ของขวัญจากห้วงอวกาศ กล้องเจมส์ เว็บบ์ เผยภาพกระจุกดาว Westerlund 2 อันตระการตา

ส่งท้ายปี 2025 ด้วยความมหัศจรรย์จากห้วงลึกของจักรวาล เมื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ ได้เผยภาพความละเอียดสูงของ "Westerlund 2" กระจุกดาวอายุน้อยที่ส่องประกายราวกับอัญมณีท่ามกลางหมู่เมฆก๊าซ

องค์การอวกาศยุโรป (ESA) และทีมงานกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) ร่วมเฉลิมฉลองวาระสุดท้ายของปี 2025 ด้วยการเปิดเผยภาพถ่าย "ภาพประจำเดือน" (Picture of the Month) สุดพิเศษ ซึ่งเป็นภาพของกระจุกดาว Westerlund 2 ที่ตั้งอยู่ใจกลางแหล่งอนุบาลดาวฤกษ์ขนาดมหึมานามว่า Gum 29 ห่างจากโลกออกไปประมาณ 20,000 ปีแสง ในทิศทางของกลุ่มดาวกระดูกงูเรือ (Carina) ภาพนี้ไม่เพียงแต่มีความสวยงามราวกับภาพวาด แต่ยังบรรจุข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญเกี่ยวกับการกำเนิดของดาวฤกษ์และระบบดาวเคราะห์ไว้อย่างมหาศาล

ภาพอันน่าทึ่งนี้เกิดขึ้นจากการผสมผสานข้อมูลจากเครื่องมือหลักสองชิ้นบนกล้องเจมส์ เว็บบ์ ได้แก่ กล้องถ่ายภาพย่านอินฟราเรดใกล้ (NIRCam) และเครื่องมือย่านอินฟราเรดกลาง (MIRI) ซึ่งช่วยให้เรามองทะลุฝุ่นอวกาศอันหนาทึบเข้าไปเห็นใจกลางของกระจุกดาวที่มีขนาดกว้างประมาณ 6 ถึง 13 ปีแสงได้ กระจุกดาวแห่งนี้ถือเป็นแหล่งรวมตัวของดาวฤกษ์ที่ร้อนที่สุด สว่างที่สุด และมีมวลมากที่สุดในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา ซึ่งก่อนหน้านี้ในปี 2015 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเคยบันทึกภาพกระจุกดาวนี้เพื่อฉลองครบรอบ 25 ปีการปฏิบัติงานมาแล้ว แต่ในครั้งนี้ เจมส์ เว็บบ์ ได้เผยรายละเอียดที่ลึกซึ้งและคมชัดยิ่งกว่าเดิม

ในส่วนบนของภาพ เราจะเห็นกระจุกดาวที่ส่องแสงเจิดจ้าอัดแน่นไปด้วยดาวฤกษ์มวลมหึมาอายุน้อย พลังงานมหาศาลและรังสีที่รุนแรงจากดาวเหล่านี้เปรียบเสมือนลมพายุที่พัดพาและกัดเซาะก๊าซรอบข้าง จนเกิดเป็นโครงสร้างคล้ายกำแพงและกลุ่มเมฆสีส้มแดงที่บิดเบี้ยวสวยงาม หากสังเกตให้ดีจะพบดาวฤกษ์ดวงเล็ก ๆ จำนวนนับไม่ถ้วนที่เพิ่งเริ่มเปล่งแสงกระจายอยู่ทั่วไป บางดวงยังคงถูกห่อหุ้มด้วยดักแด้ของก๊าซและฝุ่นซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของพวกมัน ขณะที่กลุ่มก๊าซเบาบางสีฟ้าและชมพูอ่อนที่ลอยฟุ้งอยู่นั้นคือส่วนประกอบของเนบิวลาที่กำลังเคลื่อนที่ไปตามแรงผลักดันจากพลังงานดวงดาว

สิ่งที่ทำให้นักดาราศาสตร์ตื่นเต้นที่สุดจากการสังเกตการณ์ครั้งนี้ คือการค้นพบประชากรของดาวแคระน้ำตาล (Brown Dwarf) เป็นจำนวนมากเป็นครั้งแรกในกระจุกดาวที่มีมวลมหาศาลเช่นนี้ โดยดาวแคระน้ำตาลเปรียบเสมือน "ดาวฤกษ์ที่ไม่สมบูรณ์" เนื่องจากมีมวลไม่มากพอที่จะจุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันให้สว่างไสวเหมือนดวงอาทิตย์ได้ โดยเจมส์ เว็บบ์ สามารถตรวจพบวัตถุที่มีมวลน้อยเพียง 10 เท่าของดาวพฤหัสบดีเท่านั้น นอกจากนี้ ข้อมูลยังเผยให้เห็นดาวฤกษ์อายุน้อยหลายร้อยดวงที่ยังมีจานฝุ่นล้อมรอบ ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของดาวเคราะห์ในอนาคต

