ครั้งแรก พบคู่ดาวแคระขาวก่อนเป็นซูเปอร์โนวาใกล้โลก

วันที่ 4 เมษายน ค.ศ. 2025 คณะนักดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยวอร์วิก (University of Warwick) เมืองโคเวนทรี ประเทศอังกฤษ ตีพิมพ์รายงานในวารสาร Nature Astronomy การค้นพบครั้งแรก ดาวแคระขาวคู่หนึ่งในกาแล็กซีทางช้างเผือก กำลังจับคู่โคจรร่วมกันในลักษณะที่จะชนกันในอนาคตอีก 23,000 ล้านปี แล้วระเบิดเกิดเป็นซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เอ (Type 1a supernova) มีความสว่างมากกว่าดวงจันทร์ 10 เท่า โดยที่ดาวแคระขาวคู่นี้อยู่ใกล้โลกมาก คือ เพียง 150 ปีแสง ซึ่งเสมือนกับอยู่หน้าบันไดบ้านดาวเคราะห์โลกของเราเอง

“เชื่อ คิดและทำ อย่างวิทยาศาสตร์” วันนี้จะนำท่านผู้อ่านไปดูผลงานการค้นพบใหม่นี้ และไปดูว่า เมื่อคู่ดาวแคระขาวตามรายงานระเบิดเกิดเป็นซูเปอร์โนวาขึ้นมา ตอนนั้นโลกและมนุษย์จะอยู่ที่ไหน? จะได้รับผลกระทบจากซูเปอร์โนวาอย่างไร? หรือไม่? แล้วการค้นพบใหม่นี้มีความสำคัญต่อดาราศาสตร์โลกอย่างไร?

รู้จักกับ “ดาวแคระขาว”

ก่อนไปดูผลงานการค้นพบใหม่เกี่ยวกับคู่ดาวแคระขาวที่จะชนกันแล้วระเบิดเกิดเป็นซูเปอร์โนวาใกล้โลก เราไปทำความรู้จักกับดาวแคระขาวและซูเปอร์โนวากันก่อนอย่างเร็วๆ โดยเริ่มจากดาวแคระขาว

ดาวแคระขาว หรือ white dwarf เป็นสภาพวาระสุดท้ายแบบหนึ่งของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่า 8 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ วาระสุดท้ายของดาวฤกษ์มีหลายแบบ ขึ้นอยู่กับมวลเป็นสำคัญ โดยภาพรวม ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากตั้งแต่ 8 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ขึ้นไป จะมีวาระสุดท้ายเปลี่ยนไปเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ

สำหรับดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่า 8 เท่าของดวงอาทิตย์ลงมา ซึ่งรวมทั้งดวงอาทิตย์ของเราเองด้วย ก็จะเปลี่ยนสภาพไปเป็นดาวยักษ์แดง ดาวแคระขาว และในที่สุดก็เป็นดาวแคระดำ (black dwarf) หรือดาวแคระสีน้ำตาล (brown dwarf)

ตัวแปรสำหรับสภาพของดาวชนิดต่างๆ เหล่านี้ขึ้นอยู่กับ 2 ปัจจัยหลัก คือ พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันและแรงดึงดูดโน้มถ่วง โดยที่พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันพยายามรักษาสภาพความเป็นดาวฤกษ์ คือ มีแสงสว่างและรักษาขนาด...

ส่วนแรงดึงดูดโน้มถ่วงซึ่งขึ้นอยู่กับมวลทั้งหมดของดวงดาว ก็พยายามดึงดูดทุกสิ่ง (ที่ประกอบเป็นดวงดาว) ให้เข้าสู่ใจกลางของดวงดาว

สภาพสุดท้ายของดวงดาวจึงเป็นผลของการต่อสู้ระหว่างพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันกับแรงดึงดูดโน้มถ่วง

รู้จักกับ “ซูเปอร์โนวา”

“ซูเปอร์โนวา” (supernova : มหานวดารา) กับ “โนวา” (nova : นวดารา) มักจะถูกเอ่ยถึง...หรือนึกถึง...เปรียบเทียบกัน

อย่างเร็ว ๆ ความเหมือนและแตกต่างที่สำคัญของซูเปอร์โนวากับโนวา คือ:

