เพราะการฟอร์มตัวของดาวมหึมานั้นจะปกคลุมด้วยกลุ่มเมฆฝุ่นหนา แม้แต่กล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังก็ยังเผชิญปัญหาในการมองฝ่าเข้าไป” ครอวเธอร์ กล่าว

ขณะนี้เหล่านักดาราศาสตร์รอกล้องโทรทรรศน์รุ่นต่อไป เช่น กล้องเจมส์ เว็บบ์ สเปซ เทเลสโคป กล้องไจแอนต์ แมเจลแลน เทเลสโคป กล้องเหล่านี้อาจช่วยค้นพบหลุมดำที่เกิดจากดาวมวลมหึมา และอาจจะจับจังหวะในช่วงที่ดาวดับสูญไปสู่หลุมดำ