การวัดอายุของดาวฤกษ์

นักดาราศาสตร์ทราบอายุของดวงอาทิตย์ว่ามีอายุราว 4,600 ล้านปี ได้จากการวัดอายุของอุกกาบาตที่เก่าแก่ที่สุด เนื่องจากวัตถุหินที่มาจากอวกาศเหล่านี้ถือได้ว่ากำเนิดขึ้นมาพร้อมกับดวงอาทิตย์ในระหว่างที่ระบบสุริยะก่อตัว โดยการวัดอายุของอุกกาบาตอาศัยสมบัติการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี

นอกจากการวัดอายุของดวงอาทิตย์โดยทางอ้อมแล้ว โดยทั่วไปเราไม่สามารถวัดอายุของดาวฤกษ์ที่อยู่โดดเดี่ยวได้ การคาดคะเนอายุของดาวจะทำได้ดีที่สุดเมื่อดาวดวงนั้นอยู่ในกระจุกดาว ซึ่งภายในดาราจักรทางช้างเผือกที่เราอยู่นี้และดาราจักรอื่นๆ มีกระจุกดาวที่พบได้โดยทั่วไปอยู่สองชนิด ได้แก่ กระจุกดาวทรงกลม (globular cluster) และกระจุกดาวเปิด (open cluster)

กระจุกดาวทรงกลมมีดาวจำนวนมากนับพันหรือถึงล้านดวงอยู่รวมกัน โดยกระจายตัวในลักษณะเป็นทรงกลม ที่ใจกลางของทรงกลมมีดาวหนาแน่นที่สุด กระจุกดาวชนิดนี้มีอายุมาก กำเนิดขึ้นมาพร้อมดาราจักร ตั้งแต่ดาราจักรเพิ่งถือกำเนิดขึ้น หรือยุคที่เอกภพยังมีอายุน้อย และมีตำแหน่งกระจายตัวอยู่ทั่วไปในทุกทิศทุกทางรอบดาราจักร

กระจุกดาวเปิดมีดาวอยู่กันหลวมกว่ากระจุกดาวทรงกลม ดาวในกระจุกกระจายตัวโดยไม่มีรูปร่างที่แน่นอน อาจมีสมาชิกในหลักหลายสิบดวงถึงหลายพันดวง ถ้าเป็นดาราจักรชนิดก้นหอย จะพบกระจุกดาวเปิดได้เฉพาะภายในแผ่นระนาบของดาราจักร ดาวแต่ละดวงในกระจุกดาวเปิดเดียวกันถือกำเนิดขึ้นมาพร้อมกัน แต่กระจุกดาวเปิดกำเนิดขึ้นมาอยู่เรื่อยๆ นับตั้งแต่เกิดดาราจักรมาจนถึงปัจจุบัน กระจุกดาวเปิดจึงมีอายุที่หลากหลาย

สมบัติที่สำคัญอันนำมาซึ่งการหาอายุของกระจุกดาว คือ ดาวแต่ละดวงภายในกระจุกมีมวลต่างกัน เมื่อกระจุกดาวถือกำเนิดขึ้น ภายในกระจุกจะมีดาวหลายดวงที่มีมวลตั้งต้นใกล้เคียงดวงอาทิตย์ ดาวจำนวนมากมีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์ และดาวอีกจำนวนหนึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์

ดาวฤกษ์ดำรงอยู่ได้ด้วยปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่แก่น อัตราการหลอมไฮโดรเจนไปเป็นฮีเลียมของดาวมวลน้อยจะต่ำกว่าดาวมวลมาก ดาวที่มีมวลน้อยจึงมีอายุขัยมากกว่าดาวที่มีมวลมาก การศึกษาสมบัติของดาวฤกษ์หลายดวงในกระจุกดาวต่างๆ ทั้งสเปกตรัมของดาวและกำลังส่องสว่าง จึงช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถสร้างแบบจำลองทางทฤษฎีเทียบกับผลการสังเกตการณ์เพื่อนำมาใช้คาดคะเนอายุของดาวฤกษ์ที่ไม่ได้อยู่ในกระจุกดาวได้

เทคนิคอีกอย่างหนึ่งที่นำมาใช้ในการหาอายุของดาวฤกษ์ คือ การวัดคาบการหมุนรอบตัวเองของดาว เรียกวิธีนี้ว่าgyrochronology นักดาราศาสตร์ค้นพบว่าสำหรับดาวฤกษ์สองดวงที่มีมวลเท่ากัน ดาวที่มีอายุน้อยจะหมุนรอบตัวเองเร็วกว่าดาวที่มีอายุมาก อันตรกิริยาระหว่างสนามแม่เหล็กรอบดาวกับกระแสอนุภาคที่พัดออกมาจากดาว (ลมดาวหรือลมสุริยะของดวงอาทิตย์) เป็นตัวการทำให้ดาวหมุนช้าลงเมื่ออายุมากขึ้น นอกจากนี้ยังพบด้วยว่าดาวฤกษ์ที่มีอายุน้อยจะมีจุดบนผิวดาวมากกว่าดาวที่มีอายุมาก เทคนิคนี้ใช้ได้ดีเฉพาะกับดาวที่มีอายุมากกว่าสองพันล้านปี

