JWST พบ 'น้ำ' และ 'ฝุ่น' อยู่รอดได้ในระยะครึ่งปีแสงจากหลุมดำมวลยิ่งยวด Sagittarius A*

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) ของ NASA/ESA/CSA ได้ค้นพบสิ่งที่น่าทึ่ง: ดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายชื่อ IRS 3 ซึ่งอยู่ห่างจากหลุมดำมวลยิ่งยวด Sagittarius A* ที่ใจกลางดาราจักรทางช้างเผือกของเราเพียง 0.55 ปีแสง ยังคงผลิตฝุ่นซิลิเกตออกมาอย่างต่อเนื่อง และที่สำคัญคือมีโมเลกุลน้ำ (H₂O) ซ่อนตัวอยู่ในซองก๊าซและฝุ่นที่พวยพุ่งออกจากตัวดาว การค้นพบนี้ท้าทายความเชื่อเดิมที่ว่าบริเวณใกล้หลุมดำมวลยิ่งยวดนั้นรุนแรงเกินกว่าที่สิ่งใดจะอยู่รอดได้ ผลงานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Astronomy & Astrophysics เมื่อวันที่ 11 สิงหาคม พ.ศ. 2569

เปิดเบื้องหลังดาวยักษ์แดง IRS 3

มวลและอายุ: IRS 3 มีมวลประมาณ 6 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และมีอายุประมาณ 72 ล้านปี ปัจจุบันดาวดวงนี้ได้เข้าสู่ช่วงท้ายของชีวิตที่เรียกว่า แอซิมโทติกไจแอนท์บรานช์ (Asymptotic Giant Branch - AGB) หรือช่วงดาวยักษ์ใหญ่ในช่วงท้าย ซึ่งเป็นช่วงที่ดาวจะพองตัว มีอุณหภูมิพื้นผิวลดต่ำลง แต่สว่างมาก พร้อมกับปล่อยมวลสารออกมาทางลมดาวฤกษ์ที่รุนแรง ดาว IRS 3 กำลังสูญเสียมวลในอัตราที่สูงมาก โดยประมาณหนึ่งเท่าของมวลโลกทุกๆ 18 วัน

องค์ประกอบของซองก๊าซ-ฝุ่น: ดาวฤกษ์ดวงนี้ถูกล้อมรอบด้วยซองก๊าซและฝุ่นที่มีลักษณะเป็นชั้นๆ คล้ายเปลือกหอย ซึ่งแผ่ขยายออกไปเป็นระยะทางประมาณ 10,000 หน่วยดาราศาสตร์ (AU) จากตัวดาว ภายในซองนี้เต็มไปด้วยฝุ่นที่อุดมไปด้วยออกซิเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งฝุ่นซิลิเกต (ตรวจพบได้จากลักษณะการดูดกลืนแสงที่ช่วงคลื่น 9.7 และ 18.5 ไมครอน) และอลูมินา แต่สิ่งสำคัญที่สุดคือ ทีมนักวิจัยตรวจพบโมเลกุลน้ำภายในซองก๊าซ-ฝุ่นนี้เป็นครั้งแรก

MIRI ไขปริศนาองค์ประกอบทางเคมี: การสังเกตการณ์ก่อนหน้านี้จากพื้นโลกยังคงคลุมเครือว่า IRS 3 นั้นอุดมไปด้วยคาร์บอนหรือออกซิเจนกันแน่ แต่ข้อมูลจากเครื่องมือ MIRI (Mid-Infrared Instrument) บน JWST ซึ่งสามารถวัดสเปกตรัมอินฟราเรดช่วงกลางของดาวฤกษ์ได้อย่างต่อเนื่องเป็นครั้งแรก แสดงให้เห็นลายเซ็นที่ชัดเจนของฝุ่นซิลิเกต ซึ่งเป็นหลักฐานยืนยันว่า IRS 3 เป็นดาว AGB ที่อุดมไปด้วยออกซิเจนอย่างไม่ต้องสงสัย การค้นพบนี้ได้ปิดฉากข้อสงสัยว่าดาวดวงนี้อาจมีองค์ประกอบหลักเป็นคาร์บอน

เหตุใดการค้นพบ 'น้ำ' จึงสำคัญยิ่ง?

การมีอยู่ของโมเลกุลน้ำในบริเวณนี้สร้างความประหลาดใจให้กับนักดาราศาสตร์ เพราะพื้นที่รอบๆ Sagittarius A* เต็มไปด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ที่รุนแรงจากหลุมดำและก๊าซร้อนโดยรอบ ซึ่งโดยปกติแล้วจะทำลายโมเลกุลที่เปราะบางอย่างน้ำได้อย่างรวดเร็ว

"ศูนย์กลางดาราจักรเป็นหนึ่งในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุด การทำความเข้าใจว่าดาวฤกษ์ยังสามารถทำให้สภาพแวดล้อมโดยรอบอุดมสมบูรณ์ต่อไปได้หรือไม่นั้นเป็นคำถามที่สำคัญ"
— Florian Peißker นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโคโลญ ประเทศเยอรมนี หัวหน้าทีมวิจัย

การที่น้ำสามารถอยู่รอดได้ในสภาวะเช่นนี้ แสดงให้เห็นว่าสสารในรูปโมเลกุลสามารถทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่มีรังสีสูงเกินคาดคิด

ผลกระทบต่อแนวคิดการก่อตัวของดาวและดาวเคราะห์ใกล้ศูนย์กลางดาราจักร

การค้นพบนี้บ่งชี้ว่า ดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายซึ่งอยู่ใกล้ศูนย์กลางดาราจักร ยังคงสามารถหล่อเลี้ยงสิ่งแวดล้อมรอบข้างด้วยฝุ่นและน้ำ ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำคัญในการก่อตัวของดาวเคราะห์และสิ่งมีชีวิต ได้ แม้จะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เคยถูกมองว่ารุนแรงเกินกว่าที่กระบวนการดังกล่าวจะเกิดขึ้นได้

นั่นหมายความว่า กระบวนการรีไซเคิลสสารและความเป็นไปได้ในการก่อตัวของดาวเคราะห์ อาจเกิดขึ้นได้ในระยะที่ใกล้กับหลุมดำมวลยิ่งยวดมากกว่าที่เคยเชื่อกันไว้มาก โดยสรุปคือ การค้นพบนี้พิสูจน์ให้เห็นว่า ส่วนประกอบพื้นฐานของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ในอนาคตสามารถก่อตัวขึ้นได้ แม้จะอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงมหาศาลและรังสีที่รุนแรง