สายสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการถูกนำมาใช้กับดวงดาวเหมือนกัน



ดาวแต่ละดวงนั้นมันก็มีที่มาเหมือนกับคนเรา มีครอบครัว มีเชื้อสายวงศ์ตระกูลเหมือนกัน เรื่องราวของดาวแต่ละดวงที่ถูกถักทอไว้ด้วยสายใยของแรงโน้มถ่วง หากจะนำมาเล่าให้ครบทุกดวงก็คงจะไม่หมดง่าย ๆ การลำดับวงศ์ตระกูลของดวงดาวเก็บไว้ก็เป็นเรื่องที่น่าสนใจไม่น้อยเลยทีเดียว

มีนักดาราศาสตร์มากมายหลายคนพยายามทำการศึกษา ค้นคว้าข้อมูลของดวงดาวแต่ละดวงที่ปรากฎอยู่บนท้องฟ้า เพื่อประโยชน์ทางด้านวิทยาการและข้อมูลใหม่ ๆ ที่กำลังรอการพิสูจน์ความจริง ทำให้เรารู้จักเกี่ยวกับเครือญาติของเรามากขึ้น เพื่อนร่วมบ้านของเรา หรือเพื่อนที่อยู่ห่างไกลออกไปลิบตา และยังมีนักดาราศาสตร์ที่พยายามสร้างแผนผังวงศ์ตระกูลดวงดาวทั้งหมดของบ้านช้างเผือกอยู่ด้วย

กำเนิดผังวงศ์ตระกูลแห่งบ้านช้างเผือก

ย้อนไปเมื่อปี 1859 นักวิทยาศาสตร์ชีววิทยาชื่อดัง Charles Darwin ได้เผยแพร่ทฤษฎีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตของเขาว่า ทุกรูปแบบของชีวิตได้สืบเชื้อสายมาจากบรรพบุรุษเดียวกัน ทำการปฏิวัติความเชื่อเดิม ๆ เกี่ยวกับที่มาของสิ่งมีชีวิต และเสนอทฤษฎีซึ่งเป็นทั้งรากฐานของทฤษฎีวิวัฒนาการสมัยใหม่ และหลักการพื้นฐานของกลไกการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (natural selection) ซึ่งทฤษฎีนี้ได้บอกถึงชีววิทยาวิวัฒนาการตั้งแต่นั้นมา และรอให้นักดาราศาสตร์มาเก็บเอาไปใช้เชื่อมโยงดวงดาวไว้ด้วยกัน

Charles Darwin นักวิทยาศาสตร์ผู้สร้างความเข้าใจด้านสิ่งมีชีวิต ที่มา – History.com

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ วัย 36 ปี Paula Jofré ได้ศึกษาเกี่ยวกับชีวิตและประวัติของดาวฤกษ์ในทางช้างเผือก เธอวัดความยาวคลื่นของแสงที่ดาวปล่อยออกมาเพื่อตรวจสอบว่ามีองค์ประกอบทางเคมีของธาตุใด และมีในสัดส่วนเท่าไหร เธอยังใช้กระบวนการทางชีววิทยาเพื่อติดตามวิวัฒนาการของดาวฤกษ์แต่ละดวง เหมือนกับนักโบราณคดีที่ตรวจสอบ DNA จากโครงกระดูกของมนุษย์โบราณเพื่อที่จะค้นหาประวัติศาสตร์ของประชากรนั้น

คุณ Paula Jofré ที่ได้รับการกล่าวขานว่าเป็นนักดาราศาสตร์รุ่นใหม่ที่มีผลงานน่าจับตามอง จากเว็บ Science News ที่มา – Twitter @MarcaChile

กระบวนการทางชีววิทยาที่ Jofré ได้เลือกมาใช้นั้นก็คือ สายสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการ (evolutionary tree) ของคุณ Charles Darwin นั้นแหละ เธอได้แนวคิดนี้มาจากการประชุม ณ มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ที่จัดขึ้นโดยนักศึกษาประวัติศาสตร์ศิลปะ เธอได้พบกับนักมานุษยวิทยาและได้ทราบข้อมูลเรื่อง Evolutionary tree ซึ่งสามารถเชื่อมความสัมพันธ์ระหว่างสมาชิกของแต่ละสปีชีส์ในแต่ละช่วงเวลาที่ผ่านมาได้ และในตอนนี้เองเธอก็เกิดแนวคิดที่จะใช้แนวคิดนี้ไปประยุกต์ใช้กับวิชาดาราศาสตร์ฟิสิกส์

แผนผังลำดับวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ในทางช้างเผือก โดย Paula Jofré ที่มา P. Jofré et al/Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2017

ทีมของ Jofré ได้เลือกดาวฤกษ์ที่จะศึกษาทั้งหมด 22 ดวงเพื่อที่จะศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของดาว จากข้อมูลที่ได้จากสเปกตรัมความละเอียดสูงบนพื้นดินที่ถ่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ทางตอนเหนือของประเทศชิลี และพบว่าพวกเขาสามารถจำแนกได้เป็น 4 กลุ่มใหญ่ ๆ นั้นก็คือ

  • กลุ่มดาวฤกษ์วัยเด็ก บริเวณ Thin disk ของกาแล็กซีทางช้างเผือก ใช้เป็นเส้นสีแดง
  • กลุ่มดาวฤกษ์วัยรุ่น บริเวณ Thick disk ของกาแล็กซีทางช้างเผือก ใช้เป็นเส้นสีฟ้า
  • กลุ่มดาวฤกษ์วัยชรา ใช้เป็นเส้นสีน้ำเงิน
  • กลุ่มที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน และต้องการข้อมูลเพิ่มเติม ใช้เส้นสีดำ

สายสัมพันธ์ของครอบครัว

แต่ด้วยความเป็นดาวฤกษ์ที่ไม่ได้เกิดมาจากท้องแม่หรือมาจากสเปิร์มของพ่อแบบมนุษย์เรา ทำให้การลำดับญาติพี่น้อง ครอบครัวของดาวฤกษ์แต่ละดวงจะแปลกหูแปลกตาไปจากเดิม ดาวฤกษ์แต่ละดวงมีการเกิดและการดับ สลายไป พอมันสลายตัวมันจะส่งต่อธาตุทางเคมีต่าง ๆ ออกไป เช่นคาร์บอน ไฮโดรเจน ฮีเลียมหรือเหล็ก ดาวฤกษ์รุ่นต่อมาก็เกิดจากการยุบรวมของเหล่าฝุ่น แก๊สที่มีธาตุต่าง ๆ ที่ถูกส่งต่อมารุ่นสู่รุ่น นั้นแหละทำให้ครอบครัวของดาวฤกษ์เกิดขึ้นได้

IRAS 14568-6304 ที่มา – R. Sahai, NASA JPL/ Serge Meunier

ดาวฤกษ์ที่มาจากกลุ่มแก๊สหรือฝุ่นเดียวกัน ก็ควรจะมีส่วนประกอบทางเคมีที่เกือบจะเหมือนกัน เหมือนกับหลักของชีววิทยาที่ครอบครัวเดียวกัน พ่อและลูกจะมีบางส่วนของ DNA ที่คล้าย ๆ กัน และอีกส่วนก็จะเหมือนแม่ ด้วยความคิดนี้ทำให้ Jofré และทีมวิจัยจึงได้สร้างแผนภูมิต้นไม้สามแขนงแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ของดาวฤกษ์ 22 ดวง ซึ่งเป็นพี่น้องของดวงอาทิตย์ และได้ตีพิมพ์ลงในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ปี 2017

ซากของ SN 1987 ที่มา – ESO / L. Calçada

ตอนนี้ความยากลำบากในกระบวนการชีววิทยา ดาราศาสตร์ได้รับการปรับเปลี่ยนให้ทำได้ง่ายขึ้น โดย Jofré เธอและทีมงานหวังว่าวิธีนี้จะสามารถนำมาปรับใช้กับดาวฤกษ์อื่น ๆ ได้ ด้วยการใช้ตัวอย่างที่ใหญ่กว่านี้ วันข้างหน้าอาจช่วยทำให้นักดาราศาสตร์พบวงศ์ตระกูลของดาวฤกษ์ทั้งหมดที่อยู่ในทางช้างเผือก ซึ่งจะทำให้เราเข้าใจในเรื่องของการกำเนิกกาแล็กซีมากขึ้นไปกว่านี้ด้วย

 

อ้างอิง

Mapping the family tree of stars | University of Cambridge

Paula Jofré makes stellar connections | ScienceNews

Galactica stellaris: Astronomers Build a Family Tree for the Milky Way’s Stars | Scientific American