ฮับเบิลเผย “ซูเปอร์บับเบิล” N44: เมื่อดาวมวลมากอาจจุดกำเนิดดาวรุ่นใหม่

ภาพเนบิวลา LHA 120-N44 หรือ N44 ที่ NASA และ ESA เผยแพร่เมื่อวันที่ 3 กันยายน ไม่ได้โดดเด่นเพียงสีสันเท่านั้น แต่ยังบันทึกผลกระทบอันรุนแรงของดาวฤกษ์มวลมากต่อสภาพแวดล้อมของมันด้วย

N44 อยู่ห่างจากโลกราว 160,000 ปีแสง ในเมฆแมเจลแลนใหญ่ (Large Magellanic Cloud) ซึ่งเป็นดาราจักรขนาดเล็กบริวารของทางช้างเผือก และอยู่ในกลุ่มดาวปลาทอง (Dorado) ใจกลางภาพคือโพรงขนาดใหญ่ราว 210 x 140 ปีแสง ล้อมรอบด้วยเปลือกก๊าซและฝุ่นที่หนาแน่น โครงสร้างลักษณะนี้เรียกว่า “ซูเปอร์บับเบิล” 1

ซูเปอร์บับเบิลเกิดขึ้นได้อย่างไร

ดาวฤกษ์มวลมากใกล้ศูนย์กลาง N44 ปล่อยลมดาวฤกษ์ที่ทรงพลัง และเมื่อดาวบางดวงสิ้นอายุขัยก็ระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา พลังงานร่วมกันผลักก๊าซซึ่งเป็นวัตถุดิบตั้งต้นของดาวออกจากบริเวณกลางเนบิวลา จนเกิดเป็นโพรงกว้างใหญ่

แต่ก๊าซไม่ได้หายไปทั้งหมด มันถูกกวาดและสะสมที่ขอบโพรง กลายเป็นเปลือกก๊าซและฝุ่นที่สว่างหนาแน่นในภาพ นี่คือความหมายของคำว่า ซูเปอร์บับเบิล: โพรงระหว่างดาวขนาดใหญ่ที่ถูกสร้างจากอิทธิพลรวมของดาวมวลมากหลายดวง ไม่ใช่จากดาวเพียงดวงเดียว 1

การทำลายล้างที่อาจนำไปสู่การเกิดดาว

เมื่อก๊าซถูกอัดรวมกันที่เปลือก มันมีความหนาแน่นสูงขึ้นและมีโอกาสยุบตัวภายใต้แรงโน้มถ่วง จนให้กำเนิดดาวฤกษ์ใหม่ ใน N44 นักดาราศาสตร์พบว่ามีดาวกำลังก่อตัวอยู่ในสสารที่ถูกกวาดไปกองรวมกันดังกล่าว จึงทำให้บริเวณนี้เป็นตัวอย่างสำคัญของกระบวนการที่การก่อดาวรุ่นหนึ่งส่งผลต่อการก่อดาวรุ่นถัดไป 1

ดาวภายในซูเปอร์บับเบิลกับดาวบริเวณขอบมีอายุต่างกันได้มากถึงประมาณ 5 ล้านปี ลำดับเวลานี้สอดคล้องกับภาพที่ว่าดาวกลุ่มเก่าตรงกลางเปิดโพรงและบีบอัดก๊าซรอบนอก ก่อนที่ดาวรุ่นใหม่จะตามมาก่อตัวในเปลือก อย่างไรก็ตาม ข้อมูลนี้เป็นหลักฐานที่สนับสนุนแนวคิด “การก่อดาวที่ถูกกระตุ้น” ไม่ได้ยืนยันว่าดาวอายุน้อยทุกดวงริมโพรงเกิดจากกลไกเดียวกัน 1

ฮับเบิลสำรวจดาวเกือบครึ่งล้านดวง

ข้อมูลภาพมาจากโครงการสังเกตการณ์ของกล้องฮับเบิลหมายเลข 14689 ซึ่งมี Dimitrios Gouliermis เป็นหัวหน้าโครงการ การสำรวจจัดทำบัญชีดาวในและรอบ N44 ได้เกือบ 500,000 ดวง ในจำนวนนี้มีเกือบ 30,000 ดวง เป็นดาวฤกษ์ก่อนเข้าสู่ลำดับหลัก (pre-main-sequence stars)

ดาวกลุ่มนี้ยังไม่เริ่มหลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมในแก่นกลางอย่างเต็มรูปแบบ จึงเป็นวัตถุอายุน้อยที่ช่วยให้นักดาราศาสตร์ติดตามช่วงเริ่มต้นของวิวัฒนาการดาวฤกษ์ได้ 1

N44F: ฟองเล็กจากดาวดวงเดียว

ในภาพยังมี N44F ซึ่งอยู่บริเวณด้านขวาบน เป็นฟองก๊าซขนาดเล็กกว่าที่เกิดจากลมดาวของดาวฤกษ์ร้อนและมวลมากเพียงดวงเดียว 1

ความแตกต่างนี้ทำให้เห็นภาพชัดเจน: N44F แสดงให้เห็นว่าดาวทรงพลังดวงเดียวสามารถปั้นแต่งก๊าซรอบตัวได้เพียงใด ขณะที่โพรงหลักของ N44 เป็นผลสะสมจากดาวในกระจุกและการระเบิดซูเปอร์โนวาหลายเหตุการณ์

ห้องทดลองใกล้บ้านสำหรับเอกภพยุคต้น

N44 มีขนาดกินระยะราว 1,000 ปีแสง เต็มไปด้วยก๊าซไฮโดรเจนเรืองแสง แนวฝุ่นมืด ดาวมวลมาก และประชากรดาวหลากหลายวัย อีกทั้งยังมีบริเวณร้อนจัดที่การก่อดาวเข้มข้น จึงเปิดโอกาสให้นักดาราศาสตร์เปรียบเทียบขั้นต่าง ๆ ของการเกิดและวิวัฒนาการดาวภายในระบบที่เชื่อมโยงกัน 1

เมฆแมเจลแลนใหญ่ยังมีธาตุที่หนักกว่าฮีเลียมในสัดส่วนต่ำกว่าทางช้างเผือก หรือมี “โลหะต่ำ” ตามศัพท์ดาราศาสตร์ สภาพเช่นนี้คล้ายดาราจักรที่อายุน้อยกว่าในเอกภพยุคแรก N44 จึงเป็นห้องทดลองที่อยู่ค่อนข้างใกล้สำหรับศึกษาว่าการก่อดาวและอิทธิพลจากดาวมวลมากดำเนินไปอย่างไรในสภาพแวดล้อมแบบนั้น 1

บทเรียนสำคัญจากภาพนี้จึงเป็นเรื่องของวงจร: ดาวมวลมากอาจยุติช่วงหนึ่งของชีวิตเนบิวลาด้วยการกวาดก๊าซออกไป แต่ขณะเดียวกันก็อาจสร้างเปลือกก๊าซหนาแน่นที่วางรากฐานให้ดาวรุ่นถัดไปถือกำเนิดขึ้นได้