ภาพอันน่าตื่นตาตื่นใจภาพนี้ ถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) เมื่อเดือนกันยายนที่ผ่านมา แสดงให้เห็นส่วนโค้งหลายชั้นที่อยู่โดยรอบระบบดาวยักษ์อันห่างไกล  เผยให้เห็นกระแสฝุ่นสารอินทรีย์ ที่พัดมาจากระบบดาวที่อยู่ตรงกลางออกมาสู่อวกาศรอบนอก เกิดเป็นริ้วรอยคล้ายระลอกคลื่น และเป็นการตรวจพบหลักฐานครั้งแรกว่า แสงจากดาวฤกษ์เป็นตัวผลักดันให้สสารเคลื่อนที่ในอวกาศ นอกเหนือจากที่พบในระบบสุริยะของเรา

 
ภาพถ่ายระบบดาว WR140 จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) ที่ล้อมรอบด้วยชั้นฝุ่นที่ปรากฏคล้ายระลอกคลื่น [Credit ภาพ : NASA/ESA /CSA /Ryan Lau /JWST ERS Team /Judy Schmidt]

ดาวดวงที่ปรากฏในภาพถ่ายนี้ คือ ระบบดาว WR140 โดย Yinuo Han นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร หนึ่งในผู้นำทีมศึกษาวิจัยในครั้งนี้ กล่าวถึงระบบดาวดวงนี้ว่า มีดาวฤกษ์ 2 ดวงที่โคจรรอบซึ่งกันและกัน ซึ่ง WR ที่ปรากฏในชื่อดาวระบบนี้ บ่งชี้ว่าหนึ่งในดาวระบบนี้เป็นดาวประเภท Wolf-Rayet ซึ่งมีความสว่างมากกว่าดวงอาทิตย์ในระดับหลายแสนถึงหลักล้านเท่า และร้อนกว่าดวงอาทิตย์มาก ดาวฤกษ์ประเภทนี้อยู่ในช่วงสุดท้ายของวิวัฒนาการดาวยักษ์ ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์นับหลายสิบเท่า ก่อนที่จะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา (Supernova) และกลายเป็นหลุมดำ

ส่วนดาวอีกดวงในระบบ WR140 เป็นดาวที่สว่างน้อยกว่าดาวแบบ Wolf-Rayet มาก แต่ก็มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราถึง 20 เท่า ซึ่งอันตรกิริยาระหว่างดาวยักษ์ทั้ง 2 ดวงทำให้เกิดวงแหวนหลายชั้นที่ปรากฏในภาพถ่ายจาก JWST

ข้อมูลเพิ่มเติมจาก Yinuo ระบุว่า ดาวสองดวงนี้โคจรรอบซึ่งกันและกันในวงโคจรที่มีความรีมาก ๆ โดยทุก ๆ 8 ปี ดาวสองดวงนี้จะเข้ามาใกล้กัน แล้วปลดปล่อยฝุ่นออกสู่อวกาศ ซึ่งฝุ่นเหล่านี้คือลักษณะที่เราเห็นเป็นระลอกคลื่นออกมาทุกทิศทางเหมือนในภาพถ่าย ในทางตรงกันข้าม เมื่อดาวสองดวงห่างออกจากกัน ก็จะไม่ได้ปลดปล่อยฝุ่นออกมา จึงเกิดเป็นลักษณะของช่องว่างในระลอกคลื่นสลับไปมาเป็นรูปแบบเช่นนี้

ทาง Yinuo มองว่าเป็นเรื่องค่อนข้างปกติที่นักดาราศาสตร์จะตรวจพบดาวที่กำลังผลิตฝุ่นหรืออนุภาคออกมา อย่าง “ลมสุริยะ” หรือ “ลมดาวฤกษ์” แต่ถ้าหากเป็นดาวสองดวงอยู่ใกล้กัน กระแสอนุภาคที่ปล่อยออกมาจากระบบดาวคู่จะหนาแน่นมาก

