“ดาวฤกษ์” ส่วนใหญ่ที่เรามองเห็นอยู่บนท้องฟ้า ไม่ได้เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่อย่างโดดเดี่ยวเหมือนกับดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะของเรา แต่เป็นระบบดาวฤกษ์ที่มีสมาชิกมากกว่า 1 ดวง หากเป็นระบบดาวฤกษ์ 2 ดวงจะเรียกว่า “ระบบดาวคู่” หรือ “Binary star system” หรือบางระบบอาจมีสมาชิกมากกว่า 2 ดวงขึ้นไป เรียกว่า “Multiple star system” ดาวฤกษ์ที่อยู่กันเป็นระบบลักษณะนี้สามารถพบได้ทั่วไป อาจมีสัดส่วนมากถึง 85% ของดาวฤกษ์ทั้งหมดบนท้องฟ้า ขณะที่อีก 15% เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่อย่างโดดเดี่ยวแบบดวงอาทิตย์ของเรา
“ดาวฤกษ์” ถือกำเนิดขึ้นจากกลุ่มฝุ่นและแก๊สที่ล่องลอยอยู่ในอวกาศ หรือที่เรียกกันว่า “เนบิวลา” อะตอมและโมเลกุลของฝุ่นและแก๊สจะค่อย ๆ เกาะกลุ่มรวมตัวกันด้วยแรงโน้มถ่วง แม้จะน้อยนิดแต่ก็เพียงพอที่เกิดเป็นจุดที่มีความหนาแน่นของกลุ่มแก๊สมากกว่าบริเวณอื่น ยิ่งมีความหนาแน่นมากก็ยิ่งมีแรงโน้มถ่วงมากขึ้น ทำให้สามารถดึงดูดมวลสารโดยรอบเข้ามาได้เป็นวงกว้างขึ้น จนกระทั่งมีอุณหภูมิและความหนาแน่นมากเพียงพอ จนเกิดปฏิกิริยา “นิวเคลียร์ฟิวชัน” หลอมรวมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียมขึ้น นั่นคือจุดเริ่มต้นของการเป็น “ดาวฤกษ์”
ทั้งนี้ จุดที่มีความหนาแน่นสูงกว่าบริเวณอื่นภายในเนบิวลานั้น ไม่จำเป็นจะต้องมีเพียงจุดเดียว สามารถมีได้หลายจุด และถ้าแต่ละจุดไม่ได้โดนดึงดูดกันเองจนรวมตัวเป็นจุดเดียวไปเสียก่อน ก็จะสามารถก่อตัวไปเป็นดาวฤกษ์ได้ และกลายเป็นระบบดาวฤกษ์ที่มีสมาชิกได้หลายดวงในที่สุด โดยแต่ละดวงจะโคจรรอบจุดศูนย์กลางมวลของระบบนั้น ๆ
ยกตัวอย่างเช่น หนึ่งในระบบดาวฤกษ์ที่มีจำนวนดาวฤกษ์เยอะที่สุดก็คือ “ดาวคาสเตอร์ (Castor)” หนึ่งในดาวฤกษ์ที่สว่างเด่นประจำกลุ่มดาวคนคู่ (Gemini) เมื่อมองด้วยตาเปล่าจะเห็นเป็นดาวฤกษ์สีขาวสว่างเพียงดวงเดียว แต่เมื่อมองผ่านกล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดใหญ่และกำลังแยกภาพสูง จะมองเห็นดาวทั้งหมด 3 ดวง ขณะที่อีก 3 ดวงนักดาราศาสตร์วิเคราะห์จากการศึกษาสเปกตรัมของดาวฤกษ์แต่ละดวง
ความสำคัญของ “ระบบดาวคู่”
