ดวงดาวกำลังจะหมดไปจากจักรวาลหรือไม่ ?

ไม่มีอะไรคงอยู่ตลอดไป... แม้แต่จักรวาลของเรา ตลอดระยะเวลาสองศตวรรษที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ได้สังเกตเห็นคำใบ้บางอย่างที่ชี้ว่าจักรวาลแห่งนี้อาจผ่านจุดสูงสุดของตัวเองไปแล้ว หนึ่งในสิ่งที่ใช้เป็นหลักฐานได้อย่างชัดเจนคือมีดาวดวงใหม่เกิดขึ้นน้อยลงเรื่อย ๆ

สิ่งที่คุณต้องเข้าใจคือนั่นไม่ได้หมายความว่าจักรวาลไม่เหลือดวงดาวอีกแล้ว มีการประเมินว่าอาจมีดวงดาวมากถึงหนึ่งล้านล้านล้านดวง หรือที่เรียกว่า "เซปทิลเลียน" ซึ่งก็คือหนึ่งแล้วตามด้วยเลขศูนย์อีก 24 ตัว

แต่นักดาราศาสตร์เชื่อว่ากระบวนการสร้างดาวดวงใหม่กำลังชะลอตัวลง

ดาวเกิดขึ้น... และก็ดับไป

มติทางวิทยาศาสตร์ร่วมในตอนนี้คือจักรวาลของเรามีอายุประมาณ 1.38 หมื่นล้านปี โดยดาวดวงแรก ๆ เริ่มก่อตั้วขึ้นหลังเกิดเหตุการณ์บิ๊กแบง (Big Bang)

ที่จริงแล้ว เมื่อปีที่แล้ว กล้องโทรทรรศน์อวกาศ เจมส์ เว็บบ์ ได้ค้นพบดาวฤกษ์สามดวงในกาแล็กซีของเราเองอย่างกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งเชื่อว่ามีอายุมากกว่า 1.3 หมื่นล้านปี

โดยพื้นฐานแล้วดาวฤกษ์คือก้อนก๊าซร้อนขนาดมหึมา และดาวทุกดวงล้วนเริ่มต้นชีวิตในลักษณะเดียวกัน

พวกมันก่อตัวขึ้นภายในกลุ่มเมฆขนาดใหญ่ของฝุ่นและก๊าซในอวกาศ ซึ่งเรียกว่า เนบิวลา แรงโน้มถ่วงจะดึงก๊าซมารวมตัวกันเป็นก้อน ก่อนที่ก้อนก๊าซเหล่านั้นจะค่อย ๆ ร้อนขึ้น และกลายเป็น "ดาวฤกษ์ก่อนเกิด" หรือที่เรียกว่า โปรโตสตาร์ (protostar)

เมื่อแกนกลางของดาวฤกษ์ร้อนขึ้นจนมีอุณหภูมิสูงถึงหลายล้านองศา อะตอมของไฮโดรเจนภายในจะถูกบีบอัดเข้าหากันจนกลายเป็นฮีเลียม ในกระบวนการที่เรียกว่า นิวเคลียร์ฟิวชัน

กระบวนการนี้ปลดปล่อยทั้งแสงและความร้อน และทำให้ดาวฤกษ์เข้าสู่ช่วงที่มีเสถียรภาพ ซึ่งเรียกว่าช่วงลำดับหลัก (main sequence)

นักดาราศาสตร์ประเมินว่า ดาวฤกษ์ในช่วงลำดับหลักนี้ รวมถึงดวงอาทิตย์ของเรา คิดเป็นประมาณ 90% ของดาวฤกษ์ทั้งหมดในจักรวาล โดยมีขนาดตั้งแต่ประมาณหนึ่งในสิบ ไปจนถึงมากกว่า 200 เท่าของมวลดวงอาทิตย์

ในที่สุด ดาวฤกษ์เหล่านี้จะใช้เชื้อเพลิงหมด และจะเดินไปตามเส้นทางที่แตกต่างกันในช่วงสุดท้ายของชีวิต