การศึกษาภายใต้โครงการ Extended Westerlund 1 and 2 Open Clusters Survey (EWOCS) นี้ จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ดียิ่งขึ้นว่า จานฝุ่นรอบดาวฤกษ์มีวิวัฒนาการอย่างไร และดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะก่อตัวขึ้นได้อย่างไรในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยรังสีรุนแรงจากดาวฤกษ์มวลมาก ถือเป็นก้าวสำคัญในการไขปริศนาเรื่องกำเนิดของระบบสุริยะและโลกของเราผ่านการเฝ้าสังเกตห้องแล็บธรรมชาติขนาดมหึมาในอวกาศแห่งนี้

ดาวแคระน้ำตาล กับ ดาวเคราะห์ ต่างกันอย่างไร?

แม้ในภาพถ่ายเราอาจเห็นวัตถุทรงกลมขนาดมหึมาที่เต็มไปด้วยก๊าซและพายุหมุนคล้ายกัน แต่จุดตัดสำคัญประการแรกคือ มวล (Mass) หรือน้ำหนักของวัตถุนั้น ๆ นักดาราศาสตร์กำหนดเกณฑ์คร่าว ๆ ว่า วัตถุที่จะถูกจัดว่าเป็นดาวแคระน้ำตาลจะต้องมีมวลระหว่าง 13 ถึง 80 เท่าของดาวพฤหัสบดี ตัวเลข $13$ เท่านี้ไม่ใช่ตัวเลขสุ่ม แต่เป็นเกณฑ์ขั้นต่ำที่แรงโน้มถ่วงจะบีบอัดแกนกลางจนเกิดความร้อนสูงพอที่จะจุดปฏิกิริยา นิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion) ของ ดิวเทอเรียม (Deuterium) หรือไอโซโทปหนักของไฮโดรเจนได้สำเร็จ

ในขณะที่ ดาวเคราะห์ มีมวลน้อยกว่าเกณฑ์ดังกล่าวมาก ทำให้แรงโน้มถ่วงไม่สามารถสร้างแรงบิดคั้นจนเกิดความร้อนเพียงพอที่จะจุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ใด ๆ ได้เลย ดาวเคราะห์จึงเป็นวัตถุที่เย็นกว่าและไม่สามารถสร้างแสงสว่างในตัวเองได้มากพอที่จะส่องประกายเหมือนดวงดาว แต่จะสะท้อนแสงจากดาวฤกษ์ที่มันโคจรอยู่รอบ ๆ เป็นหลัก

ประเด็นถัดมาที่สำคัญไม่แพ้กันคือ กระบวนการถือกำเนิด ดาวแคระน้ำตาลมักถูกเรียกว่า "ดาวฤกษ์ที่ล้มเหลว" (Failed Stars) เพราะพวกมันเกิดจากการยุบตัวของกลุ่มก๊าซและฝุ่นอวกาศขนาดใหญ่ในลักษณะเดียวกับการเกิดของดวงอาทิตย์ แต่เผอิญว่ามีเนื้อสารไม่มากพอที่จะพาสภาวะไปถึงจุดการหลอมรวมไฮโดรเจนปกติเหมือนดาวฤกษ์ทั่วไป ส่วนดาวเคราะห์นั้นมักเกิดขึ้นจากเศษซากวัสดุที่หลงเหลือจากการก่อตัวของดาวฤกษ์แม่ ซึ่งรวมตัวกันขึ้นภายใน จานกำเนิดดาวเคราะห์ (Protoplanetary Disk) และพอกพูนมวลขึ้นจากระดับเล็กไปสู่ใหญ่

นอกจากนี้ ตำแหน่งที่อยู่ ยังเป็นตัวบ่งชี้ที่น่าสนใจ ตามคำนิยามดั้งเดิมของสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล (IAU) ดาวเคราะห์ต้องโคจรรอบดาวฤกษ์เสมอ แต่ดาวแคระน้ำตาลมีความเป็นอิสระมากกว่า พวกมันสามารถล่องลอยอยู่อย่างโดดเดี่ยวในห้วงอวกาศโดยไม่ต้องมีพันธะกับดาวดวงใด หรืออาจอยู่รวมกันเป็นระบบดาวคู่ก็ได้ ซึ่งการศึกษาวัตถุก้ำกึ่งเหล่านี้ช่วยให้เราเข้าใจรอยต่อระหว่างดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ในกาแล็กซีทางช้างเผือกได้ดียิ่งขึ้น

ข้อมูลอ้างอิง: European Space Agency

• Webb captures dwarf stars in a glittering sky