แผ่นดินไหวบนดาวฤกษ์ และ Stellar DNA ของดาวฤกษ์ในกาแล็กซีทางช้างเผือก ข้อมูลจาก Gaia

วันที่ 13 มิถุนายน 2022 ภารกิจ Gaia ของ European Space Agency หรือ ESA พบข้อมูลของดาวฤกษ์ที่เราไม่เคยเห็นมาตรวจพบในภาพถ่ายกาแล็กซีทางช้างเผือกที่ละเอียดที่สุดเท่าที่เรามีมาก่อน เช่น แผ่นดินไหวบนดาวฤกษ์ และ Stellar DNA หรือ DNA ของดาวฤกษ์ (ที่ไม่ใช่สิ่งชีวิต)

Gaia เป็นภารกิจเพื่อสร้างแผนที่หลายมิติ (multi-dimensional map) ที่แม่นยำและละเอียดที่สุดของทางช้างเผือกเพื่อให้นักดาราศาสตร์สามารถปะติดปะต่อโครงสร้างและการวิวัฒนาการยาวนานกว่าหลายพันล้านปีของกาแล็กซีที่เรียกได้ว่าเป็นบ้านของเรา ซึ่งนี่จะช่วยให้เราเข้าใจวัฏจักรของดาวฤกษ์และกาแล็กซีของเรามากขึ้น

แผนที่หลายมิติของกาแล้กซีทางช้างเผือกจากข้อมูลของ GAIA

ใน Data Release หรือชุดข้อมูลที่ 3 ของภารกิจ Gaia นั้นเปิดเผยให้เราเห็นรายละเอียดของดาวฤกษ์กว่า 2 พันล้านดวงในกาแล้กซีทางช้างเผือกของเรา เช่น ส่วนประกอบทางเคมีของดาว อุณหภูมิดาว มวล อายุ และความเร็วเชิงรัศมีของดาว (radial velocity) ซึ่งข้อมูลเหล่านี้เราวิเคราะห์ได้มาจากข้อมูล Spectroscopy หรือการแยกสเปกครัมของดาวออกมาเป็นสีต่าง ๆ (สีรุ้ง) โดยส่วนประกอบทางเคมีแลคุณสมบัติที่แตกต่างกันจะทำให้สีที่แยกออกมาได้ใน Spectrophotometry แตกต่างกัน หรือความสว่างของดาวที่แตกต่างกันก็สามารถทำให้เรารู้ได้ว่าดาวนั้นมีอุณหภูมิประมาณเท่าใด ซึ่งนี่จะทำให้เราสามารถหาดาวที่เรียกว่า “ดาวแปรแสง” ซึ่งก็คือดาวที่มีความสว่างไม่คงที่ได้นั่นเอง

นอกจากนั้น ชุดข้อมูลนั้นยังทำให้เราค้นพบระบบดาวคู่เป็นจำนวนมาก และวัตถุระบบสุริยะอีกหลายพันวัตถุ เช่น อุกกาบาต ดาวบริวารของดาวเคราะห์ กาแล็กซีและควอซาร์อีกเป็นล้าน นอกกาแล็กซีทางช้างเผือก

วิถีโคจรของดาวเคราะห์น้อยในระบบสุริยะ – ที่มา ESA

แผ่นดินไหวบนดาวฤกษ์

หนึ่งในการค้นพบจากข้อมูลชุดนนี้โดย Gaia ก็คือ เราสามารถตรวจจับ “Starquake” หรือแผ่นดินไหวบนดาวได้ ซึ่ง Starquake เหล่านี้ไม่ใช่การสั่นไหวอย่างรุนแรงเหมือนแผ่นดินไหวบนโลกเรา แต่เป็นการเปลี่ยนรูปร่างของดาวเล็กน้อย ซึ่งจริง ๆ แล้ว Gaia ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ทำอะไรแบบนี้ด้วยซ้ำ

วิดีแสดงการสั่นไหวแบบ Nonradial บนดาวฤกษ์ – ที่มา ESA

ก่อนหน้านี้เอง Gaia สามารถตรวจจับการสั่นพ้องเชิงรัศมี (radial oscillation) ซึ่งทำให้ดาวฤกษ์นั้นพ้องตัวหรือยุบตัวเป็นครั้งคราวได้ แต่คราวนี้ Gaia สามารถตรวจจับการสั่นไหวบนดาวซึ่งมีลักษณะคล้ายสึนามิได้เพิ่มอีก ซึ่งการสั่นไหวเหล่านี้ไม่ใช่การสั่นพ้องแบบเชิงรัศมี (nonradial oscillation) มันจึงไม่ได้เปลี่ยนรูปร่างของดาวแบบมีนัยสำคัญ ทำให้มันตรวจจับได้ยากกว่าการสั่นพ้องเชิงรัศมี การสั่นพ้องเรานี้ต้องถูกเพิ่มความที่ขึ้นถึง 8.6 ล้านเท่าเพื่อให้มนุษย์สามารถได้ยินได้

