กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope หรือ JWST) ได้สร้างความประหลาดใจครั้งใหญ่แก่นักดาราศาสตร์ ด้วยการค้นพบหลักฐานของรังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet Radiation – UV) ที่ไม่ควรจะมีอยู่รอบ ๆ ดาวฤกษ์เกิดใหม่ (Protostars) ในบริเวณก่อกำเนิดดาวฤกษ์ที่ชื่อว่า เมฆโมเลกุลโอฟิอุคัส (Ophiuchus molecular cloud) การค้นพบนี้ท้าทายความเข้าใจพื้นฐานของเราเกี่ยวกับกระบวนการก่อตัวของดาวฤกษ์ และอาจนำไปสู่การปรับเปลี่ยนแบบจำลองทางเคมีและฟิสิกส์ของสภาพแวดล้อมเหล่านี้
โดยทั่วไปแล้ว ตามแบบจำลองการก่อตัวของดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์ที่เพิ่งเกิดใหม่ หรือที่เรียกว่า ดาวฤกษ์ก่อนเกิด จะมีอุณหภูมิไม่สูงพอที่จะผลิตรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีพลังงานสูงได้ พวกมันยังคงถูกห่อหุ้มอย่างลึกซึ้งด้วยก๊าซและฝุ่นเย็น ๆ ในเนบิวลา (Nebula) อันเป็นแหล่งกำเนิด ทฤษฎีจึงระบุว่าสภาพแวดล้อมรอบดาวทารกเหล่านี้ไม่ควรมีรังสี UV แต่จากการใช้เครื่องมือ MIRI (Mid-Infrared Instrument) บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศ JWST เพื่อสังเกตการณ์ดาวฤกษ์เกิดใหม่ 5 ดวง ในบริเวณโอฟิอุคัส ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 450 ปีแสง ทีมวิจัยนานาชาติกลับพบร่องรอยที่ชัดเจนของรังสี UV ที่กำลังส่งผลกระทบต่อก๊าซไฮโดรเจนโมเลกุลที่ถูกพ่นออกมาในรูปของการพุ่งออก (Outflows)
เพื่อหาคำตอบของที่มาของรังสี UV ที่คาดไม่ถึงนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งสมมติฐานเริ่มต้นว่า รังสี UV น่าจะมาจากดาวฤกษ์ประเภท B (B-type stars) ที่ร้อนและมีมวลสูงกว่า ซึ่งกระจัดกระจายอยู่ในบริเวณโอฟิอุคัส และปล่อยรังสี UV ออกมาอย่างมหาศาล พวกเขาเรียกสิ่งนี้ว่า แหล่งกำเนิดภายนอก (External source)
อย่างไรก็ตาม เมื่อตรวจสอบอย่างละเอียด ทีมวิจัยพบว่าลายเซ็นของรังสี UV ที่ตรวจจับได้นั้นมีความสอดคล้องคล้ายกันในดาวฤกษ์ก่อนเกิดทั้งห้าดวง ถึงแม้ว่าพวกมันจะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีปริมาณรังสี UV ภายนอกแตกต่างกันอย่างมากก็ตาม นอกจากนี้ เมื่อนำปัจจัยการดูดกลืนรังสีของฝุ่นรอบ ๆ ดาวทารกมาพิจารณาแล้ว ก็ยิ่งทำให้พวกเขาต้องปฏิเสธสมมติฐานแหล่งกำเนิดภายนอกนี้ไปอย่างสิ้นเชิง
นักดาราศาสตร์จึงสรุปว่า แหล่งกำเนิดรังสี UV จะต้องมาจากภายใน ซึ่งหมายความว่ามันเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงกับดาวฤกษ์เกิดใหม่โดยตรง
สมมติฐานที่กำลังได้รับการพิจารณาในขณะนี้คือ รังสี UV อาจเกิดจากกระบวนการช็อกเวฟ (Shock waves) ที่เกิดจากการที่ดาวฤกษ์ก่อนเกิดกำลังรวมมวลสาร (accrete material) และพ่นลำไอพ่นของก๊าซ (jets and outflows) ออกมา แรงกระแทกของการพ่นมวลสารนี้ได้บีบอัดและทำให้ก๊าซรอบ ๆ ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึงจุดที่สามารถผลิตรังสีอัลตราไวโอเลตออกมาได้
การค้นพบรังสี UV ลึกลับนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะรังสีที่มีพลังงานสูงสามารถเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของก๊าซและฝุ่นรอบ ๆ ดาวฤกษ์ได้อย่างมาก รังสี UV ที่เพิ่มเข้ามานี้จะส่งผลต่อการอยู่รอดของโมเลกุลต่าง ๆ ซึ่งเป็นวัตถุดิบตั้งต้นในการก่อตัวของดาวเคราะห์และระบบสุริยะในอนาคต
การทำความเข้าใจแหล่งกำเนิดและผลกระทบของรังสี UV ที่ไม่คาดฝันนี้ จะช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถปรับปรุงแบบจำลองการก่อตัวของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ให้มีความแม่นยำยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องที่ว่า โมเลกุลใดบ้างที่จะยังคงอยู่รอดและรวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์ในท้ายที่สุด ซึ่งอาจนำไปสู่ความเข้าใจใหม่ว่าระบบดาวเคราะห์และดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (Exoplanet) กำเนิดขึ้นได้อย่างไร
ข้อมูลอ้างอิง:
- Universe Today: The Ultraviolet Mystery Inside Newborn Stars
- Phys.org: Puzzling ultraviolet radiation in the birthplaces of stars