ดาวฤกษ์มวลต่ำอย่างดวงอาทิตย์ของเรา จะค่อย ๆ เสื่อมสลายและจางหายไปในช่วงเวลาหลายพันล้านปี

ส่วนดาวฤกษ์ขนาดใหญ่กว่า ซึ่งมีมวลอย่างน้อย แปดเท่าของดวงอาทิตย์ จะมีจุดจบที่รุนแรงกว่ามาก โดยมันจะระเบิดตัวเองออกอย่างรุนแรง ในเหตุการณ์ที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา (supernova)

เต็มไปด้วยดาวเก่าแก่

ในปี 2013 ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติที่ศึกษาแนวโน้มการก่อกำเนิดดาวฤกษ์ ระบุว่า 95% ของดาวฤกษ์ทั้งหมดที่เคยมีอยู่หรือจะมีอยู่ในจักรวาล ได้ถือกำเนิดขึ้นแล้ว

"เป็นเรื่องชัดเจนว่าเราใช้ชีวิตอยู่ในจักรวาลที่เต็มไปด้วยดาวฤกษ์เก่าแก่" เดวิด โซบราล ผู้เขียนหลักของงานวิจัยดังกล่าวกล่าวไว้ในบทความบนเว็บไซต์ของกล้องโทรทรรศน์ ซูบารุ ในขณะนั้น

ตามเส้นเวลาของจักรวาล ดูเหมือนว่าจุดสูงสุดของการก่อกำเนิดดาวฤกษ์เกิดขึ้นเมื่อราว 10,000 ล้านปีก่อน ในยุคที่เรียกว่า "ช่วงเที่ยงวันของจักรวาล" (cosmic noon)

"กาแล็กซีเปลี่ยนก๊าซให้กลายเป็นดาวฤกษ์ และพวกมันกำลังทำเช่นนั้นด้วยอัตราที่ลดลงเรื่อย ๆ" ศาสตราจารย์ ดักลาส สก็อตต์ นักจักรวาลวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย ประเทศแคนาดา กล่าว

ศ.สก็อตต์ เป็นหนึ่งในผู้เขียนร่วมของงานวิจัยฉบับก่อนการตีพิมพ์ ซึ่งขณะนี้อยู่ระหว่างกระบวนการพิจารณาโดยผู้ทรงคุณวุฒิ โดยผลงานดังกล่าววิเคราะห์ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ ยูคลิด และ เฮอร์เชล ขององค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency - ESA)

เขาและทีมนักวิจัยนานาชาติสามารถศึกษากาแล็กซีได้พร้อมกันมากกว่า 2.6 ล้านแห่ง ซึ่งเป็นอานิสงส์ของภารกิจยูคลิด (Euclid's mission) ในการสร้างแผนที่สามมิติขนาดมหึมาของจักรวาล

นักดาราศาสตร์ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับ ความร้อนที่แผ่ออกมาจากฝุ่นดาวฤกษ์ โดยปกติแล้วกาแล็กซีที่มีอัตราการก่อกำเนิดดาวฤกษ์สูง มักจะมีฝุ่นที่ร้อนกว่า เนื่องจากมีดาวฤกษ์ขนาดใหญ่และมีอุณหภูมิสูงกว่าอยู่ภายใน

ศ.ดักลาส สก็อตต์ ระบุว่า ทีมวิจัยของเขาพบว่า อุณหภูมิของกาแล็กซีได้ค่อย ๆ ลดลงอย่างต่อเนื่องตลอดช่วงเวลาหลายพันล้านปี

"เราได้ผ่านพ้นช่วงสูงสุดของการก่อกำเนิดดาวฤกษ์มาเป็นเวลานานแล้ว และในแต่ละรุ่นของการก่อกำเนิดดาวฤกษ์ จะมีดาวดวงใหม่เกิดขึ้นน้อยลงเรื่อย ๆ" เขากล่าว

การเย็นตัวลงครั้งใหญ่ ?

