ดารากร

โดย...วรเชษฐ์ บุญปลอด

ดวงอาทิตย์ที่เราเห็นอยู่บนท้องฟ้าเวลากลางวัน และดาวฤกษ์ทั้งหลายที่เราเห็นในเวลากลางคืน ล้วนเป็นก้อนก๊าซร้อนที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งถือได้ว่าเป็นธาตุเคมีที่พบได้ง่ายที่สุดในเอกภพ ตามทฤษฎีและแบบจำลองที่ยอมรับกันในปัจจุบัน ไฮโดรเจนและส่วนใหญ่ของฮีเลียมถูกสร้างขึ้นตั้งแต่กำเนิดเอกภพ ที่เรียกว่า บิกแบง

นอกจากธาตุทั้งสอง ในดาวยังมีธาตุที่หนักกว่า เรียกรวมๆ กันว่าโลหะ ธาตุเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นภายในดาวฤกษ์เอง เมื่อดาวมีวิวัฒนาการไปจนถึงจุดจบ ไม่ว่าจะด้วยกระบวนการของการเป็นเนบิวลาที่พบในดาวฤกษ์มวลน้อย หรือการระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาที่พบในดาวฤกษ์มวลมาก โลหะเหล่านี้จะกลายเป็นสสารที่ถูกผนวกเข้าเป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่ ดาวฤกษ์รุ่นต่อๆ มาจึงมีองค์ประกอบของโลหะเพิ่มขึ้น

จากการศึกษาสเปกตรัมของดาวฤกษ์ต่างๆ ซึ่งแสดงถึงปริมาณของโลหะ นักดาราศาสตร์จำแนกดาวออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่ ดารากร 1 (Popu lation I) และดารากร 2 (Population II) ใช้เป็นครั้งแรกโดย วาลเทอร์ บาเดอ นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมนี ซึ่งอาศัยอยู่ในสหรัฐอเมริกาในช่วง ค.ศ. 1931-1959 ดารากร 1 เป็นดาวฤกษ์รุ่นใหม่กว่าดารากร 2 ดวงอาทิตย์อยู่ในดารากร 1 มีสัดส่วนของโลหะประมาณร้อยละ 2 ขององค์ประกอบทั้งหมด ที่เหลือเป็นไฮโดรเจนและฮีเลียม

ดารากร 2 เป็นกลุ่มของดาวฤกษ์ที่มีสัดส่วนของโลหะน้อย ก่อตัวเป็นดาวฤกษ์เมื่อปริมาณของโลหะในเอกภพมีอยู่น้อยมาก อาจกำเนิดขึ้นภายในระยะเวลาน้อยกว่าหนึ่งพันล้านปีหลังบิกแบง (ปัจจุบันเอกภพมีอายุประมาณ 1.37-1.38 หมื่นล้านปี) ในดาราจักรทางช้างเผือกสามารถพบดาวฤกษ์ในดารากร 2 ได้ง่ายที่สุดในกระจุกดาวทรงกลม (กระจุกดาวที่ประกอบด้วยดาวหลายร้อยหรือหลายพันดวง เกาะกลุ่มกันให้เห็นมีรูปร่างเป็นทรงกลม) การศึกษาดาวในกระจุกดาวทรงกลมจึงเป็นหนทางหนึ่งในการศึกษาดาวที่มีอายุมาก

ปริมาณโลหะในเอกภพมีผลต่อขีดจำกัดในมวลของดาวฤกษ์ เอกภพเมื่อไม่นานหลังบิกแบงมีเพียงไฮโดรเจน ฮีเลียม และลิเทียมอีกเล็กน้อย เมื่อเอกภพขยายตัวและเย็นลง ธาตุเหล่านี้รวมกันเข้า สะสมมวลมากขึ้น จุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ใจกลางเพื่อก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ จากนั้นธาตุหนักกว่าที่นักดาราศาสตร์ เรียกว่าโลหะ ก็ถูกสร้างขึ้นในดาว เช่น คาร์บอน ออกซิเจน ไนโตรเจน เหล็ก ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิต (ตัวของเราและสรรพสิ่งจึงเป็นผลจากการก่อกำเนิดและวิวัฒนาการของดาว) เมื่อดาวตาย โลหะที่มีอยู่ก็ถูกปล่อยออกสู่อวกาศ

