เพลงกล่อมเด็กอย่าง Twinkle, twinkle, little star แท้จริงแล้วไม่ได้ตรงกับความเป็นจริงเลยสักนิด โดยหากต้องการทำให้เพลงดังกล่าวมีข้อมูลสอดคล้องกับหลักวิทยาศาสตร์ เราจำเป็นต้องร้องว่า “Emit, emit, gigantic ball of gas” ทว่าการร้องให้ตรงกับวิทยาศาสตร์ ทำนองและความเพลิดเพลินจะหายไปนี่สิ..

ดาว คือวัตถุที่อยู่บนท้องฟ้าซึ่งส่วนใหญ่ประกอบไปด้วยก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียมที่ผลิตแสงและความร้อนจากการหลอมนิวเคลียร์ (Nuclear Fusion) ซึ่งเป็นกระบวนการภายในแกนของดาว นอกจากดวงอาทิตย์ที่เรารู้จักกันเป็นอย่างดีแล้ว จุดแสงเล็กๆ ที่พวกเราเห็นกันทุกวันบนท้องฟ้าล้วนแต่มีระยะทางที่อยู่ห่างจากโลกของเรากว่าหลายปีแสง เป็นเรื่องที่ยากมากหากจะบอกได้ว่าดวงทั้งหมดในจักรวาลมีทั้งหมดกี่ดวง แต่เหล่านักดาราศาสตร์ต่างคาดการณ์ว่าดาวมีทั้งหมดกว่า 3 แสนล้านดวงเลยทีเดียว เฉพาะแค่ในดาราจักรทางช้างเผือกของเราเท่านั้น

จะไปเป็นดาวโดดเด่นบนฟากฟ้า

อายุขัยของดาวฤกษ์มีมากถึงกว่าพันล้านปี เป็นที่ทราบกันอย่างกว้างขวางอยู่แล้วว่า ยิ่งดาวฤกษ์มีขนาดใหญ่มากเท่าไร อายุขัยของมันก็จะยิ่งสั้นลงเท่านั้น

การกำเนิดของดาวฤกษ์เกิดมาจากพายุฝุ่นไฮโดรเจนที่มีชื่อเรียกว่า เนบิวลา ระยะเวลาของมันกินเวลานานกว่าหลายพันปี แรงโน้มถ่วงจะทำให้กลุ่มสสารหนาแน่นจำนวนมากในเนบิวลายุบตัวลงเนื่องจากน้ำหนักของตัวเอง ระยะเริ่มต้นของดาวฤกษ์เรียกว่า ดาวฤกษ์ก่อนเกิด (Protostar) และเนื่องจากฝุ่นภายในเนบิวลามีความหนาแน่นทำให้พวกมันถูกบดบัง จึงเป็นเรื่องยากสำหรับนักดาราศาสตร์ที่จะสามารถตรวจพบดาวฤกษ์ก่อนเกิดได้

หลายล้านปีต่อมา เมื่ออุณหภูมิในแกนกลางขยับขึ้นสูงไปแตะหลัก 15 ล้านองศาเซลเซียส การหลอมนิวเคลียร์ ก็ได้ถือกำเนิด ส่งผลให้แกนกลางมีความร้อนมากยิ่งขึ้น นำไปสู่ขั้นตอนต่อไปและเป็นขั้นตอนที่ยาวนานที่สุดของดาวฤกษ์ ซึ่งเป็นช่วงที่เรียกว่า แถบกระบวนการหลัก (Main Sequence)

ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ในดาราจักรทางช้างเผือก รวมไปถึงดวงอาทิตย์ มีอายุอยู่ในช่วงแถบกระบวนการหลัก ดาวเหล่านั้นจัดอยู่ในสถานะเสถียรจากปรากฏการณ์การหลอมนิวเคลียร์ ซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมและแผ่รังสีเอกซ์ กระบวนการนี้จะปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาล ทำให้ดาวฤกษ์คงความร้อนและส่องแสงได้อย่างเจิดจ้า

ส่องประกายระยิบระยับ

ดาวฤกษ์บางดวงจะส่องแสงสว่างกว่าดวงอื่น ความสว่างเป็นปัจจัยหนึ่งของการผลิตพลังงานของดาวเหล่านั้น และระยะห่างว่าไกลจากโลกมากแค่ไหน นอกจากนี้ดาวฤกษ์ยังมีสีที่แตกต่างกันออกไปอีกด้วยเนื่องจากอุณหภูมิของแต่ละดวงอยู่ในจำนวนที่ไม่เท่ากัน ดาวร้อนจะปรากฏในแสงเฉดสีขาวหรือไม่ก็น้ำเงิน ขณะที่ดาวที่เย็นกว่าจะมีลักษณะเฉดสีส้มไม่ก็แดง

โดยการคาดการณ์ตัวแปรเหล่านี้และอื่นๆ บนกราฟที่เรียกว่าแผนภาพ Hertzsprung-Russell นักดาราศาสตร์สามารถจำแนกดาวฤกษ์ออกเป็นกลุ่มได้ ว่าดวงไหนอยู่ในกลุ่มแถบกระบวนการหลัก ดาวแคระขาว หรือแม้กระทั่งกลุ่มอื่นๆ อย่าง ดาวแคระ ดาวยักษ์ และดาวยักษ์ใหญ่

โดยดาวยักษ์ใหญ่อาจจะมีเส้นผ่าศูนย์กลางที่ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราอยู่เกือบพันเท่า