โดย Gaia พบการสั่นไหวบนดาวแบบ Nonradial บนดาวหลายพันดวง ซึ่งนี่รวมถึงการสั่นไหวบนดาวที่เคยตรวจจับได้มาก่อนแล้วด้วย ตามทฤษฎีแล้ว แผ่นดินไหวบนดาวเป็นอะไรที่ไม่น่าเกิดขึ้นได้ แต่ Gaia กับตรวจพบแผ่นดินไหวเหล่านั้นได้

DNA ของดาวฤกษ์

จากชุดข้อมูลที่ Gaia ได้มานี้ เรายังพบอีกว่าส่วนประกอบทางเคมีของดาวสามารถบอกบ้านเกิดและการวิวัฒนาการของดาวได้ด้วยแผนที่ทางเคมีของกาแล็กซีกับภาพ 3 มิติในระบบสุริยะและกาแล็กซีค้างเคียงเรา คล้ายกับ DNA ของสิ่งมีชีวิตที่สามารถใช้บอกได้ว่าบรรพบุรุษของเรามีถิ่นกำเนิดมาจากไหนและเราวิวัฒนาการมาอย่างไร

ในช่วงของการเกิด Big Bang นั้น มีเพียงสสารเบาอย่าง Hydrogen และ Helium ที่ก่อตัวขึ้นเท่านั้น ส่วนสสารหนักอื่น ๆ นั้นเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นภายในดาวฤกษ์ เมื่อดาวฤกษ์ไม่เหลือเชื้อเพลิงให้เผาไหม้แล้ว มันก็จะตายลงและปลดปล่อยสสารหนักเหล่านี้ออกมาเป็นฝุ่นผงระหว่างดวงดาวที่เรียกว่า “Interstellar Medium” ก่อนที่ฝุ่นผงพวกนี้จะถูกดึงไปรวมกับดาวฤกา์ที่เกิดใหม่ หมายความว่าดาวฤกษ์บางดวงที่ประกอบไปด้วยโลหะหนักในปริมาณที่มากกว่าดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ นั้นเป็นดาวฤกษ์ที่วิวัฒนาการมาจากสสารหนัก จึงทำให้เราสามารถหาที่มาที่ไปของมันได้ คล้ายกับ DNA ที่บอกที่มาที่ไปของสิ่งมีชีวิต

วิดีโอแสดงปริมาณของโลหะหนักในดาวฤกษ์ – ที่มา ESA

ด้วย Gaia เราสามารถเห็นได้ว่าดาวดวงใดประกอบไปด้วยสสารแรกเกิดของจักรวาลหรือสสารที่มาจากดาวฤกษ์ที่ตายไปแล้วดวงอื่น ๆ อย่างดวงอาทิตย์ของเรานั้นประกอบไปด้วยสสารที่ได้มาจากดาวฤกษ์ดวงอื่นอีกที ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้กับศูนย์กลางของกาแล็กซีจะมีโลหะหนักมากกว่าดาวฤกษ์ที่อยู่รอบนอกของกาแล็กซี นอกจากนี้ เรายังสามารถรู้ได้อีกว่าดาวดวงใดมาจากกาแล็กซีอื่น หากมันมีส่วนประกอบทางเคมีที่แตกต่างจากดาวฤกษ์ในกาแล็กซีของเรา

ภาพแสดงตำแหน่งของระบบุสุริยะและความหนาแน่นของในกาแล็กซีทางช้างเผือก สีขาวไปสีเหลืองหมายถึงความหนาแน่นของดาวที่เพิ่มขึ้น – ESA

นอกจากนี้ จากชุดข้อมูลล่าสุดนั้น Gaia ค้นพบดาวแปรแสง โมเลกุลระหว่างดวงดาว ดาวเคราะห์น้อย ควอซาร์ และกาแล็กซี มากกว่า 10 ล้านวัตถุในพื้นที่รอบ ๆ เราอีกด้วย

ภาพแสดงดาวเคราะห์น้อยและทิศทางของมันในระบบสุริยา โดยบริวาณสีฟ้าและสีเขียวคือเข็มขัดดาวเคราะหืน้อย – ที่มา ESA

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

Gaia sees strange stars in most detailed Milky Way survey to date