กำเนิดดาวดวงแรกไม่ได้โดดเดี่ยว แต่มีพี่น้องมากมาย

ดาวดวงแรกที่กำเนิดขึ้นในเอกภพ ไม่ได้โดดเดี่ยวอย่างที่เราเคยเข้าใจ ผลจากการศึกษาล่าสุดพบว่า ในยุคแรกเริ่มนั้น น่าจะมีดวงดาวเกิดขึ้นมากมาย เมื่อแถบจานก๊าซที่อยู่รอบๆ ได้แตกกระจายระหว่างก่อเกิดดวงดาว และได้ให้กำเนิดดาวพี่น้องจากเศษซากที่แตกกระจายนั้น

ข้อมูลล่าสุดที่เผยออกมานี้ ไซน์เดลีระบุว่า เป็นผลจากการศึกษาโดยใช้แบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ ด้วยความร่วมมือของนักวิจัยจากศูนย์ดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์ก (Heidelberg University) ในสหรัฐฯ ร่วมกับคณะจากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์มักซ์พลังก์ (Max Planck Institute for Astrophysics) ในเยอรมนี และมหาวิทยาลัยเท็กซัสออสติน (University of Texas at Austin) ในสหรัฐฯ ได้เผยให้เห็นผลคำนวณการก่อตัวของดาวดวงแรกหลังระเบิดบิกแบง (Big Bang) ในรูปแบบใหม่ และได้เผยแพร่ลงวารสารไซน์ (Science)

ดวงดาวทั้งหลายมีวิวัฒนาการขึ้นมาจากเมฆก๊าซอวกาศ ที่มีการปะทะรุนแรงและยุ่งเหยิงระหว่างแรงโน้มถ่วงและความดันภายในของก๊าซ ความหนาแน่นของก๊าซเองเพิ่มขึ้นตามแรงโน้มถ่วงของตัวเอง ซึ่งเป็นเหตุให้ก๊าซร้อนขึ้น ตามมาด้วยความดันที่เพิ่มขึ้น และกระบวนการบีบอัดจนก๊าซนั้นอยู่นิ่ง หากก๊าซนั้นขจัดพลังงานเชิงความร้อนออกไป การบีบอัดก็จะเกิดขึ้นต่อไปได้ และดาวดวงใหม่ก็จะกำเนิดขึ้นมา

กระบวนการเย็นตัวนี้ จะได้ผลดีเฉพาะเมื่อก๊าซนั้นมีองค์ประกอบเคมีอย่างคาร์บอนหรือออกซิเจน การก่อตัวในรูปแบบนี้โดยปกติจะให้มวลต่ำ อย่างดวงอาทิตย์ของเราเป็นต้น หากแต่เอกภพในยุคแรกเริ่มนั้น ยังไม่มีธาตุเหล่านี้อุบัติขึ้น ดังนั้น ก๊าซอวกาศในยุคก่อเกิดนั้นจึงเย็นตัวได้ไม่มากนัก ซึ่งสอดคล้องกับแบบจำลองทางทฤษฎีส่วนใหญ่ที่คาดการณ์ว่า มวลของดาวในยุคเริ่มต้นนั้นน่าจะมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราเป็นร้อยเท่า

ดร.พอล คลาร์ค (Dr.Paul Clark) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ของไฮเดลเบิร์ก และคณะได้ร่วมกันค้นหาความจริงในกระบวนการดังกล่าว โดยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่มีความละเอียดสูง การค้นพบของพวกเขาชี้ว่า เราต้องกลับมาทบทวนพื้นฐานเกี่ยวกับเอกภพในยุคเริ่มต้นว่า ไม่ได้มีเพียงประชากรดวงดาวขนาดใหญ่ที่อยู่อย่างโดดเดี่ยวเท่านั้น

เหตุผลคือฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังสิ่งที่เรียกว่าแถบจาน ที่เป็นส่วนปรพกอบในการเกิดของดาวยุคแรกๆ ก๊าซรอบดาวเกิดใหม่ที่กำลังหมุน ไม่อาจตกเข้าสู่ดวงดาวได้ตรงๆ แต่ได้ก่อให้เกิดโครงการคล้ายแถบจาน มีเพียงการเสียดสีภายในเท่านั้น ที่ทำให้ก๊าซไหลเข้าสู่ดวงดาวได้ หากมีมวลมากขึ้นตกเข้าสู่แถบจานนี้ก็จะสามารถขนถ่ายสู่ภายในได้ และกลายเป็นว่าเกิดการไม่เสถียรและแตกกระจายเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ดังนั้นแทนที่ก่อเกิดดวงดาวเพียงดวงเดียวที่ใจกลางก็กลายเป็นกลุ่มดาวจำนวนมากก่อตัวขึ้นมาแทน และระยะห่างระหว่างดาวบางดวงยังใกล้กันมากพอๆ กับระยะทางระหว่างโลกและดวงอาทิตย์

ตามข้อมูลของ ดร.คลาร์คนี้ ได้เป็นประตูสู่หนทางใหม่ๆ ในการตรวจหาดาวดวงแรกในเอกภพ ในระยะสุดท้ายของดวงดาวเหล่านี้นั้น ระบบดาวคู่หรือระบบหลายดวงจะผลิตการระเบิดรังสีเอกซ์หรือรังสีแกมมาที่รุนแรงออกมา ดังนั้น ปฏิบัติการอวกาศในอนาคตจึงวางแผนที่จะติดตามหาการระเบิดนี้จากเอกภพในยุคต้นๆ นอกจากนี้ยังอาจเข้าใจได้ว่าดาวบางดวงในยุคแรกๆ นั้นอาจถูกขว้างออกมาจากกลุ่มผ่านการชนกับดาวเพื่อนบ้านก่อนที่ดาวเหล่านั้นจะมีโอกาสได้สะสมมวลมากๆ ต่างจากดาวมวลมากที่มีอายุสั้น สำหรับดาวมวลน้อยนั้นอาจจะอยู่รอดได้หลายพันล้านปี

“ช่างน่าทึ่ง ดาวมวลน้อยในยุคเริ่มต้น อาจยังอยู่รอดมาถึงทุกวันนี้ ให้เราได้พิสูจน์ระยะแรกสุดของการก่อตัวดวงดาวและกาแลกซีจากสวนอวกาศหลังบ้านของเราเอง” ดร.คลาร์คกล่าว

สำหรับทีมวิจัยที่ร่วมศึกษาครั้งนี้ได้แก่ ดร.ไซมอน กลอฟเวอร์ (Dr.Simon Glover) ดร.โรวัน สมิธ (Dr.Rowan Smith) และ ดร.พอล คลาร์ค (Dr.Paul Clark) จากกลุ่มวิจัยการก่อตัวของดวงดาวของศูนย์ดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์ก ที่มี ศ.ดร.ราล์ฟ เคลสเซน (Prof. Dr. Ralf Klessen) เป็นหัวหน้าศูนย์ ในงานวิจัยนี้ยังมี ดร.โธมัส ไกร์ฟ (Dr.Thomas Greif) จากสถาบันฟิสิกส์ดาราศสตร์มักซ์พลังก์ และ ศ.ดร.วอลเกอร์ บรอมม์ (Prof.Dr.Volker Bromm) จากมหาวิทยาลัยเท็กซัส.