2 เม.ย. เวลา 06:28 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี

การอพยพครั้งใหญ่ของดวงอาทิตย์และพี่น้อง

การศึกษาใหม่ได้บอกว่าดวงอาทิตย์ของเราพร้อมกับดาวอื่นๆ อีกมากกว่า 1500 ดวง เดินทางราวหนึ่งหมื่นปีแสงจากใจกลางทางช้างเผือก มาถึงตำแหน่งปัจจุบันเมื่อหลายพันล้านปี
เมื่อราว 4 พันล้านปีก่อนเมื่อดาวเคราะห์กำลังเกาะกุมตัวรอบๆ ดวงอาทิตย์ที่เพิ่งเกิดขึ้น ดาวฤกษ์ของเราก็อาจจะกำลังอยู่ระหว่างการเดินทางครั้งสำคัญข้ามทางช้างเผือก มาพร้อมกับพี่น้องดาวอีกหลายพันดวง และอาจจะเป็นหนี้ชีวิตกับการเดินทางครั้งนี้ เมื่อมันนำระบบสุริยะของเราออกจากพื้นที่ที่โหดร้ายทารุณ ออกสู่สภาพแวดล้อมในกาแลคซีที่เป็นมิตรมากกว่าที่ซึ่งสิ่งมีชีวิตบนโลกจะงอกงามได้
นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าดวงอาทิตย์ของเรามีกำเนิดใกล้กับใจกลางกาแลคซีมากกว่าตำแหน่งปัจจุบันราว 1 หมื่นปีแสง โดยอ้างอิงจากองค์ประกอบของมัน ดาวฤกษ์ของเราอุดมไปด้วยธาตุหนักเช่น เหล็ก, ซิลิกอน และมักนีเซียม ที่พบได้ยากในตำแหน่งปัจจุบันของเรา แต่กลับพบได้มากกว่าในพื้นที่ส่วนในของทางช้างเผือก เมื่อดาวฤกษ์รุ่นก่อนหน้านี้ได้พ่นโลหะ(metal; นักดาราศาสตร์เรียกรวมธาตุอื่นๆ ที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียม) ให้เป็นวัตถุดิบเพื่อก่อตัวดาวฤกษ์ใหม่ๆ
การศึกษาใหม่ที่เผยแพร่เป็นสองส่วนใน Astronomy & Astrophysics ศึกษาการเดินทางครั้งนั้นจากใจกลางทางช้างเผือก และพบว่าดวงอาทิตย์ของเราไม่ได้เดินทางโดยลำพัง มันเป็นส่วนหนึ่งของการอพยพครั้งใหญ่โดยมีพี่น้องดาวหลายพันดวงมาด้วย
นักวิจัยได้กลั่นกรองข้อมูลจากดาวเทียมไกอา(Gaia) ขององค์กรอวกาศยุโรป(ESA) เพื่อทำบัญชีรายชื่อดาวฤกษ์ 6594 ดวงในละแวกเพื่อนบ้านของเรา(ประมาณ 27000 ปีแสงจากใจกลางทางช้างเผือก) ที่มีองค์ประกอบ, อุณหภูมิและแรงโน้มถ่วงพื้นผิว(ซึ่งสัมพันธ์กับมวลและขนาด) ที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ นี่เป็นบัญชีที่ใหญ่กว่าที่เคยทำมาถึง 30 เท่า พวกเขาคำนวณสิ่งที่เรียกว่า อายุของ “ฝาแฝด” ดวงอาทิตย์ และพบกลุ่มอายุแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มหลัก
anatomy of the Milky Way
กลุ่มแรกเป็นดาวอายุน้อยกว่า ที่ก่อตัวเมื่อราว 2 พันล้านปีก่อน ซึ่งบอกว่ามีการก่อตัวดาวอย่างคึกคักระลอกหนึ่งในพื้นที่ละแวกท้องถิ่นของเราซึ่งสนันสนุนงานวิจัยก่อนหน้านี้ จากนั้น ทีมก็มุ่งเป้าไปที่ดาวกลุ่มที่สอง ซึ่งมี 1551 ดวงที่มีอายุระหว่าง 4 ถึง 6 พันล้านปี เป็นกลุ่มที่มีดวงอาทิตย์ของเราอยู่ด้วย การได้พบดาวมากมายอย่างนี้ที่มีอายุและระยะทางพอๆ กันจากใจกลางกาแลคซี ได้บอกใบ้ถึงประวัติความเป็นมาร่วมกัน
เราได้พบหลักฐานที่กำลังบอกว่ามีฝาแฝดดวงอาทิตย์มากมายที่มีอายุพอๆ กัน อพยพออกมาในเวลาใกล้เคียงกันมาก ซึ่งบอกใบ้เกี่ยวกับช่วงเวลาและกลไกที่เป็นไปได้ Daisuke Taniguchi ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยมหานครโตเกียว ซึ่งนำทีมทำบัญชีรายชื่อฝาแฝดดวงอาทิตย์ กล่าว โดยแทนที่จะเดินทางตามลำพังตลอดช่วงหลายพันล้านปี ดวงอาทิตย์และพี่น้องของมันดูเหมือนจะอพยพออกมาจากแกนกลางทางช้างเผือก พร้อมกัน
นี่น่าสนใจเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์คิดว่าดาวที่ก่อตัวอยู่ลึกภายในทางช้างเผือกไม่น่าจะสามารถเดินทางออกมาถึงส่วนนี้ในกาแลคซีของเราได้ เนื่องจากมี “คูร่องอวกาศ” อยู่กลางทาง โดยเป็นพรมแดนความโน้มถ่วงที่ข้ามผ่านได้ยากมากๆ นักวิจัยสงสัยว่าตัวกั้นนี้จะต้องไม่ได้พัฒนาเต็มที่เมื่อดวงอาทิตย์ยังอายุน้อย แต่จะต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างหลักๆ ในกาแลคซีที่อาจจะช่วยผลักดาวออกมา
