การค้นพบทางดาราศาสตร์: ดวงดาวบนฟ้ากำเนิดมาพร้อมกับ กาแล็กซี

การค้นพบทางดาราศาสตร์: ดวงดาวบนฟ้ากำเนิดมาพร้อมกับกาแล็กซี

(ภาพปก) ภาพแสดงจากข้อมูลที่รวบรวมจากยานอวกาศไกอาแสดงให้เห็นการกระจายตัวของดวงดาว 150 ล้านดวงใน กาแล็กซี ทางช้างเผือก โดยดาวสีส้มและสีเหลืองแสดงถึงความหนาแน่นของดวงดาว ขณะนี้ ทีมนักดาราศาสตร์กำลังใช้ยานอวกาศไกอาเพื่อประมาณอายุที่ชัดเจนของดวงดาวบางส่วน และปักหมุดแหล่งที่อยู่ของดาวที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยรู้จัก ภาพถ่ายโดย ESA/GAIA/DPAC, A. KHALATYAN(AIP) & STARHORSE TEAM; GALAXY MAP: NASA/JPL-CALTECH/R. HURT (SSC/CALTECH) 


พวกมันมีอายุพอๆ กับดาวที่เก่าที่สุดในจักรวาล – รายงานจากนักดาราศาสตร์

นักดาราศาสตร์ค้นพบว่า บางส่วนของดวงดาวที่ส่องประกายอยู่บนท้องฟ้าระยิบระยับในค่ำคืนนั้นเป็นวัตถุที่หลงเหลือจาก กาแล็กซี ทางช้างเผือกยุคเริ่มต้นที่เก่าแก่ที่สุด หลังจากที่ได้ก่อรูปร่างมาในช่วงเวลา 2-3 พันล้านปีของช่วงการระเบิดครั้งใหญ่ (บิ๊กแบง) โดยดวงดาวเหล่านี้ได้รวมตัวเป็นกลุ่มก้อน และในระหว่างช่วงเวลาที่ยาวนานนี้ พวกมันก็ได้เติบโตและขัดเกลาตัวเองมาเป็นกาแล็กซีทรงกังหัน อันเป็นพื้นที่ที่มนุษย์เราอาศัยอยู่ในทุกวันนี้

“ดวงดาวเหล่านี้มีอายุพอๆ กับดาวที่เก่าที่สุดในจักรวาล” Carme Gallart แห่งสถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งเกาะคานารี กล่าว โดยรายงานของเขาได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร Nature Astronomy ซึ่งเผยว่าเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ได้ปักหมุดอายุของบรรดาดวงดาวโบราณซึ่งมีอายุราวหนึ่งหมื่นถึงหนึ่งหมื่นสามพันล้านปีแล้ว

“การกำหนดประชากรของดาว (populations of stars) ที่เก่าแก่ที่สุดซึ่งได้ก่อร่างของกาแล็กซีทางช้างเผือกนั้นค่อนข้างน่าสนใจ เพราะมันจะให้แนวทางเราไปสู่อดีตของกาแล็กซีของเรา” Chris Hayes แห่งมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาครั้งนี้ กล่าว

“ประชากรดวงดาวที่เก่าแก่ที่สุดในโลกนั้นควรจะปรากฏ และเนื่องจากว่าพวกมันก็ได้รับการระบุตัวแล้ว พวกมันจะกลายเป็นเครื่องมืออันทรงพลังที่จะช่วยเชื่อมประวัติศาสตร์กาแล็กซีของเรา” Chris Hayes กล่าวเสริม

ประวัติศาสตร์ของกาแล็กซีนั้นมีการบันทึกในเรื่องของยุคสมัย องค์ประกอบต่างๆ และการตำแหน่งจัดวางดวงดาวที่มีอายุเหล่านี้ นั่นหมายความว่าสิ่งเหล่านี้ทำหน้าที่คล้ายกับเบาะแสทางโบราณคดี ยกตัวอย่างเช่น ในวิธีการศึกษาดวงดาวที่มีอายุเก่าแก่นี้ ทีมศึกษาต้องหาหลักฐานการชนกันครั้งใหญ่ในช่วงอายุแรกๆ ของกาแล็กซี

(เชิญรับชมวิดีโอ Stars 101 ที่มีเนื้อหาอธิบายเรื่องราวของดวงดาวโดยพื้นฐาน)

ราวหนึ่งหมื่นล้านปีที่แล้ว มีการชนกันของกาแล็กซีทางช้างเผือกในระยะแรกเริ่มและกาแล็กซีไกอา-เอ็นเซลาดัส (Gaia-Enceladus) ที่มีขนาดเล็กกว่า ในทุกวันนี้ จำนวนของดวงดาวสีน้ำเงินในกาแล็กซีต่างประกอบไปด้วยเศษซากที่ส่องแสงกระจัดกระจายจากส่วนประกอบหลักซึ่งได้หายไปแล้ว

โบราณคดีกาแล็กซี

Gallart และทีมงานของเธอได้ค้นพบข้อเท็จจริงนี้โดยการใช้ข้อมูลปฐมภูมิที่รวบรวมโดยดาวเทียมไกอาขององค์การอวกาศยุโรป เนื่องด้วยตำแหน่งของมันในอวกาศ ดาวเทียมไกอาได้ศึกษาบรรดาดวงดาวที่อยู่ใกล้และสว่างที่สุด และได้บันทึกข้อมูลที่ละเอียดเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวและตำแหน่งของดวงดาว

หลังจากใช้ข้อมูลระยะที่เจาะจงจากดาวเทียมไกอาของดวงดาวห้าแสนดวงที่อยู่โดยรอบ ซึ่งอยู่ในระยะ 6,500 ปีแสงจากโลก Gallart และทีมงานของเธอสามารถกำหนดระดับความเข้มข้นของแสง (luminosities) และสีของดวงดาวได้ จากตรงนั้น ทีมงานได้คำนวณอายุของดวงดาว และได้ผลลัพธ์ออกมาเป็นข้อมูลและรูปแบบที่น่าดึงดูดใจ

อธิบายให้ง่ายขึ้น ทีมงานได้ค้นพบหลักฐานว่ามีประชากรของดวงดาวสองชนิดซึ่งมีอายุที่เท่ากัน โดยแต่ละชนิดนี้มีอายุราวไม่ต่ำกว่าหนึ่งหมื่นล้านปี กลุ่มหนึ่งคือดาวแดง (redder) อีกกลุ่มหนึ่งคือ ดาวน้ำเงิน (bluer) โดยทั้งสองกลุ่มอยู่ในช่วงต้นของฮาโล (halo) กาแล็กซีทางช้างเผือก อันหมายถึงขอบเขตทรงกลมที่เป็นพื้นที่รวมกาแล็กซีทั้งหมดเข้าด้วยกัน

กาแล็กซี
กาแล็กซีอันโดรเมดา หรือที่รู้จักกันนาม เมสสิเยร์ 31 (Messier 31) กำลังเปล่งแสงในภาพถ่ายใหม่ที่ได้มาจากโครงการสำรวจ Zwicky Transient Facility (ZTF) ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ภาพถ่ายโดยZTF/D. GOLDSTEIN AND R. HURT (CALTECH)

ดาวแดงที่มีอายุมากกว่าเริ่มสร้างตัวเองในช่วงหนึ่งพันปีแรกของการดำรงอยู่ของจักรวาล โดยดาวแดงสร้างขึ้นจากแก๊ส ฝุ่นอวกาศ และโลหะที่ถูกลากเข้ามายังจักรวาลในยุคกำเนิดดวงดาว ดวงดาวเหล่านี้รวมตัวและเร่งให้เกิดเป็นกาแล็กซีทางช้างเผือกในยุคแรก

ในช่วงเวลาราวสามพันล้านปี กาแล็กซีทางช้างเผือกในช่วงแรกได้สร้างดวงอาทิตย์หลายดวงขึ้นอย่างช้าๆ เหนี่ยวนำแก๊ส และจุดไฟหลอมพลังงานนิวเคลียร์แรกเริ่ม (infant nuclear furnaces) และเมื่อราวหนึ่งหมื่นล้านปีที่แล้ว กาแล็กซีที่กำลังเติบโตนี้ได้ประสบกับกาแล็กซีเพื่อนบ้านที่มีขนาดเล็กกว่า นั่นคือดาราจักรแคระ (Dwaft Galaxy) ซึ่งประกอบไปด้วยจำนวนดวงดาวราวร้อยละ 30 เมื่อเทียบกับกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งต่อมาก็ถูกกินกลืนโดยกาแล็กซีที่มีขนาดใหญ่กว่า

ในทุกวันนี้ ดาวสีน้ำเงิน (blue star) ของกาแล็กซีที่หายไป ต่างกระจัดกระจายอยู่ตลอดกาแล็กซีทางช้างเผือก ที่ดวงดาวเหล่านี้มีส่วนประกอบของเอกลักษณ์ทางเคมี (chemical signature) ที่สามารถบอกบรรดานักดาราศาสตร์ได้ว่าดวงดาวเหล่านี้สร้างขึ้นในเขตพื้นที่ทางอวกาศที่ต่างกันและมีจำนวนของโลหะที่ต่างกัน

โดยทีมนักดาราศาสตร์ได้หาหลักฐานยืนยันว่าการชนกันของกาแล็กซีทางช้างเผือกและกาแล็กซีไกอา-เอ็นเซลาดัส ได้เปลี่ยนรูปร่างกาแล็กซีของเราไปตลอดกาล

อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีคำตอบว่าการชนกันครั้งใหญ่ดังกล่าวนี้เป็นการชนกันครั้งแรกของกาแล็กซีหรือหรือไม่ แต่ก็ชัดเจนว่าเหตุการณ์ในครั้งนี้เป็นเรื่องที่ใหญ่มาก

“เหตุการณ์ครั้งนี้น่าจะเป็นการกลืนกาแล็กซีครั้งใหญ่ที่สุดเท่าที่กาแล็กซีทางช้างเผือกประสบมา และคงไม่ใช่ครั้งที่เก่าแก่ที่สุด เป็นเพียงหนึ่งในบรรดาเหตุการณ์ที่เก่าแก่ที่สุดท่านั้น” Carme Gallart กล่าวและเสริมว่า “เราสามารถให้ภาพที่แท้จริงของการกลืนกินกาแล็กซีเนื่องจากเรารู้อายุที่ทุกทุกอย่างเกิดขึ้น และเราจะสามารถจินตนาการถึงการเรียงลำดับกาแล็กซีได้”

เรื่อง NADIA DRAKE


อ่านเพิ่มเติม ดาวฤกษ์ : ดวงดาวที่ส่องประกายประดับนภาราตรี 

ดาวฤกษ์, ดาว,

เรื่องแนะนำ

กลุ่มดาวหมีใหญ่ (Ursa Major)

