สรุปแล้วดวงดาวในจักรวาล อยู่เป็นคู่หรืออยู่อย่างโดดเดี่ยว



แน่นอนว่าส่วนมากแล้ว แสงที่เราเห็นจะมาจากดาวฤกษ์นับพันนับหมื่นดวงพี่ผลัดเปลี่ยนหมุมเวียนมาให้เราเห็นตามฤดูกาล ในช่วงที่เราเริ่มใช้เครื่องมือทันสมัยในการมองขึ้นไปบนท้องฟ้าไปยังดวงดาวต่าง ๆ เราเริ่มทำความเข้าใจธรรมชาติของดวงดาวเหล่านี้มากขึ้นว่าดวงดาวเหล่านี้นั้นอยู่หางออกไปไกลแค่ไหน ดวงอาทิตย์ดาวแม่ของเราเป็นเพียงหนึ่งในนับล้านดาวฤกษ์ในทางช้างเผือก ดาราจักรของเรา ความกว้างใหญ่ของดาราจักรทางช้างเผือกทำให้ดาวที่เราเห็นบนท้องฟ้าต่างเป็นดวงดาวที่อยู่ในดาราจักรทางช้างเผือกเท่านั้น อย่างไรก็ตามเราได้ค้นพบว่าดวงดาวต่าง ๆ ล้วนแต่เป็นศูนย์กลางของระบบที่เรียกว่าระบบดาวฤกษ์ (Stellar System)

ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบของเรามากที่สุดก็คือ Proxima Centauri ที่อยู่ห่างจากเราออกไป 4 ปีแสง มันแอบซ่อนอยู่ในระบบของดาวฤกษ์ที่ชื่อว่า Alpha Centuari (ประกอบไปด้วยดาวฤกษ์สองดวงคือ Alpha Centuari A และ B) โดยที่ Alpha Centuari A และ B โคจรหมุนรอบกันแบบไม่ห่างกันมากนัก และมี Proxima Centauri ห่างออกมาประมาณ 2 ล้านล้านกิโลเมตร เป็น 430 เท่าของระยะทางระหว่างดาวเนปจูนกับดวงอาทิตย์ของเรา

Proxima Centauri โคจรรอบ Alpha Centauri A และ B ซึ่งโคจรอยู่ใกล้กัน และมี Proxima Centauri โคจรอยู่ห่าง ๆ

เราสามารถใช้ความรู้ด้านแรงโน้มถ่วงของเราอธิบายได้ว่าเหตุที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะว่า Alpha Centauri A และ B เป็นดาวฤกษ์ขนาดกลาง ทั้งคู่มีขนาดพอ ๆ กับดวงอาทิตย์ของเรา เมื่อมวลสองมวลมารวมกันทำให้เกิดศูนย์รวมมวลขนาดใหญ่ และทำให้ Proxima Cenaturi สามารถรับรู้ได้ถึงแรงโน้มถ่วงนี้และโคจรรอบระบบดาวคู่ (Biniary System) ของ Alpha Cenaturi A และ B อยู่ที่ระยะห่างขนาดนั้นได้ เพราะ Proxima Cenaturi มีมวลเพียงแค่ 1 ใน 8 เท่าของดาวอาทิตย์เท่านั้น

ในปี 2016 เราจะค้นพบดาวเคราะห์คล้ายโลกโคจรอยู่ใน Proximar Centauri ชื่อว่า Proxima Centauri b หรือ Proxima b ที่นักวิทยาศาสตร์คาดว่าอยู่ในแถบ Habitat Zone ของ Proximar Centauri แต่ก็อาจจะไม่เอื้ออำนวยกับชีวิตขนาดนั้น เพราะระบบที่ซับซ้อนเช่นนี้ก็ทำให้สภาพอากาศบนดาวเปลี่ยนไปเยอะในแต่ละฤดูกาลของมัน

ภาพจำลองจากพื้นผิวของ Proximar b ดาวเคราะห์ลูกเมียน้อยที่โคจรรอบ Proximar Centauri ที่โคจรรอบ Alpha Ceentauri A และ B อีกที

เป็นเช่นนี้แล้ว ขนาดระบบดาวที่อยู่ใกล้เรามากที่สุดอย่าง Alpha Centauri ถึงอยู่กันเป็นคู่ (แถมยังมีมือที่สามอย่าง Proxima Centauri เข้ามาเอี่ยวโคจรอยู่ห่าง ๆ อีก) ช่างเป็นเรื่องน่าแปลกและบังเอิญยิ่งนักที่ดวงอาทิตย์ของเราเป็นดาวแบบเดี่ยว ไม่มีคู่เหมือน Alpha Centauri แต่จริง ๆ แล้วก็คงไม่ใช่เรื่องบังเอิญนัก แต่เป็นเหตุผลที่ทำให้ดวงอาทิตย์ของเรามี Habitat Zone ที่ชัดเจน ทำให้โลกของเราสามารถมีสิ่งมีชีวิตอยู่ได้ ไม่เหมือนกับ Proximar b