     ** ลมสุริยะ (Solar wind) คือ กระแสอนุภาคมีประจุที่ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยออกมา

     ** ลมดาวฤกษ์ (Stellar wind) คือ กระแสอนุภาคมีประจุที่ดาวฤกษ์ปลดปล่อยออกมา

แต่เดิมนั้น นักดาราศาสตร์คาดว่ากลุ่มฝุ่นที่ปล่อยออกมาจากระบบดาวคู่นี้ แพร่กระจายออกมาด้วยอัตราเร็วคงที่ ซึ่งในอวกาศไม่มีอะไรที่เป็นตัวชะลออัตราเร็วของฝุ่น ดังนั้น ระลอกคลื่นของฝุ่นเมื่อผ่านเข้าสู่ห้วงอวกาศห่างออกไป จึงน่าจะมีอัตราเร็วไม่ต่างจากเมื่อตอนเริ่มต้นมาก

อย่างไรก็ตาม เมื่อนักวิจัยสังเกตการณ์ระบบดาว WR140 มายาวนานกว่า 16 ปี ที่หอดูดาว Keck ที่เกาะฮาวาย กลับพบว่าฝุ่นมีอัตราเร็วเพิ่มขึ้นเมื่อห่างออกจากระบบดาวเรื่อย ๆ โดยสันนิษฐานว่า ฝุ่นที่ออกมาจากระบบดาว WR140 ได้รับแรงผลักเพิ่มจากแสงที่สว่างมากของดาวฤกษ์ทั้งสองดวง ที่สว่างกว่าดวงอาทิตย์ของเราประมาณ 1 ล้านเท่า

เมื่อแสงดาวมีความเข้มมาก แสดงว่ามีโฟตอน (อนุภาคของแสง) ที่หนาแน่นมาก โฟตอนในแสงดาวเหล่านี้จะพุ่งชนเข้ากับสสารที่อยู่โดยรอบ จึงเกิดเป็นแรงผลักที่ทำให้ฝุ่นกระจายตัวเร็วขึ้น หลักการเรื่องนี้ยังใช้กับหลักการ “เรือใบสุริยะ” (Solar sail) ที่ใช้เรื่องแรงผลักจากโฟตอนในแสงอาทิตย์เป็นตัวขับเคลื่อนยาน ซึ่งเคยใช้งานจริงกับยาน LightSail 2 ที่ส่งขึ้นสู่อวกาศในปี ค.ศ.2019 แล้วโคจรรอบโลก เพียงแต่นักดาราศาสตร์ยังไม่เคยตรวจพบการผลักสสารของแสงดาวจากดาวดวงอื่นจนถึงปัจจุบัน

นักดาราศาสตร์ยังใช้กล้องโทรทรรศน์ของหอดูดาว Keck ถ่ายภาพพื้นที่เล็ก ๆ บริเวณส่วนในสุดของชั้นระลอกคลื่นที่ออกมาจากระบบดาว WR140 การศึกษาความแตกต่างระหว่างชุดภาพถ่ายเหล่านี้ทำให้นักดาราศาสตร์ตรวจพบอัตราเร่งของฝุ่นจากดาว

แม้กล้องโทรทรรศน์ในหอดูดาว Keck จะเป็นหนึ่งในกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังที่สุดบนโลก แต่ก็สามารถสังเกตการณ์ระลอกคลื่นของฝุ่นได้เพียงสองชั้นในสุดเท่านั้น แต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) สามารถถ่ายภาพระลอกคลื่นของฝุ่นรอบระบบดาว WR140 ได้ถึง 17 ชั้น พร้อมแสดงช่องว่างระหว่างแต่ละชั้น และเป็นตัวยืนยันเรื่องศักยภาพในการสังเกตการณ์ของ JWST ได้ดี

การตรวจวัดจาก JWST ยังเปิดเผยว่าฝุ่นรอบระบบดาวคู่นี้ มีอนุภาคของสารอินทรีย์ที่อุดมไปด้วยคาร์บอน ซึ่งเป็นสารประกอบพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก นักดาราศาสตร์ยังคาดหวังว่าจะมีการค้นพบใหม่ ๆ เกี่ยวกับระบบดาว WR140 ต่อไปในอนาคต

แปลและเรียบเรียง

พิสิฏฐ นิธิยานันท์ - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ชำนาญการ สดร.

ที่มาของข่าว
https://www.space.com/james-webb-space-telescope-star-dust-shells