สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ดาวแคระน้ำตาลมีต้นกำเนิดแบบดาวฤกษ์

18 ส.ค. 2558
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ดาวแคระน้ำตาล เป็นวัตถุทางดาราศาสตร์ประเภทหนึ่งที่มีลักษณะก้ำกึ่งระหว่างดาวฤกษ์กับดาวเคราะห์ เป็นวัตถุที่นักดาราศาสตร์สนใจเป็นพิเศษโดยเฉพาะหลังจากที่มีการค้นพบเป็นครั้งแรกเมือทศวรรษ 1990 นับจากนั้นเป็นต้นมา นักดาราศาสตร์ก็พบดาวแคระน้ำตาลเพิ่มขึ้นอีกหลายร้อยดวง คำถามหนึ่งเกี่ยวกับวัตถุชนิดนี้ที่อาจเป็นคำถามง่าย ๆ แต่ตอบได้ยากยิ่งก็คือ "ดาวแคระน้ำตาลมีต้นกำเนิดอย่างไร แบบดาวฤกษ์ หรือคล้ายดาวเคราะห์?"

ความเข้าใจของนักดาราศาสตร์เรื่องการกำเนิดดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ค่อนข้างชัดเจน นั่นคือ ดาวฤกษ์มีจุดเริ่มต้นจากก้อนแก๊สปริมาณมากที่อาจมีมวลรวมมากกว่าดวงอาทิตย์นับล้านเท่ามารวมกันเป็นกลุ่มเป็นก้อนจากแรงโน้มถ่วง เมื่อก้อนแก๊สมีมวลมากขึ้น ความโน้มถ่วงก็จะมากขึ้น การสะสมพอกพูนแก๊สก็จะยิ่งเร็วขึ้น ความร้อนและความดันภายในก้อนแก๊สเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนถึงจุดหนึ่ง ที่ประมาณ 14 ล้านองศาเซลเซียส ก็จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันขึ้น ก้อนแก๊สนั้นก็จะกลายเป็นดาวฤกษ์

หลังจากดาวฤกษ์เกิดขึ้นแล้ว กระบวนการสะสมมวลยังคงดำเนินต่อไปแม้อัตราการสะสมมวลจะน้อยลงไปมาก ในช่วงแรกดาวฤกษ์จะหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูงมาก และสร้างสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ขึ้นมา การหมุนรอบตัวเองที่รวดเร็วทำให้แก๊สรอบดาวฤกษ์ก่อตัวกันเป็นรูปจานหมุนวนรอบดาว ไม่ตกลงสู่ดาวฤกษ์ และภายในจานแก๊สก็อาจมีการเกาะกลุ่มกันเป็นก้อนในระดับรองลงไปอีก ก้อนแก๊สเหล่านั้นต่อมาก็พอกพูนจนเป็นดวงกลมที่โคจรรอบดาวฤกษ์เป็นบริวาร ซึ่งก็คือดาวเคราะห์นั่นเอง

แล้วดาวแคระน้ำตาลเล่า เกิดขึ้นมาแบบไหน? นักดาราศาสตร์คณะหนึ่งที่นำโดยออสการ์ โมราตา จากสภาวิจัยกลางในไต้หวันเหมือนจะพบคำตอบแล้ว ผลงานวิจัยของเขาได้ตีพิมพ์งานวิจัยในวารสารแอสโทรฟิสิคัลฉบับวันที่ กรกฎาคม 

โดยทั่วไปมักมองว่าดาวแคระน้ำตาลเป็นดาวฤกษ์ที่บุญไม่ถึง กล่าวคือ เหมือนจะได้เป็นดาวฤกษ์ แต่มีมวลน้อยเพียง 13-80 เท่าของดาวพฤหัสบดี ซึ่งไม่พอที่จะสร้างอุณหภูมิและความดันให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่แกนได้ จึงไม่ได้เป็นดาวฤกษ์ อุณหภูมิพื้นผิวเริ่มต้นของดาวแคระน้ำตาลจะอยู่ที่ประมาณหนึ่งในสามของดวงอาทิตย์ แต่ความร้อนที่เกิดขึ้นมาจากความดันที่เกิดขึ้นจากแรงโน้มถ่วงของตัวเอง นี่เป็นเหตุให้ดาวแคระน้ำตาลที่เพิ่งเกิดจะมีอุณหภูมิสูงและสว่างกว่าช่วงอื่น เมื่อเวลาผ่านไปดาวแคระน้ำตาลจะค่อย ๆ เย็นลง