Mizar และ Alcor ที่ต่างเป็นดาวฤกษ์ Biniary ทั้งคู่ ที่มา – American Association of Variable Star Observers

ทีนี้คำถามของเราก็คือ แล้วนอกจากดวงอาทิตย์ดาวไร้คู่ กับ Alpha Centauri ครอบครัวร้าวฉานที่มีเมียน้อย (และลูกเมียน้อย) แล้ว ดาวต่าง ๆ บนท้องฟ้านั้น ความสัมพันธ์ของมันเป็นเช่นไร ดาวส่วนมากจะมีคู่หรือไม่มีคู่ หรือจะมีสามคู่สี่คู่ อะไรแบบไหนกันแน่ การศึกษาความสัมพันธ์ของดาวในระบบเริ่มต้นในปี 1650 เมื่อนักดาราศาสตร์ Giovanni Battista (ไม่เกี่ยวกับนักมวยปล้ำ) ได้ส่องกล้องโทรทรรศน์ขึ้นไปแล้วพบว่า Mizar ในกลุ่มดาวหมีใหญ่ เป็นดาวแบบคู่คือมีดาวฤกษ์สองดวง (แต่ระยะห่างของมันทำให้คนบนโลกมองเห็นว่าเป็นดาวฤกษ์ดวงเดียว) เช่นเดียวกับ Acrux ที่ก็ถูกค้นพบว่าเป็นดาวแบบคู่เหมือนกัน

การศึกษาว่าดวงดาวต่าง ๆ บนท้องฟ้าเป็นดาวเดี่ยวหรือดาวคู่ก็ถูกทำมาเรื่อย ๆ จนถึงปัจจุบัน จากที่เราสามารถสำรวจได้ด้วยตาเปล่าอย่างเดียว (ดาวที่ถูกสำรวจด้วยการมองผ่านกล้องจะเรียกว่า Visual Biniry) เรายังมีการใช้วิธีอื่น ๆ มาจำแนกอีกเช่น

  • Spectroscopic binaries เป็นการใช้เทคนิคการตรวจสอบด้วยการวิเคราะห์คลื่นแสงที่เกิดจาก Doppler effect
  • Eclipsing binaries เป็นการใช้ปรากฏการณ์อุปราคา หรือ Transisting ระหว่างดาวสองดวงที่จะทำให้ลักษณะการเปล่งแสงเปลี่ยนไป เมื่อนำมาคำนวณจะทำให้ทราบได้ว่าเป็นดาวแบบคู่
การเกิด Eclipse ของดาวฤกษ์โดยสังเกตจากแสงที่ลดลงไป ที่มา – Durham University

จากวิธีการสำรวจต่าง ๆ ทำให้เราทำความเข้าใจธรรมชาติของดาวต่าง ๆ มากขึ้นแล้วสร้างเป็นข้อมูลเชิงสถิติออกมาได้ เป็นเวลากว่า 200 ปี ที่นักดาราศาสตร์คิดว่าดาวต่าง ๆ บนท้องฟ้ากว่า 80% เป็นดาวแบบคู่หรือ Biniry แต่ข้อสรุปนี้ก็ถูกล้มล้างในปี 2005 – 2006 เมื่อมีข้อโต้แย้งว่า การจัดกลุ่มตัวอย่างสำรวจเช่นนี้นั้นอาจจะดูไม่เป็นธรรมสำหรับดาวฤกษ์ทั้งหมดที่มี เนื่องจากดาวแบบคู่นั้นแน่นอนว่าก็ต้องสว่างและตรวจสอบง่ายกว่าดาวฤกษ์รูปแบบอื่น ๆ อยู่แล้ว การสรุปว่าดาวส่วนมากเป็น Biniry จึงเป็นข้อสรุปที่ Bias เกินไป เพราะยังมีดาวฤกษ์รูปแบบอื่น ๆ เช่น ดาวฤกษ์ขนาดเล็ก หรือดาวแคระแดง (Red dwarfs) ที่น่าจะมีอยู่กว่า 85% (การประมาณการจากทฤษฏีกำเนิดดาวฤกษ์ ไม่ใช่จากข้อมูลเชิงสำรวจ) ในดาราจักรของเรา แต่ยังถูกค้นพบไม่หมด

ภาพแสดงขนาดของดาวฤกษ์ต่าง ๆ ที่บางดวงใหญ่เพียงแค่ดาวพฤหัสเท่านั้น ที่มา – MPIA/V. Joergens.