• โนวา เกิดจากการระเบิดที่พื้นผิวของดวงดาว คล้ายกับการสลัดผิวของดวงดาว เมื่อดาวดวงหนึ่งเกิดเป็นโนวา จะสว่างกว่าเดิมระหว่าง 100 ถึง 1 ล้านเท่า
• ซูเปอร์โนวา มีลักษณะคล้ายโนวา แต่เกิดจากการระเบิดของดวงดาวทั้งดวง หรือเกือบจะทั้งดวง มีความสว่างมากกว่าเดิม 100 ถึง 1,000 ล้านเท่า ขณะมีความสว่างสูงสุด จะสว่างพอ ๆ หรือมากกว่ากาแล็กซีทั้งกาแล็กซี
• เมื่อดาวดวงหนึ่งเปลี่ยนไปเป็นโนวา จะมีความสว่างถึงขีดสูงสุดในเวลาไม่กี่วัน จากนั้นก็จะลดความสว่างลง จนกระทั่งหายไปในเวลาหลายเดือนหรือหลายปี
• เมื่อดาวดวงหนึ่งเปลี่ยนไปเป็นซูเปอร์โนวา ความสว่างจะเพิ่มขึ้นถึงขีดสูงสุดอย่างรวดเร็วภายในไม่กี่วัน หลังจากนั้นก็จะลดความสว่างลงเร็วกว่าโนวา จนกระทั่งหายไปในเวลาไม่กี่สัปดาห์หรือเดือน
• ในแต่ละปี จะมีประมาณ 300 ซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นในกาแล็กซีอื่น ๆ ที่เห็นได้จากโลก แต่ส่วนใหญ่จะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า
• ในกาแล็กซีทางช้างเผือก ตั้งแต่มีการบันทึกการเกิดซูเปอร์โนวาครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 1054 ถึงปัจจุบัน มีการเกิดซูเปอร์โนวาอีก 2 ครั้ง ในปี ค.ศ. 1572 และปี ค.ศ. 1604 แต่จากการคาดการณ์ของนักดาราศาสตร์ปัจจุบัน กาแล็กซีขนาดพอ ๆ กับกาแล็กซีทางช้างเผือก จะมีซูเปอร์โนวาเกิดขึ้น 2 หรือ 3 ครั้ง ในแต่ละรอบ 100 ปี...

จึงเกิดประเด็นคำถามว่า สำหรับกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1604 ถึงปัจจุบัน (ค.ศ. 2025) นับเป็นเวลา 421 ปีแล้ว ทำไมจึงยังไม่มีซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นอีก?

ผลงานใหม่ คู่ดาวแคระขาวก่อนเกิดเป็นซูเปอร์โนวา

ผลงานการค้นพบคู่ดาวแคระขาวที่อนาคตบั้นปลายจะระเบิดเกิดเป็นซูเปอร์โนวานี้ เกิดจากความตั้งใจของคณะนักดาราศาสตร์นานาชาติ มี 4 คนอยู่ที่มหาวิทยาลัยวอร์วิก โดยมี เจมส์ มันเดย์ (James Munday) เป็นหัวหน้าคณะ เป้าหมายใหญ่คือ ค้นหาคู่ดาวแคระขาวที่จะจบชีวิตบั้นปลายเป็นซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เอ (type 1a supernova)

ซูเปอร์โนวามีแบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ ประเภท 1 (type 1) และประเภท 2 (type 2) โดยในปัจจุบัน เริ่มมีการกล่าวถึงซูเปอร์โนวาอีก 2 ประเภท คือ ประเภท 3 (type 3) และประเภท 4 (type 4) ด้วย...

และซูเปอร์โนวาประเภท 1 ยังแบ่งต่อไปอีกเป็นประเภทหนึ่ง-เอ (type 1a) ประเภทหนึ่ง-บี (type 1b) ประเภทหนึ่ง-ซี (type 1c) แล้วก็มีการกล่าวถึงประเภทหนึ่ง-เอเอกซ์ ที่มีอีกชื่อหนึ่งคือ ประเภทซอมบี (Zombie supernova) หรือดาวซอมบี (Zombie star)

แต่สำหรับเรื่องของเราวันนี้ จะเน้นซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เอเป็นหลัก

จากการทำงานตั้งแต่ปี ค.ศ. 2019 มา คณะนักดาราศาสตร์ก็ได้พบคู่ดาวแคระขาวที่น่าสนใจจำนวน 33 คู่ ซึ่งก็ได้เขียนเป็นรายงานตีพิมพ์ในวารสารเปิด arXiv ไปแล้ว เมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม ค.ศ. 2024

ในจำนวนคู่ดาวแคระขาว 33 คู่ มีอยู่คู่หนึ่งที่คณะนักดาราศาสตร์สนใจเป็นพิเศษ และเจาะศึกษาจนกระทั่งได้ผล ดังตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy ฉบับวันที่ 4 เมษายน ค.ศ. 2025 ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นเรื่องของเราวันนี้

โดยความเข้าใจทั่วไป ซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เอ เกิดจากการจับคู่ของดาวแคระขาวกับดาวอีกดวงหนึ่ง ซึ่งอาจจะเป็นดาวยักษ์แดงหรือดาวแคระขาวก็ได้...