เมื่อคำนึงถึงโอกาสที่จะเกิดความคลาดเคลื่อนของการสังเกตการณ์และทฤษฎีทางฟิสิกส์ นักดาราศาสตร์สามารถวัดอายุของดาวฤกษ์ได้โดยมีความคลาดเคลื่อนไม่เกินร้อยละ 10-20 การวัดอายุของดาวฤกษ์ยังเป็นอีกหนทางหนึ่งที่บ่งบอกถึงขีดจำกัดอายุของเอกภพ

ปัจจุบัน เราพบว่าภายในกระจุกดาวทรงกลม ซึ่งเป็นวัตถุที่เก่าแก่ที่สุดชนิดหนึ่งในเอกภพ ดาวฤกษ์ที่มีมวลราวร้อยละ 90 ของดวงอาทิตย์ เริ่มสิ้นอายุลง ดาวเหล่านี้มีอายุราว 1.5 หมื่นล้านปี หรืออยู่ในช่วง 1.2-1.8 หมื่นล้านปี โดยความไม่แน่นอนค่อนข้างสูงนี้เกิดจากการวัดระยะห่างของกระจุกดาวทรงกลม ซึ่งอยู่ไกลมีโอกาสคลาดเคลื่อนได้มาก แสดงว่าเอกภพมีขีดจำกัดสูงสุดของอายุไม่เกินไปจากตัวเลขนี้ ซึ่งใกล้เคียงกับการหาอายุจากการศึกษาอัตราการขยายตัวของเอกภพ

ปรากฏการณ์ท้องฟ้า (18-25 ม.ค.)

ดาวพุธ ดาวศุกร์ และดาวอังคาร เป็นดาวเคราะห์สว่างที่เห็นได้ทางทิศตะวันตกในเวลาหัวค่ำ ดาวอังคารอยู่สูงที่สุด ดาวศุกร์อยู่ต่ำลงมา ต้นสัปดาห์นี้ยังมีโอกาสเห็นดาวพุธซึ่งอยู่ต่ำกว่าดาวศุกร์ ดาวพุธเคลื่อนเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นและต่ำลงทุกวัน ปลายสัปดาห์จึงเหลือแต่ดาวศุกร์กับดาวอังคารให้เห็นได้บนท้องฟ้าทิศตะวันตกหลังอาทิตย์อัสดง

ดาวพฤหัสบดีอยู่ในกลุ่มดาวสิงโต ขึ้นเหนือขอบฟ้าทิศตะวันออกตั้งแต่เวลา 1 ทุ่มครึ่ง เริ่มสังเกตเห็นได้ราว 2 ทุ่ม ซึ่งเป็นเวลาที่ดาวพฤหัสบดีลอยสูงห่างจากขอบฟ้ามากขึ้น ดาวพฤหัสบดีผ่านเหนือศีรษะในเวลาเกือบตี 2 แล้วเคลื่อนต่ำ มองเห็นอยู่สูงบนท้องฟ้าทิศตะวันตกในเวลาเช้ามืด

ดาวเสาร์ออกจากกลุ่มดาวคันชั่ง แล้วเข้าสู่กลุ่มดาวแมงป่อง เริ่มเห็นตั้งแต่ประมาณตี 3 หรือหลังจากนั้นเล็กน้อย ทางทิศตะวันออกค่อนไปทางตะวันออกเฉียงใต้ จากนั้นดาวเสาร์จะเคลื่อนสูงขึ้นจนอยู่สูงราว 40 องศา เมื่อท้องฟ้าเริ่มสว่าง

หลังจันทร์ดับในวันที่ 20 ม.ค. จะเข้าสู่ข้างขึ้น ดวงจันทร์เริ่มปรากฏบนท้องฟ้าทิศตะวันตกในเวลาหัวค่ำในวันพุธที่ 21 ม.ค. วันนั้นจันทร์เสี้ยวอยู่ต่ำใกล้ขอบฟ้า อยู่ห่างดาวพุธที่ระยะ 5 องศา จากนั้นผ่านใกล้ดาวศุกร์และดาวอังคารในวันที่ 22 และ 23 ม.ค.ตามลำดับ คืนวันอาทิตย์ที่ 25 ม.ค. ดวงจันทร์เสี้ยวอยู่ใกล้ดาวยูเรนัสที่ระยะห่างเพียง 0.6 องศา สามารถสังเกตเห็นดาวยูเรนัสอยู่ห่างดวงจันทร์ไปทางด้านล่าง เยื้องไปทางซ้ายมือของดวงจันทร์ โดยสังเกตได้ดีด้วยกล้องสองตาและกล้องโทรทรรศน์