เป็นความจริงที่การตายของดาวฤกษ์เก่าสามารถนำไปสู่การก่อกำเนิดของดาวดวงใหม่ โดยใช้สสารเดิม แต่กระบวนการนี้ไม่ได้ง่ายอย่างที่คิด

ลองนึกภาพว่าเรามีกองวัสดุก่อสร้างและนำมันมาใช้สร้างบ้านหนึ่งหลัง หากต้องการสร้างบ้านหลังใหม่ เราอาจพยายามรีไซเคิลอาคารเก่ามาสร้างได้ก็จริง แต่ไม่ใช่วัสดุทุกชิ้นจะยังใช้งานได้

"นั่นหมายความว่า เราจะสร้างได้แต่บ้านใหม่ที่เล็กลงเท่านั้น ทุกครั้งที่เรารื้ออาคาร วัสดุที่ใช้ได้จะเหลือน้อยลงเรื่อย ๆ จนกระทั่งไม่สามารถสร้างบ้านหลังใหม่ได้อีกเลย" ศ.ดักลาส สก็อตต์ อธิบาย

สิ่งนี้เกิดขึ้นกับดาวฤกษ์ไม่ต่างกัน

"ดาวฤกษ์ในแต่ละรุ่นจะมีเชื้อเพลิงสำหรับเผาไหม้น้อยลง และในที่สุดก็จะมีเชื้อเพลิงไม่พอที่จะก่อกำเนิดดาวฤกษ์ดวงใหม่ได้อีก" นักจักรวาลวิทยากล่าว

"เรารู้อยู่แล้วว่า มีดาวฤกษ์มวลต่ำในจักรวาลมากกว่าดาวฤกษ์มวลสูงอย่างมาก"

นักวิทยาศาสตร์มีทฤษฎีมานานแล้วว่าจักรวาลจะต้องถึงจุดจบในวันหนึ่ง เพียงแต่ยังไม่แน่ชัดได้ว่าจะเกิดขึ้นอย่างไรและเมื่อใด

หนึ่งในทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในปัจจุบันคือ ทฤษฎีความตายจากความร้อน (heat death) หรือที่เรียกอีกชื่อว่า บิ๊กฟรีซ (Big Freeze) ซึ่งทำนายว่า เมื่อจักรวาลขยายตัวต่อไป พลังงานจะกระจายออกเรื่อย ๆ จนในที่สุดอุณหภูมิลดต่ำเกินกว่าจะเอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต

ดาวฤกษ์จะเคลื่อนห่างออกจากกัน ใช้เชื้อเพลิงจนหมด และไม่มีดาวดวงใหม่ถือกำเนิดขึ้นอีก

"ปริมาณพลังงานที่มีอยู่ในจักรวาลนั้นมีจำกัด" ศ.สก็อตต์ อธิบาย

เลขศูนย์มากมาย

แต่ก่อนที่คุณจะเงยหน้ามองท้องฟ้าด้วยความเศร้าหมอง การดับสูญของดาวฤกษ์นั้นยังต้องใช้เวลาอีกยาวนานมากในระดับจักรวาล

ศ.สก็อตต์ ประเมินว่า ดาวฤกษ์ดวงใหม่จะยังคงถือกำเนิดต่อไปอีก 10 ถึง 100 ล้านล้านปี ซึ่งยาวนานต่อไปหลังจากที่ดวงอาทิตย์ของเราน่าจะดับสูญไปแล้ว

ส่วนทฤษฎี บิ๊กฟรีซ (Big Freeze) นั้น อาจต้องใช้เวลานานกว่านั้นไปอีก โดยเมื่อต้นปีนี้ นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัย ราดเบาด์ ในเนเธอร์แลนด์ ประเมินว่า จุดจบสุดท้ายของจักรวาลอาจมาถึงในอีกประมาณ หนึ่ง "ควินวิจินทิลเลียน" ปี หรือก็คือเลขหนึ่งที่ตามด้วยศูนย์อีก 78 ตัว

ดังนั้น เรายังมีเวลามากมายเหลือเฟือในการชื่นชมดวงดาว ในคืนถัดไปที่ท้องฟ้าเปิดโล่งและปลอดโปร่ง