แล้วเมื่อดาวคู่นี้เข้าใกล้กันถึงระดับหนึ่ง ดาวแคระขาวจะดึงดูดมวลของดาวอีกดวงหนึ่ง จนกระทั่งดาวแคระขาว "ตัวดูด" ก็ระเบิดเกิดเป็นซูเปอร์โนวาที่รุนแรง...

แต่ก็เป็นความเข้าใจที่ยังไม่ชัดเจน เพราะยังมีตัวอย่างที่จะศึกษาได้จริง ๆ น้อย

เจมส์ มันเดย์ กล่าวอย่างตื่นเต้นสรุปความได้ว่า:

เมื่อคณะได้ค้นพบคู่ดาวแคระขาวนี้ ซึ่งเป็นคู่ดาวแคระขาวขนาดใหญ่ มีมวลรวมกันประมาณ 1.56 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งนับเป็นคู่ดาวแคระขาวมีมวลสูงมาก แถมยังอยู่ใกล้โลกมาก เหมือนกับอยู่หน้าบันไดบ้านโลกของเราเอง จึงรีบติดต่อกับหอดูดาวมีกล้องโทรทรรศน์ชนิดแสงขนาดใหญ่ของโลกบางแห่ง เพื่อส่องศึกษาหารายละเอียดเพิ่มขึ้น จนกระทั่งได้ข้อมูลยืนยันการค้นพบของคณะ

คู่ดาวแคระขาวที่ถูกค้นพบ มีชื่อตามระบบการตั้งชื่อคู่ดาวแคระขาวเป็น WDJ181058.67+311940.94 มีมวลรวมเป็น 1.56 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ นับเป็นคู่ดาวแคระขาวที่มีมวลรวมกันมากที่สุดที่เคยพบกันมา โดยในขณะนี้ คู่ดาวแคระขาวนี้กำลังจับคู่โคจรรอบกันและกัน (เหมือนคู่เต้นรำ) อยู่ห่างจากกันเป็นระยะทางประมาณ 1/60 เท่าของระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์และใช้เวลาโคจรรอบกันรอบละ 14 ชั่วโมง

ในอนาคตถึงบั้นปลายชีวิต คู่ดาวแคระขาวนี้จะโคจรรอบกันอย่างใกล้ชิดมากขึ้น และใช้เวลาโคจรรอบกันและกันรอบละเพียง 30-40 วินาที แล้วก็จะเริ่มเกิดการเปลี่ยนแปลงรุนแรง คือ การระเบิดเกิดเป็นซูเปอร์โนวา

แต่การระเบิดเกิดเป็นซูเปอร์โนวาของคู่ดาวแคระขาวนี้จะไม่เกิดขึ้นเป็นซูเปอร์โนวาเต็มตัวจากการระเบิดเพียงครั้งเดียว หากจะเกิดการระเบิดต่อเนื่องกันถึง 4 ครั้ง

ครั้งแรก เกิดการระเบิดที่ผิวของดาวแคระขาวดวงหนึ่งที่มีมวลมากกว่า จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน

ครั้งที่สอง เกิดการระเบิดที่ใจกลางของดาวแคระขาวดวงแรกที่เกิดการระเบิดที่ผิวไปแล้ว เป็นผลจากแรงดึงดูดโน้มถ่วง

ครั้งที่สาม เกิดการระเบิดที่ผิวของดาวแคระขาวดวงที่สอง ตามแบบที่เกิดกับดาวแคระขาวดวงแรกที่ระเบิดไปก่อน

ครั้งที่สี่ เกิดการระเบิดเป็นครั้งสุดท้ายของคู่ดาวแคระขาวนี้ที่ใจกลางของดาวแคระขาวดวงที่สอง...