คณะของโมราตาได้สำรวจดาวแคระน้ำตาล 11 ดวง โดยเน้นไปที่ดาวแคระน้ำตาลที่อายุน้อยที่สุด เนื่องจากเป็นช่วงวัยที่สว่างที่สุด โดยพยายามมองหาลำสสารที่พุ่งออกมาจากดาวแคระน้ำตาล ลำสสารเป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไปในดาวฤกษ์ที่เพิ่งเกิดใหม่ แต่ไม่เคยมีใครพบในดาวแคระน้ำตาลที่กำลังสร้างตัว 

ด้วยการใช้เครือข่ายวีแอลเอ ซึ่งเป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ในมลรัฐนิวเมกซิโก พบว่าดาวแคระน้ำตาลทั้ง 11 ดวงนี้ยังอยู่ในกระบวนการก่อร่างสร้างตัวอยู่ มีอายุประมาณ ล้านปี มีหลักฐานของการพอกพูนมวลอยู่ ทั้งหมดอยู่ในหย่อมกำเนิดดาวฤกษ์แห่งหนึ่งในกลุ่มดาววัวที่ห่างออกไปประมาณ 450 ปีแสง  และในจำนวนนี้พบว่ามีสี่ดวงที่มีการเปล่งคลื่นวิทยุที่เกิดจากลำสสาร

ลำสสารเป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไปในดาวฤกษ์เพิ่งเกิดใหม่ เกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กของดาวยังรุนแรง และดาวก็ยังหมุนรอบตัวเองเร็วมาก สนามแม่เหล็กของดาวจะดักอนุภาคประจุไฟฟ้าที่ออกมากับลมดาว แล้วพ่นออกไปเป็นลำที่ขั้วดาวตามการบังคับของสนามแม่เหล็ก อนุภาคประจุไฟฟ้าที่ตีเกลียวไปตามลำสสารก็จะแผ่คลื่นวิทยุออกมาให้ตรวจจับได้ ดาวยิ่งใหญ่ยิ่งสว่างก็จะยิ่งมีสนามแม่เหล็กเข้มข้นและลำสสารก็จะยิ่งเด่นชัดตามตัว

เมื่อเปรียบเทียบความเข้มของคลื่นวิทยุที่ดาวแคระน้ำตาลแรกรุ่นเหล่านี้แผ่ออกมากับปริมาณพลังงานแสงที่ทั้งดวงสร้างขึ้น นักดาราศาสตร์พบว่าดาวแคระน้ำตาลพวกนี้มีพฤติกรรมแบบเดียวกับดาวฤกษ์

"นี่เป็นครั้งแรกที่มีการพบลำสสารในดาวแคระน้ำตาลในช่วงที่อายุน้อยขนาดนี้ เป็นหลักฐานว่าดาวแคระน้ำตาลมีต้นกำเนิดแบบดาวฤกษ์" โมราตากล่าว
การค้นพบครั้งนี้แสดงว่า ดาวฤกษ์มีความใกล้เคียงดาวฤกษ์มากกว่าดาวเคราะห์ และยังสนับสนุนการวิจัยก่อนหน้านี้โดยนักดาราศาสตร์คณะอื่นที่ใช้คอมพิวเตอร์สร้างแบบจำลองการกำเนิดดาวฤกษ์แล้วพบว่ากระบวนการเดียวกันยังให้กำเนิดดาวแคระน้ำตาลด้วย 
การกำเนิดดาวแคระน้ำตาล ตามจินตนาการของศิลปิน มีจานพอกพูนมวลล้อมรอบและมีลำสสารพุ่งออกจากขั้ว เช่นเดียวกับดาวฤกษ์เกิดใหม่

การกำเนิดดาวแคระน้ำตาล ตามจินตนาการของศิลปิน มีจานพอกพูนมวลล้อมรอบและมีลำสสารพุ่งออกจากขั้ว เช่นเดียวกับดาวฤกษ์เกิดใหม่