ไม่ใช่แค่ “ฝุ่นดาว”! นักดาราศาสตร์ตะลึง พบความจริงใหม่เบื้องหลังการกระจายธาตุแห่งชีวิตสู่กาแล็กซี

เป็นเวลานานที่วงการดาราศาสตร์เชื่อกันว่า "ฝุ่นดาว" (Stardust) คือพาหนะสำคัญที่ช่วยพัดพาองค์ประกอบพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตออกสู่อวกาศ โดยอาศัยแรงผลักจากแสงของดาวฤกษ์ที่กำลังชราภาพเพื่อกระจายสสารเหล่านั้นออกไป แต่การค้นพบล่าสุดจากการสังเกตการณ์ดาวยักษ์แดงใกล้โลกกลับบ่งชี้ว่าสมมติฐานนี้อาจไม่ถูกต้อง เพราะลำพังเพียงแค่ฝุ่นดาวนั้น ไม่มีแรงพอที่จะขับเคลื่อน "ลมดาว" (Stellar winds) เพื่อหว่านเมล็ดพันธุ์แห่งการกำเนิดดาวเคราะห์ดวงใหม่ได้อย่างที่เราเคยเข้าใจ

ข้อสรุปที่น่าตื่นเต้นนี้มาจากการศึกษาเจาะลึกดาวฤกษ์ที่มีชื่อว่า R Doradus ซึ่งอยู่ห่างจากโลกของเราเพียง 180 ปีแสง โดยทีมนักดาราศาสตร์สามารถจับภาพกระบวนการเริ่มต้นของการสูญเสียมวลของดาวได้เป็นครั้งแรก ผลลัพธ์ที่ได้สั่นคลอนความเชื่อที่มีมานานหลายทศวรรษเกี่ยวกับวิธีการที่ดาวฤกษ์ทำหน้าที่เหมือนโรงงานผลิตธาตุสำคัญอย่างคาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน แล้วส่งออกไปเติมเต็มในกาแล็กซี ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำคัญในการสร้างดาวฤกษ์ดวงใหม่ ดาวเคราะห์ และอาจรวมถึงสิ่งมีชีวิตในอนาคต

ทีมวิจัยได้ใช้เครื่องมือ SPHERE ที่ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ VLT (Very Large Telescope) ในประเทศชิลี เพื่อสังเกตแสงโพลาไรซ์ที่สะท้อนจากฝุ่นรอบดาว R Doradus ทำให้เห็นโครงสร้างจางๆ ในชั้นบรรยากาศของดาว ซึ่งเป็นบริเวณที่ลมดาวควรจะก่อตัวขึ้น ทีมงานตรวจพบฝุ่นจำพวกซิลิเกตและอลูมินา ซึ่งเป็นรูปแบบฝุ่นที่พบได้ทั่วไปในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยออกซิเจน แต่เมื่อนำข้อมูลไปจำลองสถานการณ์ด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อดูว่าแสงดาวผลักดันอนุภาคเหล่านี้ได้อย่างไร ผลปรากฏว่าเม็ดฝุ่นมีขนาดเล็กเกินไปที่จะรับแรงผลักจากแสงดาวได้เพียงพอ แม้จะสมมติว่าอะตอมของซิลิคอนหรืออลูมิเนียมทั้งหมดจับตัวกันเป็นเม็ดฝุ่น แรงโน้มถ่วงของดาวยังคงมีอิทธิพลเหนือกว่าแรงผลักนั้นอยู่ดี

นอกจากฝุ่นขนาดเล็กแล้ว ทีมวิจัยยังได้พิจารณาถึงความเป็นไปได้ของ "ฝุ่นเหล็ก" ซึ่งโดยทฤษฎีแล้วน่าจะดูดซับแสงและส่งแรงผลักได้ดีกว่า แต่ทฤษฎีนี้ก็ต้องตกไปเพราะความร้อน เนื่องจากเม็ดฝุ่นเหล็กจะดูดซับรังสีมากจนร้อนจัดและเกิด การระเหิด (Sublimation) หรือกลายเป็นไอไปเสียก่อนที่จะทันได้ช่วยเร่งความเร็วของลมดาว ดังนั้นไม่ว่าจะเป็นฝุ่นเม็ดเล็กหรือใหญ่ ก็ไม่ใช่ตัวขับเคลื่อนหลักในการพาก๊าซหนีออกจากแรงโน้มถ่วงของดาวในช่วงเริ่มต้น

เมื่อฝุ่นไม่ใช่คำตอบ นักดาราศาสตร์จึงมองหาสาเหตุอื่นที่แท้จริง และพบว่ากุญแจสำคัญน่าจะอยู่ที่ "การเต้นของชีพจรดาว" และการเคลื่อนไหวภายในของตัวดาวเอง ดาวยักษ์แดงดวงนี้มีการสว่างขึ้นและหรี่ลง พร้อมกับการขยายและหดตัวเป็นวัฏจักรประมาณ 175 และ 332 วัน ซึ่งการเคลื่อนไหวเหล่านี้สร้างคลื่นกระแทก (Shock waves) ที่รุนแรงพอจะเตะก๊าซออกไปสู่อวกาศ ผสมผสานกับกระบวนการ การพาความร้อน (Convection) ที่พลาสมาพวยพุ่งขึ้นลง คล้ายน้ำเดือดในหม้อ ช่วยยกก๊าซให้ลอยสูงขึ้นไปยังชั้นบรรยากาศที่เย็นกว่า ซึ่ง ณ จุดนั้นเองที่ฝุ่นจึงจะเริ่มก่อตัวขึ้นได้ แต่ฝุ่นไม่ใช่ผู้นำทัพในการผลักดันก๊าซตั้งแต่ต้นอย่างที่เคยเชื่อ

ธีโอ คูรี (Theo Khouri) หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวไว้อย่างน่าสนใจว่า การที่นักวิทยาศาสตร์พบว่าสิ่งที่เคยเชื่อมาตลอดนั้นผิด ถือเป็นผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นที่สุด เพราะมันเปิดประตูสู่การเรียนรู้ใหม่ๆ การค้นพบครั้งนี้ชี้ให้เห็นว่า กลไกการพัดพาธาตุแห่งชีวิตไปทั่วกาแล็กซีนั้นซับซ้อนกว่าที่คิด และอาจขับเคลื่อนด้วยพลังงานจากการกระเพื่อมไหวของตัวดาวเองมากกว่าจะเป็นเพียงแค่ฝุ่นละอองที่ล่องลอยไปตามแสง ซึ่งการทำความเข้าใจกลไกนี้อย่างถ่องแท้ จะต้องอาศัยการสังเกตการณ์ดาวฤกษ์อย่าง R Doradus ต่อไปในระยะยาวเพื่อดูวัฏจักรการเปลี่ยนแปลงที่ครบถ้วนสมบูรณ์

ข้อมูลอ้างอิง: Daily Galaxy

• It’s Not Stardust! Astronomers Stunned by What Really Drives Life’s Ingredients Across the Galaxy