ตรวจพบ “น้ำมวลหนัก” ในจานก่อกำเนิดดาวฤกษ์เป็นครั้งแรก

น้ำมวลหนัก หรือ Heavy Water เป็นน้ำที่อะตอมของธาตุไฮโดรเจนมีนิวตรอนเพิ่มมาหนึ่งตัว ซึ่งเป็นหนึ่งในโมเลกุลที่หายากของน้ำ จากการศึกษาล่าสุดระบุว่ามีการค้นพบน้ำมวลหนักในจานพอกพูนมวลในระบบดาวฤกษ์อายุน้อยดวงหนึ่ง และเป็นหลักฐานสำคัญที่ชี้ว่าน้ำอาจเกิดขึ้นก่อนดาวฤกษ์ดวงนั้นเสียอีก และมีแนวโน้มว่าสารนี้ก่อตัวขึ้นตั้งแต่ในกลุ่มเมฆโมเลกุลอันหนาวเย็นและมืดมิดที่ให้กำเนิดดาวฤกษ์ดวงนั้น

นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบน้ำมวลหนักในแผ่นจานพอกพูนมวลที่ประกอบไปด้วยก๊าซและฝุ่นที่ล้อมรอบดาวฤกษ์อายุน้อยชื่อ V883 Orionis ผ่านการใช้งานกล้องโทรทรรศน์ ALMA หรือ Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ดาว V883 Orionis อยู่ห่างจากโลกประมาณ 1,350 ปีแสง และเป็นหนึ่งในดาวฤกษ์ที่เกิดจากเนบิวลาดาวนายพราน (Orion Nebula)

โมเลกุลน้ำที่เราคุ้นเคยกัน ประกอบไปด้วยธาตุไฮโดรเจนสองอะตอมกับออกซิเจนหนึ่งอะตอม ส่วนน้ำมวลหนัก อะตอมธาตุไฮโดรเจนจะมีนิวตรอนเพิ่มมาหนึ่งตัว เรียกไอโซโทปของไฮโดรเจนประเภทนี้ว่าดิวเทอเรียม (Deuterium) น้ำที่มีดิวเทอเรียมประกอบอยู่จึงมีมวลโมเลกุลหนักกว่าน้ำปกติ นักดาราศาสตร์จะใช้สัดส่วนของน้ำปกติกับน้ำมวลหนักมาระบุเวลาว่าสสารกลุ่มนั้นเกิดขึ้นมานานแล้วแค่ไหน และบ่งบอกได้ว่าเทหวัตถุต่าง ๆ ก่อกำเนิดขึ้นมาในสภาวะแบบใด

ผลการสังเกตจากกล้องโทรทรรศน์ ALMA พบว่าการปะทุรุนแรงจากดาวฤกษ์อายุน้อยสามารถทำลายน้ำมวลหนักในแผ่นจานพอกพูนมวลได้ และเปลี่ยนสภาพน้ำมวลหนักให้กลายเป็นน้ำปกติ หากกระบวนการนี้เกิดขึ้นรอบ V883 Orionis จริง อัตราส่วนระหว่างน้ำมวลหนักต่อน้ำปกติจะต้องมีค่าต่ำ ใกล้เคียงกับที่พบในระบบสุริยะของเรา

แต่ผลกลับตรงกันข้าม อัตราส่วนที่ ALMA วัดได้ในแผ่นจานของ V883 Oronis กลับเท่ากันกับที่พบในก้อนเมฆโมเลกุลก่อนจะก่อกำเนิดดาวหรือดาวเคราะห์เสียอีก ทั้งยังมีค่ามากกว่าที่จะเกิดได้จากน้ำที่ถูกทำลายและก่อตัวใหม่ในแผ่นจานถึงราวสองลำดับขั้น

การตรวจพบนี้เป็นหลักฐานที่แน่ชัดว่าน้ำที่เราเห็นในแผ่นจานก่อดาวนี้ต้องมีอายุมากกว่าดาวฤกษ์ตรงศูนย์กลาง และก่อตัวขึ้นตั้งแต่ช่วงแรกสุดของการก่อกำเนิดดาวและดาวเคราะห์ หรือแปลได้ว่า น้ำในแผ่นจานของ V883 Orionis มีอายุมากกว่าดาวดวงนั้นเอง อาจแก่กว่าเป็นพันล้านปี คงอยู่ในกลุ่มเมฆโมเลกุลที่ให้กำเนิดเนบิวลาในกลุ่มดาวนายพรานในสภาพน้ำแข็งที่เคลือบอนุภาคฝุ่นขนาดเล็ก

V883 Orionis นับว่าเป็นดาวฤกษ์อายุน้อยที่มีอายุเพียงห้าแสนปีเท่านั้น และเพิ่งมีการตรวจพบน้ำในจานพอกพูนมวลรอบดาวฤกษ์เมื่อปี 2023 ยังไม่มีการก่อกำเนิดดาวเคราะห์ขึ้น

ข้อมูลจากการศึกษาในครั้งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าสสารจากเมฆก่อกำเนิดดวงดาวในช่องว่างระหว่างดวงดาวคือสิ่งก่อกำเนิดดาวเคราะห์ และน้ำที่อยู่ในหมู่เมฆเหล่านั้นก็มีส่วนโดยตรงในการสร้างและก่อกำเนิดดาวเคราะห์ในระบบเหล่านั้น นี่คือหลักฐานโดยตรงครั้งแรกที่สนับสนุนนักวิทยาศาสตร์ว่าเมฆโมเลกุลในช่องว่างระหว่างดวงดาวคือวัตถุดิบในการสร้างดวงดาว

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS  

ที่มาข้อมูล : space

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech