เคยสงสัยไหมว่า เวลาที่นักวิทยาศาสตร์บอกว่าดาวดวงนี้มีอายุเท่าไหร่ 1 พันล้านปีบ้าง 2 พันล้านปีบ้าง หรือหลายพันล้านปี พวกเขาเอาตัวเลขเหล่านี้มากจากไหน คิดกันเอาเอง หรือมีวิธียังไงกันแน่ แต่ที่แน่ ๆ มันเป็นเรื่องทางเทคนิคที่ยากจริง ๆ
คำตอบสั้น ๆ พวกเขาเปรียบเทียบดาวฤกษ์ดวงที่สนใจกับดวงอาทิตย์ของเรา เพราะมันเป็นดาวดวงเดียวที่นักวิทยาศาสตร์รู้ตัวเลขอายุที่ค่อนข้างแน่นอน โดยดวงอาทิตย์มีอายุประมาณ 4.6 พันล้านปี ถึง 5 พันล้านปี แต่เราแน่ใจว่าคนที่กดอ่านคงไม่อยากได้แค่คำตอบสั้น ๆ อยู่แล้ว ดังนั้นเราจะไปด้วยกันต่อ
แล้วนักวิทยาศาสตร์รู้อายุดวงอาทิตย์ได้ยังไง? เรื่องนี้แปลกแต่จริง นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้เหงนมองขึ้นไปบนฟ้า แต่กลับก้มหน้ามองลงไปยังดิน ในสาขาวิชาที่ชื่อว่า ‘ธรณีฟิสิกส์’ ซึ่งก็คือ หาอะไรก็ที่คิดว่าเก่าแก่ที่สุดมา โชคดีที่เรามีตัวอย่างนั้น นั่นคือ อุกกาบาตในระบบสุริยะที่ตกลงมายังโลก
ถ้าเรารู้อายุมัน เราก็รู้ว่ามันมีอายุอย่างน้อยเท่าไหร่ เพราะสิ่งเหล่านี้คือสสารที่รวมตัวกันตั้งแต่ยุคก่อกำเนิดระบบสุริยะ เป็นดวงอาทิตย์ เป็นดาวเคราะห์ เป็นดาวเคราะห์น้อย เป็นก้อนหินอวกาศ และเป็นวัตถุบนท้องฟ้าอีกมากมาย เมื่อได้ตัวอย่างมาก นักวิทยาศาสตร์จะนำมันไปวิเคราะห์หาครึ่งชีวิตของธาตุที่อยู่ในนั้น
ครึ่งชีวิตคืออะไร? ธาตุแต่ละธาตุจะมีอัตราการสลายของตัวเองอยู่ ง่าย ๆ เช่นมีครึ่งชีวิต 1 ปี โดยเริ่มจาก 100 ตัวจะเหลือ 50 ตัวในเวลา 1 ปี ถ้าเรารู้ปริมาณที่เหลืออยู่และรู้ครึ่งชีวิตของมัน ก็จะคำนวณย้อนหลังกลับไปได้ว่ามันมีอายุเท่าไหร่ และธาตุ 2 ชนิดที่ใช้กันคือ ยูเรเนียม-238 (U-238) มีครึ่งชีวิตที่ 4,468 ล้านปี
เมื่ออุกกาบาตตกลงมา นักวิทยาศาสตร์จะมองหาตะกั่วเป็นอย่างแรก เนื่องจากเมื่อ U-238 สลายครึ่งชีวิต มันจะกลายเป็นตะกั่ว-206 (Pb-206) ถ้าพวกเขาเจอ แสดงว่านั่นหมายความว่าอย่างน้อยเกิดการสลายตัวครึ่งชีวิตมาแล้ว 1 ครั้ง ด้วยการคำนวณ ผู้เชี่ยวชาญให้ตัวเลขอายุระบบสุริยะอยู่ที่ 4.6 พันล้านบวกลบ 1%
ทั้งหมดคือที่มาของอายุดวงอาทิตย์ แล้วดวงดาวอื่น ๆ ล่ะ? นักวิทยาศาสตร์ได้หันไปหาอีกวิธีหนึ่งที่เรียกว่า แผนภาพ เฮิร์ตซ์สปริง-รัสเซล (Hertzsprung-Russell diagrams) แผนภาพนี้มีแนวตั้งเป็นความสว่างของวัตถุ ส่วนแนวนอนคือดัชนีสี โดยมีดวงอาทิตย์อยู่ในแผนภาพด้วย
เนื่องจากเราสามารถศึกษาองค์ประกอบต่าง ๆ ของดวงอาทิตย์ได้ค่อนข้างละเอียด ไม่ว่าจะเป็นมวล แสง สี รังสี ธาตุที่มันเผาไหม้ หรือแม้แต่อายุของมัน ทำให้มันกลายเป็นตัวอย่างเปรียบเทียบได้ค่อนข้างดีเกี่ยวกับวงจรชีวิตของดาวฤกษ์ต่าง ๆ ตั้งแต่เกิดจนตาย
และเมื่อนักดาราศาสตร์ส่องกล้องไปยังดาวฤกษ์ต่าง ๆ พวกเขาก็รวบรวมข้อมูลคุณลักษะทุกด้านของมันให้มากที่สุด จากนั้นก็นำมาเปรียบเทียบกับดวงอาทิตย์ของเรา หากดาวฤกษ์ที่ศึกษาอยู่มีลักษะไปทางขวาบนมันจะเป็นดาวยักษ์แดง หากดาวดวงนั้นอยู่ด้านล่างซ้าย มันก็จะเป็นดาวแคระขาว
ลองนึกภาพมนุษย์หลายช่วงอายุตั้งแต่เด็ก วัยรุ่น ผู้ใหญ่ และผู้สูงอายุ เราไม่อาจติดตามชีวิตใครสักคนไปตลอดอายุขัย แต่การรวบรวมภาพทั่วไปว่าแต่ละคนแตกต่างกันอย่างไร ก็ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ประเมินได้อย่างคร่าว ๆ ว่าคนนี้อายุเท่าไหร่ ดาวฤกษ์ในจักรวาลก็เช่นกัน
ข้อมูลด้านฟิสิกส์ที่รวบรวมมาไม่ว่าจะเป็นความสว่างและมวลของมัน โดยเฉพาะฟิสิกส์ของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในแกนดาวฤกษ์ได้ช่วยให้นักดาราศาสตร์ประเมินอายุของมันได้คร่าว ๆ ว่าพวกมันมีอายุเท่าไหร่ ยังไงก็ตามวิธีนี้ยังเป็นวิธีที่ไม่ค่อยแม่นยำนัก
แต่ก็อย่างที่ Travis Metcalfe นักดาราศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์อวกาศในโบลเดอร์ โคโล กล่าวว่า “มันเป็นสิ่งที่ดีที่สุดที่เรามีอยู่”
ถ้าในอนาคตสักวันหนึ่ง อาจมีเอเลี่ยนถามเราว่า “ดาวที่คุณอยู่มีอายุเท่าไหร่?” เราก็มีคำตอบที่ค่อนข้างมั่นใจแล้วว่า “ประมาณ 4.6 พันล้านปีน่ะ”
ภาพและข้อมูลจาก
- http://solar-center.stanford.edu/FAQ/Qage.html….
- https://spaceplace.nasa.gov/sun-age/en/
- https://www.scientificamerican.com/…/how-do-scientists…/
- https://www.iflscience.com/how-do-we-know-the-age-of…
- https://www.sciencenews.org/…/star-age-calculation….
- https://www.discovery.com/science/how-old-is-the-sun-
- https://www.forbes.com/…/ask-ethan-how-do-we-know…/…