ในปี 2006 ได้มี Paper ฉบับหนึ่งในหัวข้อ Stellar Multiplicity and the Initial Mass Function: Most Stars Are Single ทำการอธิบายออกมาโดยอ้างอิงจากวิธีการตรวจสอบที่ลดความ Bias ลงแล้วพบว่าเมื่อนับรวมจากดาวที่เป็นดาวมวลน้อยแล้ว ดาวส่วนมากในดาราจักรของเราเป็นดาวแบบเดี่ยว นำไปสู่การเปลี่ยนความคิดของนักดาราศาสตร์ทั่วโลก จนในปี 2008 ได้มี Paper อีกหนึ่งฉบับในหัวข้อ A catalogue of multiplicity among bright stellar systems ที่ได้ถูกตีพิมพ์ลงใน Royal Astronomical Society ว่าด้วยข้อมูลเชิงสถิติฉบับละเอียดของดาวฤกษ์และสถานะคู่ของมัน สรุปได้ว่าจากการตรวจสอบดาวฤกษ์กว่า 4,559 ดวง (รวมดวงอาทิตย์ของเราด้วย) พบว่า 2,718 ดวงเป็นดาวแบบเดี่ยวไม่มีคู่ 1,437 ดวง เป็นดาวคู่ Biniary และ 285 ดวงเป็นดาวที่มีสามดวงขึ้นไป นอกจากนี้ดาวอื่น ๆ ยังสามารถอยู่เป็นกลุ่มครอบครัวใหญ่ได้สูงสุดถึง 7 ดวงเลยทีเดียว (คงวุ่นวายน่าดู)

ทำให้ปัจจุบันเราสามารถสรุปได้ว่าดาวฤกษ์ในทางช้างเผือกของเราหรืออย่างน้อยก็ที่อยู่ในแคตาลอกของเราในวันนี้ส่วนมากเป็นดาวแบบเดี่ยว ดาวโสด ดาวไม่มีคู่ หรืออะไรก็แล้วแต่จะเรียก แต่อย่างไรก็ตามข้อมูลนี้ก็อาจจะยังไม่ Final เสียเลยทีเดียว แต่ก็เป็นข้อมูลที่ดีที่สุดที่เรามี ณ ตอนนี้แล้ว

ภาพถ่ายจริง ๆ ของการฟอร์มตัวกันของดาวฤกษ์ 3 ดวง ถ่ายโดย Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ที่มา – ESO/NAOJ/NRAO

นอกจากนี้ยังมีข้อเสนอที่น่าสนใจในหมู่นักดาราศาสตร์ว่าครั้งหนึ่งดวงอาทิตย์ของเราก็เคยเป็นดาวคู่ และคู่ของมันชื่อ Nemesis จากหลักฐานของ Smithsonian Astrophysical Observatory ที่ว่า ดาวฤกษ์ทุกดวงล้วนเกินมาพร้อมกับคู่ของมันเอง และ Nemesis คู่ของดวงอาทิตย์เราก็แยกทางกันไปในที่สุด

กล้องโทรทรรศน์ Very Large Telescope ของ European Southern Observatory ที่มา – ESO

ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ยังคงใช้กล้องโทรทรรศน์และยานอวกาศในการค้นหาและทำแคตาลอกดาวต่าง ๆ อยู่เสมอ ๆ เพื่อเพิ่มพูนความรู้เกี่ยวกับดวงดาวที่เรามีและทำให้เราทำความเข้าใจถึงคุณค่าในตัวเราเองว่าโชคดีแค่ไหนที่เกิดมาอยู่ในระบบดาวที่แสนจะอบอุ่นและปลอดภัย เอื้ออำนวยต่อชีวิตบนดาวแม่ที่เราเรียกว่า ดวงอาทิตย์

อ้างอิง

An Earth-mass planet orbiting α Centauri B | Nature

Discovery of the spectroscopic binary nature of six southern Cepheids | Cornell University

Stellar Multiplicity and the Initial Mass Function: Most Stars Are Single | IOPscience 

A catalogue of multiplicity among bright stellar systems | Royal Astronomical Society

New evidence that all stars are born in pairs | Berkeley

Mizar — A Fresh Look at an Old Friend | skyandtelescope.com