การศึกษาทางดาราศาสตร์นั้น นักดาราศาสตร์ทำได้เพียงสังเกตการณ์ “แสง” ที่มาจากวัตถุท้องฟ้า แล้วอาศัยเทคนิคและวิธีการต่าง ๆ ในการวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพของวัตถุนั้น ๆ ออกมา ทั้งความสว่าง ธาตุองค์ประกอบ ระยะห่าง ความเร็วในการเคลื่อนที่ ทั้งนี้ค่า “มวล” เป็นหนึ่งในค่าที่มีความสำคัญมากที่สุดสำหรับการศึกษาดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์จะวิวัฒนาการไปทางใด และมีจุดจบแบบใดนั้น ขึ้นอยู่กับค่า ๆ เดียว นั่นก็คือค่ามวล แต่ทั้งนี้ก็เป็นค่าที่ซับซ้อนและต้องใช้เวลาวิเคราะห์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับดาวฤกษ์ที่ล่องลอยอย่างโดดเดี่ยว
ปัจจุบันนี้ หนึ่งในเทคนิคที่นักดาราศาสตร์ใช้วิเคราะห์ค่ามวล คือ การวิเคราะห์จาก “แรงโน้มถ่วง” ของวัตถุนั้นที่กระทำต่อวัตถุโดยรอบ ยกตัวอย่างเช่นในระบบสุริยะของเรา เราสามารถทราบค่ามวลของดวงอาทิตย์ได้โดยคำนวณจากคาบการโคจรของดาวเคราะห์ต่าง ๆ ที่กำลังโคจรรอบดวงอาทิตย์ ค่าเหล่านี้สื่อถึงอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ ซึ่งสามารถใช้คำนวณหาค่ามวลที่เป็นต้นกำเนิดของแรงโน้มถ่วงนี้ได้
อย่างไรก็ดี สำหรับดาวฤกษ์ดวงอื่นที่อยู่อย่างโดดเดี่ยวบนท้องฟ้า เป็นเรื่องยากที่เราจะมองเห็นดาวเคราะห์ในระบบดาวฤกษ์นั้น ๆ ได้ ทำให้เราไม่ทราบอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ดวงนั้นเลย จึงไม่สามารถวิเคราะห์ค่ามวลออกมาได้
แต่สำหรับระบบดาวคู่ หรือระบบดาวที่มีสมาชิกมากกว่า 2 ดวง นักดาราศาสตร์จะวิเคราะห์ค่ามวลของระบบออกมาได้โดยง่าย เพราะดาวฤกษ์แต่ละดวงจะโคจรรอบจุดสมดุลของระบบที่เราเรียกกันว่า “จุดศูนย์กลางมวล” (Center of mass) เพียงแค่วิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงความสว่าง หรือการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ แล้วอาศัย “กฎของ Kepler” และ “กลศาสตร์ของ Newton” ในการคำนวณ ก็จะสามารถวิเคราะห์ค่ามวลของระบบออกมาได้ในทันที
ดังนั้น ระบบดาวคู่ จึงมีความสำคัญอย่างมากในการศึกษาดาราศาสตร์ด้านดาวฤกษ์ เป็นเสมือนห้องทดลองบนท้องฟ้า ที่นักดาราศาสตร์ไม่เพียงแต่ใช้วิเคราะห์ค่ามวลของดาว ซึ่งเป็นตัวแปรพื้นฐานในการทำความเข้าใจธรรมชาติของดาวฤกษ์ แต่ยังสามารถใช้ศึกษาวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ การก่อตัวของระบบดาวฤกษ์หลายดวง ทดสอบแบบจำลองทางทฤษฎี รวมไปถึงการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มี “ดวงอาทิตย์” มากกว่า 1 ดวง เป็นต้น
ภาพประกอบ : ภาพระบบดาวคู่ในกลุ่มดาวหมีใหญ่ (Ursa Major) ประกอบด้วย ดาว Alcor (ดวงซ้าย) และ Mizar (ดวงขวา)
🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
แหล่งข้อมูลอ้างอิง : atnf, ธนกร อังค์วัฒนะ เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ สดร.