นักดาราศาสตร์ คาดว่า ดาวในยุคต้นๆ ของเอกภพสามารถมีมวลได้หลายร้อยเท่าของดวงอาทิตย์ เนื่องจากมีเพียงไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่ และอาจสว่างกว่าดวงอาทิตย์ได้หลายล้านเท่า แต่ในยุคหลังเมื่อโลหะในเอกภพมีเพิ่มขึ้น ดาวจะมีมวลได้มากที่สุดไม่เกิน 150 เท่าของมวลดวงอาทิตย์

ดาวกลุ่มแรกๆ ที่กำเนิดในเอกภพ ซึ่งไม่มีโลหะ หรือแทบไม่มีอยู่เลย ถูกจัดไว้ในดารากร 3 (Population III) แม้จะสว่างมากเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ที่ระยะห่างเท่ากัน แต่เราก็ยังไม่สามารถตรวจพบดาวในกลุ่มนี้ได้โดยตรง เนื่องจากมันต้องอยู่ห่างไกลจากเรามาก ซึ่งทำให้มีความสว่างน้อยตามระยะห่างจากผู้สังเกตที่เพิ่มขึ้น

ดาวดวงเดี่ยวในดารากร 3 อาจยังไม่สว่างพอที่กล้องโทรทรรศน์ในปัจจุบันจะตรวจวัดได้ แต่หากมันอยู่กันเป็นกระจุกหรือในดาราจักร มันจะมีความสว่างมาก และอาจตรวจพบได้ เดือน มิ.ย. 2558 งานวิจัยโดยทีมนักดาราศาสตร์จากโปรตุเกสและเนเธอร์แลนด์ โดยอาศัยกล้องโทรทรรศน์วีแอลทีที่หอดูดาวอีเอสโอของยุโรป รายงานการค้นพบดาราจักรที่อยู่ห่างไกลแห่งหนึ่ง ตั้งชื่อว่า ซีอาร์ 7 ย่อมาจาก COSMOS Redshift 7

เนื่องจากอยู่ในกลุ่มของดาราจักรที่สเปกตรัมมีการเลื่อนไปทางแดงสูง ซึ่งแสดงว่าเคลื่อนที่เร็วและอยู่ไกลมากตามการขยายตัวของเอกภพ นอกจากนี้คณะวิจัยยังได้รับแรงบันดาลใจจากชื่อเล่น CR7 ซึ่งมาจากอักษรตัวแรกของชื่อและนามสกุลของ คริสเตียโน โรนัลโด นักฟุตบอลชาวโปรตุเกส ผู้เล่นหมายเลข 7 ในทีมราชันชุดขาว สโมสรฟุตบอล เรอัล มาดริด ของสเปน

ซีอาร์ 7 อยู่ห่างจากโลก 1.29 หมื่นล้านปีแสง หรือเมื่อเอกภพมีอายุเพียงราว 800 ล้านปี ปรากฏอยู่ในทิศทางของกลุ่มดาวเซกซ์แทนต์ สเปกตรัมไม่พบธาตุหนักในซีอาร์ 7 จึงเป็นหลักฐานหนึ่งที่แสดงว่าดาราจักรนี้อาจมีดาวในดารากร 3

นักดาราศาสตร์มีความหวังว่าเราอาจพบดาวฤกษ์ในดารากร 3 ได้โดยตรงเป็นครั้งแรกด้วยกล้องโทรทรรศน์รุ่นใหม่ๆ อย่างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ ซึ่งมีขนาดของกระจกรับแสงใหญ่กว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์กำลังอยู่ในระหว่างการก่อสร้าง คาดว่าจะขึ้นสู่อวกาศในปี 2561 โดยถูกนำไปวางห่างจากโลก 1.5 ล้านกิโลเมตร ในทิศทางตรงข้ามกับดวงอาทิตย์