ดาวฤกษ์ใช้เวลากว่าร้อยละ 90 ของอายุขัยทั้งหมดอยู่ในช่วงแถบกระบวนการหลัก ปัจจุบันดวงอาทิตย์มีอายุแล้วประมาณ 4,600 ล้านปี มีขนาดจัดอยู่ในกลุ่มดาวฤกษ์แคระสีเหลือง โดยนักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่าดวงอาทิตย์จะคงอยู่ในช่วงแถบกระบวนการหลักต่อไปอีกหลายพันล้านปีเลยทีเดียว

เมื่อดาวฤกษ์ย่างเข้าใกล้ฟางเส้นสุดท้ายของชีวิต ก๊าซไฮโดรเจนส่วนใหญ่ของดาวจะถูกปรับสภาพและเปลี่ยนให้เป็นฮีเลียม โดยฮีเลียมจะจมอยู่ในแกนกลางของดาวฤกษ์ ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นสูง ส่งผลให้ก๊าซร้อนชั้นนอกขยายตัว ดาวที่มีขนาดใหญ่เช่นนี้มีชื่อเรียกว่า ดาวแดงยักษ์ อย่างไรก็ตามจุดจบของดาวฤกษ์มีได้หลายวิธี ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของดาวว่ามีขนาดใหญ่มากแค่ไหน

หลังจากนั้นดาวฤกษ์จะกลายมาเป็นดาวแคระขาว ไม่ส่องแสงและไม่ผลิตพลังงานใดๆ ทั้งสิ้น ณ จุดนี้พวกมันได้กลายเป็นดาวแคระดำเป็นที่เรียบร้อย ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้ทำการสังเกตการณ์ในจุดนี้เลย

บิ๊กแบง 

ดาวที่มีขนาดใหญ่มักจะไม่ได้มีจุดจบแบบนั้นตามเส้นทางวิวัฒนาการดาวฤกษ์ ทว่ากลับจบชีวิตลงด้วยการระเบิดตัวเอง หรือที่เรียกกันว่าซูเปอร์โนวา หายนะครั้งนี้ทิ้งเอาแกนกลางขนาดเล็กๆ ของดาวฤกษ์เอาไว้ โดยแกนกลางเหล่านั้นสามารถกลายมาเป็นดาวนิวตรอนได้ในภายหลัง หรือหากมันมีขนาดที่ใหญ่มากพอ พวกมันอาจจะกลายมาเป็นหลุมดำได้เลย

เนื่องจากซูเปอร์โนวามีรูปแบบการทำลายล้างที่สามารถคาดการณ์ล่วงหน้าได้ ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถใช้วัดระยะทางของจักรวาลและคำนวณอัตราการณ์ขยายตัว จากการส่องสว่างของการเกิดซูเปอร์โนวาในแต่ละครั้ง

ดาวกับการใช้ชีวิต

หากคุณแหงนหน้ามองดูท้องฟ้าในตอนกลางคืน คุณอาจจะเห็นดวงดาวมากมายเต็มไปหมดหรืออาจจะไม่เห็นเลยก็ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับจำนวนก้อนเมฆและสถานที่อาศัยด้วย ในหัวเมืองใหญ่ๆ มลภาวะทางแสงทำให้การดูดาวเป็นเรื่องที่ยากมากๆ ขณะเดียวกัน หากอยู่ในบริเวณชนบท การเงยหน้าดูดาวอาจมอบประสบการณ์ชีวิตอันล้ำค่าที่ไม่สามารถหาได้จากที่ไหนมาก่อน

คนในยุคโบราณ มองดูท้องฟ้าด้วยเหตุผลหลายประการ ไม่ว่าจะเป็นการติดตามฤดูกาลสำหรับการทำฟาร์ม รวมไปถึงการจัดแผนภูมิการเดินทางทะเล โดยทั้งหมดสามารถระบุได้จากการสังเกตทิศทางการเคลื่อนไหวของกลุ่มดาว

ชื่อเรียกของกลุ่มดาวส่วนใหญ่มักจะได้รับการตั้งชื่อตามบุคคลในตำนาน อย่างเช่น Cassiopeia หรือ Orion the Hunter บางดาวก็ตั้งชื่อตามรูปร่างของกลุ่มดาวว่าคล้ายคลึงกับสัตว์ชนิดใดอย่าง Ursa Minor (หมีน้อย) หรือ Canus Major (หมาใหญ่)

ทุกวันนี้นักดาราศาสตร์ใช้กลุ่มดาวเป็นแนวทางในการตั้งชื่อดาวที่ค้นพบใหม่ กลุ่มดาวยังคงทำหน้าที่เป็นเครื่องมือนำทางอยู่เฉกเช่นเดียวกับในอดีต ยกตัวอย่างเช่นทางซีกโลกเหนือ ผู้คนจะใช้ดาวเหนือเป็นจุดอ้างอิงในทางเดินทาง ขณะที่ผู้คนทางใต้ก็พึ่งพากลุ่มดาวกางเขนในเหตุผลเดียวกัน

***แปลและเรียบเรียงโดย รชตะ ปิวาวัฒนพานิช
โครงการนักศึกษาฝึกงาน กองบรรณาธิการ นิตยสารเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย

อ่านเพิ่มเติม : มาทำความรู้จักกับดาวบริวารดวงใหม่ของดาวเนปจูนอย่าง ฮิปโปแคมป์ (Hippocamp)