ในทางช้างเผือกมีดาวกี่ดวง? เผยวิธีที่นักดาราศาสตร์ใช้นับดวงดาว

เคยสงสัยไหมว่าบนท้องฟ้ามีดาวฤกษ์อยู่กี่ดวง? โดยเฉพาะในกาแล็กซีทางช้างเผือกที่เราอาศัยอยู่ แม้คำตอบจะเป็นตัวเลขที่มหาศาลเกินจินตนาการ แต่คำถามที่น่าสนใจกว่าคือ “นักดาราศาสตร์นับดาวทั้งหมดได้อย่างไร ทั้งที่เรามองเห็นได้เพียงเศษเสี้ยวเดียว?” กระบวนการนี้ซับซ้อนและท้าทาย เปรียบเสมือนการนับต้นไม้ทั้งป่าในขณะที่คุณยืนอยู่กลางป่า แต่ด้วยหลักการทางวิทยาศาสตร์และการสังเกตการณ์ ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถประมาณการจำนวนดาวได้อย่างน่าทึ่ง

เจเรมี ดาร์ลิง (Jeremy Darling) นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์ อธิบายความท้าทายนี้ไว้อย่างเห็นภาพว่า มันเหมือนกับคุณได้รับภารกิจให้นับต้นไม้ในป่าใหญ่ แต่คุณกลับยืนอยู่ใจกลางป่า ทำให้ไม่สามารถมองเห็นต้นไม้ทั้งหมดได้ สิ่งที่คุณทำได้คือ นับต้นไม้ที่อยู่รอบตัว แล้วสร้างแบบจำลองขึ้นมาว่าป่าแห่งนี้น่าจะใหญ่แค่ไหน และต้นไม้กระจายตัวอยู่อย่างสม่ำเสมอเพียงใด

การนับดาวในกาแล็กซีทางช้างเผือก (Milky Way) ก็ใช้หลักการเดียวกัน เรามองเห็นดาวฤกษ์ได้เพียงส่วนหนึ่งเท่านั้น ส่วนที่เหลือถูกบดบังโดยกลุ่มฝุ่นและแก๊สขนาดมหึมา ดังนั้น นักดาราศาสตร์จึงต้องศึกษากาแล็กซีอื่น ๆ ที่มีลักษณะคล้ายกับของเรา เพื่อทำความเข้าใจโครงสร้าง การกระจายตัวของดาว และปริมาณฝุ่น ก่อนจะนำข้อมูลเหล่านั้นมาประยุกต์ใช้กับกาแล็กซีของเราเอง

อุปสรรคสำคัญอีกประการหนึ่งคือ ดาวฤกษ์มีความสว่างไม่เท่ากัน คริส อิมพีย์ (Chris Impey) ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแอริโซนา ชี้ว่าเมื่อเรามองไปยังที่ไกล ๆ เราจะเห็นแต่ดาวยักษ์ที่สว่างไสว แต่กลับพลาดดาวฤกษ์ขนาดเล็กที่ริบหรี่ไป ซึ่งดาวเหล่านี้มีจำนวนมากกว่ามหาศาล

ความจริงก็คือ ดาวฤกษ์มวลมากนั้นหาได้ยากมาก ในทุก ๆ ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่แบบดวงอาทิตย์ของเรา จะมีดาวแคระแดง (Red dwarf) ซึ่งเป็นดาวขนาดเล็ก อุณหภูมิต่ำ และสลัวกว่าดวงอาทิตย์หลายพันเท่า อยู่ถึงประมาณ 100 ดวง

ดังนั้น นักดาราศาสตร์จึงแก้ปัญหานี้โดยการนับเฉพาะดาวสว่างที่มองเห็นได้ แล้วใช้อัตราส่วนระหว่างดาวสว่างต่อดาวริบหรี่ที่คำนวณไว้มาประมาณการจำนวนดาวทั้งหมด แต่หากการคำนวณอัตราส่วนนี้ผิดพลาดเพียงเล็กน้อย ตัวเลขสุดท้ายก็จะคลาดเคลื่อนไปอย่างมหาศาล

น่าแปลกที่การนับจำนวนกาแล็กซี ทั้งหมดในเอกภพกลับเป็นเรื่องที่ง่ายกว่าการนับดาวในกาแล็กซีของเราเอง ดาร์ลิงอธิบายว่า เพราะเอกภพมีคุณสมบัติที่เรียกว่า “สภาพเอกพันธุ์ (Homogeneous)” และ “สภาพไอโซทรอปิก (Isotropic)” ซึ่งพูดง่าย ๆ ก็คือไม่ว่าเราจะมองไปในทิศทางไหน ภาพรวมของเอกภพในระดับมหภาคจะดูคล้ายคลึงกัน

วิธีการนับจึงตรงไปตรงมา นักดาราศาสตร์จะใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทรงพลังอย่าง กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) ถ่ายภาพพื้นที่เล็ก ๆ บนท้องฟ้า แล้วนับจำนวนกาแล็กซีในภาพนั้น จากนั้นก็นำมาคำนวณเทียบกับขนาดของท้องฟ้าทั้งหมดเพื่อประมาณการจำนวนกาแล็กซีในเอกภพที่สังเกตได้ (Observable Universe)

แล้วในที่สุด มีดาวทั้งหมดกี่ดวง? จากการคำนวณและประมาณการด้วยวิธีการทั้งหมดนี้ นักดาราศาสตร์สรุปได้ว่า

กาแล็กซีทางช้างเผือกของเรามีดาวฤกษ์ อยู่ประมาณ 1 แสนล้านดวง (100,000,000,000)
ในเอกภพที่สังเกตได้ มีกาแล็กซี อยู่อย่างน้อย 1 แสนล้านกาแล็กซี

เมื่อนำตัวเลขทั้งสองมาคูณกัน เราจะได้จำนวนดาวฤกษ์โดยประมาณในเอกภพ ซึ่งอยู่ที่ 10,000,000,000,000,000,000,000 ดวง หรือ 1 หมื่นล้านล้านล้านดวง (10 sextillion) ซึ่งก็คือเลข 1 ตามด้วยเลข 0 ถึง 22 ตัว เป็นจำนวนที่มากมายมหาศาลเกินกว่าที่ใครจะจินตนาการได้ และนี่เป็นเพียงจำนวนในเอกภพส่วนที่เราสามารถสังเกตเห็นได้เท่านั้น

ข้อมูลอ้างอิง: Discovery
– How Many Stars Are in The Milky Way?