ทางช้างเผือกเป็นกาแลคซีที่นักดาราศาสตร์เรียกว่า กาแลคซีกังหันมีคานกลาง(barred spiral galaxy) แขนกังหันที่พร่างพรายห่อไปรอบๆ นิวเคลียสในใจกลางที่ยืดออกเป็นโครงสร้างดาวรูปร่างเหมือนคานยาว 16000 ปีแสงที่หมุนรอบตัวด้วย แต่รายละเอียดนั้นไม่น่าจะมีมาตั้งแต่แรก ถ้าคานกลางก่อตัวขึ้นเมื่อราว 6 ถึง 7 พันล้านปีก่อน กระบวนการพลวัตที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวก็น่าจะเพิ่มอัตราการก่อตัวดาวในพื้นที่ส่วนในของทางช้างเผือก และยังเหนี่ยวนำให้มีการอพยพของดาวกลุ่มใหญ่นี้ออกมาด้วย Taniguchi กล่าว
พูดอีกอย่างก็คือ การกำเนิดของคานกลางอาจจะรบกวนทางความโน้มถ่วงซึ่งส่งดาวกลุ่มใหญ่เดินทางข้ามห้วงอวกาศ ในลำดับเหตุการณ์นี้ ดวงอาทิตย์และฝาแฝดทั้งหลายก่อตัวในพื้นที่ส่วนในของกาแลคซีเมื่อราว 4 ถึง 6 พันล้านปีก่อนและไม่นานก็อพยพออกมาสู่พื้นที่ส่วนนอกในระหว่างช่วงที่มีพลวัตรุนแรงนี้ ถ้าการแปลผลนี้ถูกต้อง ก็อาจจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้ประมาณอายุของคานกลางที่ดีที่สุดเท่าที่เคยมีมา
การเดินทางยังอาจจะส่งผลอย่างใหญ่หลวงต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก เมื่อนำพาระบบสุริยะที่ยังอายุน้อยออกมาจากสภาพแวดล้อมในกาแลคซีที่เอื้อให้เกิดการก่อตัวดาวเคราะห์แต่ก็น่าจะเป็นอันตรายที่สุด Taniguchi กล่าวว่า คิดกันว่าพื้นที่ส่วนในของทางช้างเผือกมีสภาพแวดล้อมที่โหดร้ายต่อสิ่งมีชีวิตมากกว่านี้ เหตุการณ์พลังงานสูงเช่น ที่นั่น การระเบิดซุปเปอร์โนวาเกิดขึ้นถี่กว่า ซึ่งอาจจะสาดรังสีเข้าใส่ดาวเคราะห์ในปริมาณมากพอที่จะรบกวนชั้นบรรยากาศหรือกระทั่งทำให้พิภพปลอดเชื้อโดยสิ้นเชิง
แม้ว่ากาแลคซีส่วนในจะมีวัสดุสารสำหรับการก่อตัวดาวเคราะห์มากกว่า ตั้งแต่เหล็กในแกนกลางของโลกและซิลิกอนในชั้นเนื้อโลก(mantle) และเปลือกโลก(crust) จนถึงออกซิเจนในชั้นบรรยากาศและคาร์บอนที่เป็นพื้นฐานสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก วัตถุดิบที่เราใช้มีอยู่ค่อนข้างขาดแคลนในพื้นที่ส่วนปัจจุบันในดิสก์ทางช้างเผือกนี้
ดังนั้น การเดินทางของดวงอาทิตย์ข้ามกาแลคซีจะต้องนำสิ่งที่ดีที่สุดสองส่วนมาบรรจบกัน คือ สถานที่เกิดที่ร่ำรวยด้วยองค์ประกอบในการสร้างดาวเคราะห์ และบ้านพักระยะยาวในย่านชนบทของกาแลคซีที่สงบกว่า
ถ้าเป็นไปตามที่การศึกษาของเราได้แสดงไว้ ดวงอาทิตย์อพยพออกมาค่อนข้างเร็วหลังจากที่มันกำเนิดขึ้น ระบบสุริยะอาจจะเคลื่อนย้ายจากพื้นที่ส่วนในที่เปี่ยมด้วยอันตรายมากกว่า สู่ดิสก์ส่วนนอกของกาแลคซีที่เงียบสงบกว่า ในช่วงต้นของความเป็นมา Taniguchi กล่าว นี่อาจจะช่วยให้ระบบสุริยะได้ใช้เวลาเกือบทั้งหมดในสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างเสถียร เสถียรภาพนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งยวด เมื่อต้องใช้เวลาหลายพันล้านปีเพื่อที่สิ่งมีชีวิตบนโลกจะได้อุบัติและพัฒนาจนมีความหลากหลายมากมายอย่างที่เราได้เห็นในทุกวันนี้
ถ้าไม่ใช่เพราะการอพยพในช่วงต้นของดวงอาทิตย์ข้ามทางช้างเผือก อาจไม่มีเราในตอนนี้
แหล่งข่าว astronomy.com : the Sun’s galactic migration may have made life on Earth possible
iflscience.com : fugitive Sun? our star and others might have escaped the center of the Milky Way
phys.org – we are not alone: our Sun escaped together with stellar “twins” from galaxy center
โฆษณา