โดยกระบวนการระเบิดที่เกิดขึ้น 4 ครั้ง จะเกิดอย่างต่อเนื่องกัน กินเวลาทั้งหมดอาจเพียงประมาณ 4 วินาที

ตามผลการศึกษา ซูเปอร์โนวานี้จะเกิดขึ้นในอีกประมาณสองหมื่นสามพันล้านปี และซูเปอร์โนวาจะมีความสว่างมากกว่าดาวพฤหัสบดีที่เราเห็นในท้องฟ้าประมาณสองแสนเท่า หรือสว่างกว่าดวงจันทร์ประมาณสิบเท่า

ผลต่อโลกและมนุษย์ของซูเปอร์โนวา

เมื่อดาวดวงหนึ่งหรือคู่หนึ่งเปลี่ยนไปเป็นซูเปอร์โนวา สิ่งที่จะเกิดขึ้นและถูกปลดปล่อยออกมาคือ ช็อกเวฟของรังสีพลังงานสูง เช่น รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ อนุภาคต่างๆ รวมทั้งอนุภาคของธาตุหนัก เช่น เหล็ก เงิน ทองคำ และยูเรเนียม

ถ้าซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เอ ดังที่เรากำลังกล่าวถึง เกิดขึ้นใกล้โลกในระดับ เช่น ไม่เกิน 50 ปีแสงจากโลก สิ่งที่จะเกิดขึ้นกับโลกคือ บรรยากาศของโลกและส่วนใหญ่ของสิ่งมีชีวิตบนโลกจะถูกทำลาย

แล้วถ้าเป็นซูเปอร์โนวาอยู่ห่างจากโลกประมาณ 150 ปีแสงล่ะ?

ระยะห่างระดับนี้ วงการดาราศาสตร์โลกถือว่าเป็นระยะที่สั้นหรือใกล้โลกมากอยู่ดี ดังที่คณะนักดาราศาสตร์ผู้ค้นพบคู่ดาวแคระขาวใหม่นี้ เรียกว่า “อยู่หน้าบันไดบ้านโลกของเรา” เอง นั่นคือ ซูเปอร์โนวาที่เรากำลังกล่าวถึงก็เป็นอันตรายต่อโลกและชีวิตบนโลกอยู่ดี

แต่ตามรายงานการศึกษา คณะนักดาราศาสตร์ระบุชัดเจนว่า คู่ดาวแคระขาววันนี้จะระเบิดเกิดเป็นซูเปอร์โนวาในอีกสองหมื่นสามพันล้านปี และรับประกันอย่างมั่นใจว่าจะไม่มีผลใดๆ ต่อโลกและมนุษย์...

เพราะเมื่อถึงเวลานั้น ทั้งโลกและมนุษย์ก็ไม่อยู่รอรับหน้าซูเปอร์โนวานี้อยู่แล้ว

ทำไมล่ะ?

ก็เพราะโลกจะถูก “กลืนกิน” โดยดวงอาทิตย์ของเราเองเสียก่อน

ดวงอาทิตย์ของเราวันนี้มีสภาพเป็นดาวแคระเหลือง และในอีกประมาณห้าพันล้านปี ดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนสภาพไปเป็นดาวยักษ์แดง คือ เย็นลงแต่ขยายขนาดขึ้น จนกระทั่งถึงดาวพุธ ดาวศุกร์ และโลกของเรา ก่อนที่ดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนสภาพไปเป็นดาวแคระขาวในที่สุด

ดังนั้น ตามข้อมูลความรู้ทางดาราศาสตร์ถึงวันนี้ ดาวเคราะห์โลกก็จะถูกกลืนกินโดยดวงอาทิตย์เองเสียก่อนแล้ว ก่อนที่คู่ดาวแคระขาวจะเปลี่ยนไปเป็นซูเปอร์โนวาในอีกสองหมื่นสามพันล้านปีข้างหน้า

แต่สำหรับมนุษย์ มีประเด็นน่าสนใจว่า ถ้ามนุษย์ไม่ยอมรอรับชะตากรรมจากดาวยักษ์แดงดวงอาทิตย์อยู่บนโลกล่ะ?

ซึ่งก็มีความเป็นไปได้อย่างมากที่สุด แม้แต่ในขณะนี้ เพราะเมื่อถึงเวลาที่โลกอยู่ไม่ได้จากดวงอาทิตย์ที่กำลังจะขยายตัวเปลี่ยนไปเป็นดาวยักษ์แดง มนุษย์ก็คงจะขยายอาณานิคมมนุษย์ไปอยู่บนดาวเคราะห์ดวงอื่น เช่น ดาวอังคาร และดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ รวมทั้งบนดวงจันทร์ขนาดใหญ่ของดาวเคราะห์อยู่ห่างไกลจากดวงอาทิตย์ออกไป

งานต่อไปของคณะนักดาราศาสตร์

คณะนักดาราศาสตร์กล่าวว่า ขณะนี้คณะกำลังเดินหน้าในการค้นหาและศึกษาคู่ดาวแคระขาวที่จะจบชีวิตบั้นปลายเป็นซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เอต่อไปอีก