กลุ่มดาวหมีใหญ่ เรื่องเล่า ตำนาน และความจริงเกี่ยวกับกลุ่มดาวที่พบเห็นได้ง่ายที่สุด กลุ่มดาวหมีใหญ่ (Ursa Major) หรือที่คนไทยรู้จักกันในนามของ “กลุ่มดาวจระเข้” เป็นกลุ่มของดาวฤกษ์ที่พบเห็นได้ง่ายที่สุดในบรรดากลุ่มดาวสากล (Constellations) ทั้ง 88 กลุ่มของโลก เนื่องจากมีขนาดใหญ่ที่สุดในกลุ่มดาวทางฝั่งซีกฟ้าเหนือและใหญ่เป็นลำดับที่ 3 ของกลุ่มดาวทั้งหมดในน่านฟ้าโลก กลุ่มดาวหมีใหญ่มีขนาดเป็นรองเพียงกลุ่มดาวงูไฮดรา (Hydra) และกลุ่มดาวหญิงพรหมจารี (Virgo) หรือกลุ่มดาวราศีกันย์ในฝั่งซีกฟ้าใต้ โดยครอบคลุมพื้นที่ราว 1,280 ตารางองศา หรือคิดเป็นร้อยละ 3.10 ของทรงกลมท้องฟ้า (Celestial sphere) ทั้งหมด นอกจากนี้ กลุ่มดาวหมีใหญ่ยังเป็นกลุ่มดาวที่สามารถพบเห็นได้ตลอดทั้งปี และจะปรากฏขึ้นชัดเจนที่สุดบนท้องฟ้าช่วงค่ำในฤดูใบไม้ผลิของทางฝั่งซีกโลกเหนือ ซึ่งผู้ที่อาศัยอยู่ทางฝั่งซีกโลกใต้มีโอกาสพบเห็นกลุ่มดาวหมีใหญ่ได้เช่นเดียวกัน แต่กลุ่มดาวที่ปรากฏอาจไม่ชัดเจน หรือโดดเด่นเท่ากับการมองจากฝั่งซีกโลกเหนือ อ่านเพิ่มเติม : การกำเนิดดาวสฤกษ์ในระบบสุริยะ  องค์ประกอบของกลุ่มดาวหมีใหญ่ กลุ่มดาวหมีใหญ่เป็นกลุ่มดาวที่มีชื่อเสียงและเป็นที่รู้จักอย่างมาก เนื่องจากดาวฤกษ์ที่สว่างจ้า 7 ดวง เรียงตัวกันเป็นรูปกระบวย หรือที่เรียกกันว่า ดาวกระบวยใหญ่ (Big Dipper) เป็นส่วนหนึ่งในองค์ประกอบของกลุ่มดาว โดยที่ดาวฤกษ์ทั้ง 7 ดวงนี้ ไม่ได้เป็น […]

ไขปริศนาเลือดข้นคนจาง “ยาจีน” ลึกลับในถ้วยคือ?

ในประวัติศาสตร์ที่ผ่านมา ผู้คนในหลายวัฒนธรรมรู้จักนำประโยชน์ของสมุนไพรที่มีฤทธิ์ขับเลือด หรือฤทธิ์ระบาย มาใช้เพื่อกำจัดเด็กที่พวกเขาไม่ต้องการให้เกิดมา

โครงสร้างของโลก (Structure of the Earth)

โครงสร้างของโลก หลังการถือกำเนิดเมื่อกว่า 4,500 ล้านปีที่แล้ว โลก (Earth) ผ่านการปะทะและหลอมรวมกันของสสาร กลุ่มก๊าซ และธาตุต่างๆ มากมาย จากเศษซากการกำเนิดของดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะ จนมีมวล ขนาดและรูปร่างอย่างที่เราเห็นอยู่ในปัจจุบัน แต่ความเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงภายในดาวเคราะห์หินดวงนี้ไม่เคยหยุดนิ่ง การเปลี่ยนแปลงที่ก่อให้เกิดทั้งประโยชน์และอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ดังนั้น โครงสร้างของโลก และองค์ประกอบภายใน จึงยังคงเป็นหัวข้อสำคัญ สำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการศึกษาและทำความเข้าใจต่อดาวเคราะห์ดวงเดียวในจักรวาล ณ ขณะนี้ ที่มีปัจจัยสมบูรณ์ต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต การศึกษาโครงสร้างโลก มนุษย์ทำการศึกษาโครงสร้างภายในของโลกผ่านการสังเกต การเก็บหลักฐาน และการทดลองทางวิทยาศาสตร์มากมาย เช่น  การศึกษาผ่านหินแปลกปลอม (Xenolith) ซึ่งถูกนำพาขึ้นมาบนผิวโลกพร้อมกับลาวา จากการปะทุ หรือการระเบิดของภูเขาไฟ การขุดเจาะและการสำรวจใต้พิภพ และภายใต้พื้นดินที่ลึกลงไปนี้ องค์ประกอบบางส่วนของโลกยังคงเป็นหินหลอมเหลวอยู่ รวมถึงการศึกษาหินอุกกาบาต (Meteorite) ซึ่งเป็นวัตถุที่เหลือจากการกำเนิดของระบบสุริยะ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าส่วนหนึ่งของวัตถุก่อกำเนิดนี้ ทำให้โลกของเรามีเหล็ก (Fe) และนิกเกิล (Ni) เป็นองค์ประกอบหลัก อ่านเพิ่มเติมเรื่อง ดาวฤกษ์ นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้นำคลื่นไหวสะท้อน (Seismic waves) เพื่อศึกษาโครงสร้างภายในของโลก คลื่นไหวสะท้อน คือ คลื่นกลที่เกิดจากแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว […]

ชมแผ่นน้ำแข็งทรงกลมค่อยๆ หมุนอยู่บนผิวน้ำ

โดย ซาร่าห์ กิบเบ็นส์ ภาพที่เกิดขึ้นนี้ดูราวกับเป็นความสมบูรณ์แบบทางธรรมชาติ เมื่อแผ่นน้ำแข็งรูปทรงกลมกำลังหมุนอย่างช้าๆ บนผิวของแม่น้ำ คลิปวิดีโอนี้ถูกบันทึกไว้ในปี 2016 จากแม่น้ำใน Omsk Oblast ภูมิภาคทางตอนกลางของรัสเซีย และทางตอนเหนือของคาซัคสถาน เมื่อมองในแวบแรก แผ่นน้ำแข็งดูเหมือนว่ากำลังหยุดนิ่ง แต่หากดูให้ดีจะพบว่ามันกำลังหมุนอย่างช้าๆ และที่น่าทึ่งก็คือแผ่นน้ำแข็งรูปวงกลมนี้ถูกสร้างขึ้นอย่างสมมาตร หรือเรียกได้ว่าเป็นวงกลมที่สมบูรณ์แบบ คำบอกเล่าจากผู้ถ่ายวิดีโอ (ที่ไม่ขอเปิดเผยชื่อ) แผ่นน้ำแข็งแผ่นนี้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50 ฟุต ในรัสเซียแผ่นน้ำแข็งทรงกลมขนาดใหญ่เช่นนี้หาดูได้ยาก แต่ปรากฏการณ์ดังกล่าวไม่ใช่เรื่องผิดธรรมชาติแต่อย่างใดและแผ่นน้ำแข็งลักษณะนี้ก็มีรายงานการพบใน รัฐนอร์ทดาโกตา, วอชิงตัน และมิชิแกนเช่นกัน ทฤษฎีแรกที่เกิดจากการสังเกตแผ่นน้ำแข็งในปี 1987 และ 1994 ที่อยู่ระหว่างการไหลของแม่น้ำ อธิบายถึงสาเหตุของการเกิดลงใน Royal Meteorological Society ว่า การไหลของแม่น้ำทำให้เกิดกระแสน้ำวนขึ้น และส่งผลให้เกิดแผ่นน้ำแข็งเป็นรูปวงกลม แต่ผลการศึกษาเพิ่มเติม เมื่อเดือนมีนาคม ปีที่ผ่านมา ระบุว่าทฤษฎีนี้ไม่น่าจะเป็นไปได้เท่าไหร่ ผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ลงในวารสาร Physical Review E นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยลีแยฌ ในเบลเยียม พบว่า อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปเป็นตัวทำให้เกิดน้ำวนขึ้น โดยเกิดจากเมื่อน้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้นจะมีความหนาแน่นน้อยลงในขณะที่พื้นผิวยังคงเย็นอยู่ด้วยน้ำแข็ง จึงเกิดเป็นน้ำวนขึ้นมา ทีมนักวิจัยทดลองทฤษฎีนี้ในห้องปฏิบัติการ […]