ดาวยักษ์แดงที่ผอมเพรียว
ดวงอาทิตย์เมื่อเป็นดาวยักษ์แดง จะพองขยายตัวจนน่าจะกลืนดาวพุธ, ดาวศุกร์ และกระทั่งโลกได้
นักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยซิดนีย์ได้พบดาวยักษ์แดงชนิดที่เพรียวกว่า เป็นครั้งแรก ดาวเหล่านี้ได้ผ่านการลดน้ำหนักอย่างรุนแรง บางทีอาจจะเกิดจากการมีอยู่ของเพื่อนบ้านตัวละโมบ การค้นพบที่เผยแพร่ใน Nature Astronomy เป็นย่างก้าวสำคัญสู่ความเข้าใจชีวิตของดาวฤกษ์ในทางช้างเผือกของเรา
ในกาแลคซีของเราพบดาวยักษ์แดง(red giant star) หลายล้านดวง วัตถุที่สว่างเย็นและพองฟูเหล่านี้เป็นบั้นปลายชีวิตของดวงอาทิตย์ของเราในอีกราว 4 พันล้านปีข้างหน้า นักดาราศาสตร์เคยทำนายการมีอยู่ของดาวยักษ์แดงผอมไว้ หลังจากการค้นหาพวกมันอย่างไม่ย่อท้อ ทีมจากมหาวิทยาลัยซิดนีย์ก็ยืนยันการมีอยู่ได้ในที่สุด Yaguang Li ว่าที่ดอกเตอร์จากมหาวิทยาลัยซิดนีย์ ผู้เขียนนำ กล่าวว่า เราโชคดีมากๆ ที่พบได้ยักษ์แดงผอมราว 40 ดวง ซ่อนอยู่ในทะเลยักษ์แดงปกติ ยักษ์แดงผอมเหล่านี้แบ่งได้เป็นสองกลุ่ม มีขนาดเล็กกว่า หรือมีมวลน้อยกว่า ยักษ์แดงปกติ
ทีมได้วิเคราะห์ข้อมูลในคลังจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ ตั้งแต่ปี 2009 ถึง 2013 กล้องได้บันทึกการแปรผันความสว่างของยักษ์แดงหลายหมื่นดวงอย่างต่อเนื่อง ด้วยการใช้ชุดข้อมูลที่เที่ยงตรงและมีขนาดใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อนี้ ทีมจึงทำสำมะโนประชากรดาว และได้พบพวกแปลกแยก ซึ่งเป็นดาวไม่ปกติ 2 ชนิดออกมา คือ ยักษ์แดงที่มีมวลต่ำมากๆ กับยักษ์แดงที่สว่างน้อย
(underluminous/dimmer)
เส้นทางวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์ ซึ่งดวงอาทิตย์ของเราเป็นดาวแคระเหลือง(spectral type G2) อยู่ในช่วงที่หลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมในแกนกลาง ซึ่งดาวฤกษ์จะใช้เวลาในช่วงนี้นานที่สุด จึงเรียกว่า วิถีหลัก(main sequence) ซึ่งขณะนี้ดวงอาทิตย์มีอายุ 4.6 พันล้านปีแล้ว อยู่ในช่วงวัยกลางคน และจะอยูในวิถีหลักอีก 5 พันล้านปี จนหมดไฮโดรเจนและพองตัวกลายเป็นดาวยักษ์แดง
นักวิจัยพึ่งพาดาราศาสตร์คลื่นไหวสะเทือน(asteroseismology) ซึ่งเป็นการศึกษาการสั่นของดาว เพื่อตรวจสอบคุณสมบัติของดาวยักษ์แดง วิธีการปกติที่ศึกษาดาวจะจำกัดแต่คุณสมบัติพื้นผิว ยกตัวอย่างเช่น อุณหภูมิพื้นผิว และกำลังสว่าง(luminosity) เมื่อเทียบแล้ว ดาราศาสตร์คลื่นไหวสะเทือนใช้คลื่นเสียงเพื่อตรวจสอบข้างใต้ดาว คลื่นจะแทรกซึมผ่านภายในของดาวฤกษ์ ช่วยให้เรามีข้อมูลมากมายในมิติอื่น Li กล่าว
นักวิจัยน่าจะสามารถตรวจสอบสถานะวิวัฒนาการ, มวลและขนาดของดาวฤกษ์ได้อย่างแม่นยำด้วยวิธีการนี้ และเมื่อพวกเขาพิจารณาการกระจายของคุณสมบัติเหล่านี้ ก็มีบางสิ่งที่ไม่ปกติปรากฏให้เห็นในทันที เมื่อดาวบางส่วนมีมวลหรือขนาดแบบบาง Tim Bedding อาจารย์ที่ปรึกษาของ Li กล่าวว่า เป็นเรื่องที่ไม่ปกติอย่างมากสำหรับนักศึกษาปริญญาเอกที่จะทำการค้นพบที่สำคัญเช่นนี้ ด้วยการกลั่นกรองข้อมูลจากเคปเลอร์อย่างระมัดระวัง Yaguang ก็พบบางสิ่งที่คนอื่นๆ มองข้ามไป
ข้อมูลที่ไม่ปกติเหล่านี้ ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยความคาดหวังทั่วไปจากวิวัฒนาการดาวฤกษ์ นี่ทำให้นักวิจัยสรุปว่าต้องมีกลไกอื่นทำงาน บังคับให้ดาวเหล่านี้ผ่านการลดน้ำหนักอย่างมาก ก็คือ โดยการขโมยมวลจากดาวข้างเคียง
แล้วพวกมันผอมเพรียวลงได้อย่างไรและเพราะเหตุใด ดาวบนท้องฟ้าเกือบทั้งหมดจะอยู่ในระบบดาวคู่(binaries) กล่าวคือมีดาวฤกษ์ 2 ดวงเกาะกันและกันด้วยแรงโน้มถ่วง เมื่อดาวในระบบคู่ประชิดเหล่านี้พองตัวออกเมื่อมีอายุมาก วัสดุสารบางส่วนก็ไปถึงทรงกลมแรงโน้มถ่วงของดาวข้างเคียงได้ และถูกดึงออกไป ในกรณียักษ์แดงที่ค่อนข้างผอม เราคิดว่าน่าจะมีดาวข้างเคียงอยู่ Li กล่าว
ในระบบดาวคู่ที่มีชื่อว่า ไมรา(Mira) ดาวยักษ์แดงดวงหนึ่งได้ถ่ายเทมวลของมันไปให้กับดาวแคระขาว
ยักษ์แดงมวลต่ำมากๆ มีมวลเพียงครึ่งเดียว(0.5 ถึง 0.7 เท่า) ดวงอาทิตย์เท่านั้น ถ้าดาวมวลต่ำมากนี้ไม่ได้เกิดการสูญเสียมวลอย่างฉับพลัน แต่เป็นไปตามวิวัฒนาการดาวซึ่งดาวที่มีขนาดเล็กกว่าจะวิวัฒน์ช้ากว่าดาวมวลสูงอย่างมาก มวลที่มีก็น่าจะบ่งชี้ถึงอายุที่มากกว่าอายุเอกภพซะอีก เป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ ดังนั้น เมื่อเราได้ค่ามวลของดาวเหล่านี้เป็นครั้งแรก เราคิดว่าการตรวจสอบจะต้องมีข้อผิดพลาด Li กล่าว แต่กลับเป็นว่าไม่ใช่เลย
ในช่วงสถานะยักษ์แดง ดาวจะสาดมวลบางส่วนของมันออกมาในลมดวงดาว
(stellar wind) อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์เชื่อมั่นว่าการสูญเสียมวลในกระบวนการนี้ไม่น่าเกิน 0.1 เท่าดวงอาทิตย์สำหรับดาวในขนาดที่ศึกษา นอกจากจะมีผู้ช่วยภายนอก ทีมได้จำแนกดาว 32 ดวงที่มีมวลต่ำเกินกว่าจะมาถึงสถานะปัจจุบันของพวกมันได้ มีเพียงแต่เพื่อนบ้านหัวขโมยที่จะสามารถอธิบายสถานการณ์เหล่านี้ได้เท่านั้น
ส่วนดาวยักษ์แดงที่สว่างต่ำ มีมวลที่ปกติ(0.8 ถึง 2.0 เท่ามวลดวงอาทิตย์) อย่างไรก็ตาม พวกมันกลับไม่ “ยักษ์” อย่างที่คาดไว้ Simon Murphy ผู้เขียนร่วมการศึกษาจากมหาวิทยาลัยเซาเธิร์น ควีนสแลนด์ กล่าว พวกมันผอมลงและเนื่องจากมีขนาดเล็กลง จึงสลัวกว่า ดังนั้น คำว่า สว่างต่ำ(underluminous) จึงใช้เทียบกับดาวยักษ์แดงปกติ แม้จะมีการค้นพบยักษ์แดงสว่างต่ำ 7 ดวงเท่านั้น และผู้เขียนก็สงสัยว่าจะต้องมีอีกมากซ่อนอยู่ในตัวอย่าง ปัญหาก็คือเกือบทั้งหมดกลมกลืนพรางตัวได้ดีมากๆ การค้นหาพวกมันแทบจะเป็นการล่าสมบัติเลยทีเดียว Murphy กล่าว
ข้อมูลที่ไม่ปกติเหล่านี้ ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยความคาดหวังทั่วไปจากวิวัฒนาการดาวฤกษ์ นี่ทำให้นักวิจัยสรุปว่าต้องมีกลไกอื่นทำงาน บังคับให้ดาวเหล่านี้ผ่านการลดน้ำหนักอย่างมาก ก็คือ โดยการขโมยมวลจากดาวข้างเคียง การศึกษาวิวัฒนาการดาวยักษ์แดงกลุ่มสว่างต่ำยังพบเงื่อนงำว่ามีลิเธียมในสัดส่วนที่สูงมาก ผู้เขียนคิดว่านี่น่าจะเป็นหนทางที่รวดเร็วกว่าในการจำแนกดาวที่ถูกเพื่อนบ้านขโมยมวลเหล่านี้ในอนาคต
แหล่งข่าว phys.org : giant stars undergo dramatic weight loss program
iflscience.com : two populations of slimmed-down red giant stars have finally been found
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