คณะเชื่อว่า จากการค้นพบคู่ดาวแคระขาวตามรายงานได้อย่างค่อนข้างรวดเร็ว และแถมยังอยู่ใกล้ดาวเคราะห์โลกของเรามาก แสดงว่าน่าจะมีคู่ดาวแคระขาวที่บั้นปลายชีวิตจะเปลี่ยนไปเป็นซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เอ รอการค้นพบอยู่เป็นจำนวนไม่น้อย

ทำไมการค้นพบคู่ดาวแคระขาวที่จะเปลี่ยนไปเป็นซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เอจึงสำคัญมาก?

มี 2 เหตุผลใหญ่น่าสนใจเป็นพิเศษ

หนึ่ง: ความรู้เกี่ยวกับคู่ดาวแคระขาวที่จะจบชีวิตลงด้วยการเป็นซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เอยังมีอยู่น้อย เพราะมีตัวอย่างสำหรับการเจาะศึกษาไม่มาก

สอง: การศึกษาคู่ดาวแคระขาวที่ค้นพบแล้วอย่างเจาะลึกต่อไป และความรู้ใหม่ที่เกิดจากการเจาะศึกษาคู่ดาวแคระขาวที่พบมาก่อนแล้วและที่ค้นพบใหม่ อาจเปลี่ยนความรู้ความเข้าใจในกระบวนการเกิดเป็นซูเปอร์โนวาของคู่ดาวแคระขาว

แล้ว “ความรู้ใหม่” จะเป็นประโยชน์หรือช่วยแก้ปัญหา หรือเตือนภัยใหญ่ทางดาราศาสตร์อะไรได้บ้าง?

ทางด้านประโยชน์: อย่างแน่นอนคือ ความรู้ก้าวหน้าของดาราศาสตร์โลก เพราะ “ความรู้คือพลัง!” (Knowledge is power!) ที่จะมีผลต่อความเปลี่ยนแปลงใหญ่ของโลกและสรรพสิ่งในจักรวาลที่มนุษย์ “เอื้อม!” หรือ “ก้าว!” ไปถึง

ทางด้านการช่วยแก้ปัญหา: ความรู้ใหม่อาจช่วยแก้ปัญหาใหญ่ทางดาราศาสตร์ ดังเช่น วิกฤต “ความเครียดฮับเบิล” (“Hubble tension” crisis) ที่นักดาราศาสตร์อาศัยซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เอหาค่านิจฮับเบิล (Hubble constant) แล้วได้ผลออกมาแตกต่างไปจากค่านิจฮับเบิลที่ได้จากการศึกษารังสีไมโครเวฟฉากหลังของจักรวาล (cosmic microwave background radiation) ความรู้ใหม่สำหรับซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เออาจช่วยแก้วิกฤต “ความเครียดฮับเบิล” โดยไม่ต้องอาศัยความคิดเรื่อง “จักรวาลหมุน” (อ่าน: หรือ “จักรวาลหมุน” แก้วิกฤต “ความเครียดฮับเบิล” ได้)

ทางด้านการเตือนภัย: มี 2 ประเด็นน่าสนใจเป็นพิเศษ

หนึ่ง: การค้นพบคู่ดาวแคระขาวใหม่ที่จะระเบิดเกิดเป็นซูเปอร์โนวาประเภทหนึ่ง-เอในอนาคตที่ไม่ไกลนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ก่อนที่ดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนไปเป็นดาวยักษ์แดงในอีกประมาณห้าพันล้านปี

สอง: ความรู้ใหม่อาจบอกว่า คู่ดาวแคระขาวที่เป็นโฟกัสเรื่องของเราวันนี้ อาจจะระเบิดเกิดเป็นซูเปอร์โนวาเร็วกว่าที่ได้ “สรุป” ออกมาถึงขณะนี้ คือ มิใช่ในอนาคตอีกสองหมื่นสามพันล้านปี แต่จะเป็นอนาคตที่ดวงอาทิตย์ยังเป็นดาวแคระเหลืองอยู่ ที่ให้ทั้งความร้อนและแสงสว่างแก่มนุษย์และสรรพชีวิตบนโลก...

เพราะ “ความรู้ทางวิทยาศาสตร์” เปลี่ยนได้เสมอ ถ้ามีข้อมูลและหลักฐานใหม่!

แล้วท่านผู้อ่านล่ะครับ คิดอย่างไร?