การติดตามต้นกำเนิดของธาตุและองค์ประกอบต่าง ๆ ในกาแล็กซีทางช้างเผือกเป็นเรื่องที่ท้าทาย อย่างที่นักดาราศาสตร์เคยทราบกันว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ใจกลางดาวฤกษ์ผลิตธาตุหนักจากการหลอมไฮโดรเจน สร้างธาตุวัตถุดิบที่จำเป็นต่อการสร้างดาวเคราะห์ มหาสมุทร หรือแม้กระทั่งสิ่งมีชีวิต ล่าสุดมีการวิจัยใหม่เผยว่าดาวแคระขาวอาจจะเป็นแหล่งผลิตธาตุคาร์บอนซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิต

as20200807 1 01

 

ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่มีองค์ประกอบเป็นไฮโดรเจนร้อยละ 75 ฮีเลียมร้อยละ 25 โดยเฉลี่ย และตลอดอายุของดาวฤกษ์จะหลอมรวมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม พร้อมปล่อยพลังงานออกมาหลายพันล้านปี

เมื่อไฮโดรเจนที่ใจกลางถูกเผาผลาญไปจนหมด แรงโน้มถ่วงอันมหาศาลจะทำให้ฮีเลียมเริ่มหลอมรวมไปเป็นธาตุที่หนักกว่า เป็นแหล่งพลังงานใหม่ที่ทำให้ดาวฤกษ์ยังคงส่องสว่างอยู่  จากนั้นเมื่อฮีเลียมหมดลงก็จะกลายเป็นจุดจบของดาวฤกษ์ซึ่งจะขึ้นอยู่กับมวลของดาว

สำหรับดวงอาทิตย์ของเรา การหลอมฮีเลียมที่ใจกลางจะสร้างคาร์บอนและออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งในช่วงสุดท้ายของอายุชั้นบรรยากาศเกือบทั้งหมดจะขยายออกไปรอบ ๆ เรียกว่า “เนบิวลาดาวเคราะห์ (Planetary Nebula)” และแกนกลางเหลือเพียงคาร์บอนและออกซิเจนที่นักดาราศาสตร์เรียกว่า “ดาวแคระขาว” ยิ่งดาวฤกษ์ตั้งต้นมีมวลมากเท่าไร ดาวแคระขาวก็มีขนาดใหญ่ตามไปด้วย

 

as20200807 1 02

ภาพวาดในจินตนาการของดาวแคระขาวและโครงสร้างภายใน

เครดิต: University of Warwick / Mark Garlick

 

นักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์ที่หอดูดาวเค็ก (W. M. Keck Observatory) สังเกตการณ์ดาวแคระขาวในกระจุกดาวเปิด (Open Cluster) ที่กระจายทั่วทางช้างเผือก

ผลลัพธ์โดยรวมแล้วเป็นไปตามที่คาดไว้คือ ดาวแคระขาวดวงเล็กมาจากดาวฤกษ์ดวงเล็ก และดาวแคระขาวดวงใหญ่มาจากดาวฤกษ์ขนาดใหญ่  แต่อย่างไรก็ดี เมื่อพิจารณาดาวฤกษ์มีมวลระหว่าง 1.65 ถึง 2.1 เท่าของดวงอาทิตย์ พบว่าไม่ได้เป็นไปตามแนวโน้มข้างต้น ค่ามวลที่แตกต่างไปจากแนวโน้มมากที่สุดอยู่ที่ 1.8 ถึง 1.9 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ 

ความน่าสนใจก็คือ ค่ามวลระหว่าง 1.8 ถึง 1.9 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ เป็นค่าเกณฑ์ที่ใช้จำแนกระหว่างดาวฤกษ์มวลน้อยกับดาวฤกษ์มวลปานกลาง ดังนั้น นักดาราศาสตร์จึงคาดการณ์ว่า ดาวฤกษ์ที่มีค่ามวลระหว่างนี้อาจมีกลไกบางอย่างที่คล้ายกับดาวฤกษ์มวลน้อยแต่จะแตกต่างออกไป กล่าวคือ ดาวฤกษ์จะมีการผลิตธาตุคาร์บอนออกสู่อวกาศมากกว่าดาวฤกษ์มวลน้อยทั่ว ๆ ไป ซึ่งอาจเป็นหนึ่งในแหล่งผลิตธาตุคาร์บอนสำคัญที่กระจายอยู่ทั่วทั้งกาแล็กซี

 

เรียบเรียง : วทัญญู  แพทย์วงษ์ - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ สดร.

 

อ้างอิง :

https://www.universetoday.com/146986/white-dwarfs-are-a-big-source-of-carbon-in-the-universe/#more-146986

 

| Category: ข่าวดาราศาสตร์ | Hits: 1042