ไขปริศนา!..ทำไมสิ่งต่างๆ ในอวกาศ ถึงเป็น "ทรงกลม"?

ทำไมสิ่งต่างๆ ในอวกาศ เป็น ทรงกลม!

ดวงอาทิตย์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี หรือแม้แต่ดวงดาวที่อยู่ห่างไกลนับหมื่นล้านปีแสง ทั้งหมดนี้ต่างมีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกันคือ ‘รูปทรงกลม’ แต่ดาวเคราะห์น้อยกลับมีรูปร่างประหลาดได้ทุกแบบ แล้วมันเป็นเพราะสาเหตุอะไรที่ทำให้วัตถุส่วนใหญ่ในจักรวาลเป็น ทรงกลม

คำตอบเป็นสิ่งที่เราคุ้นเคยกันในชีวิตประจำวันอยู่แล้ว นั่นคือ ‘แรงโน้มถ่วง’ ซึ่ง ไอแซค นิวตัน กล่าวไว้ว่ายิ่งวัตถุมีมวลมากขึ้นเท่าไหร่ แรงโน้มถ่วงก็จะมากขึ้นตามไปด้วย .

แรงโน้มถ่วง (Gravity) นี้เองที่ทำให้วัตถุส่วนใหญ่ในจักรวาลกลม นับตั้งแต่บิ๊กแบงเมื่อ 13.8 พันล้านปี แรงนี้ได้ทำให้อนุภาคทั้งหมดค่อย ๆ รวมตัวกันเป็นก้อนเล็ก ๆ แล้ว . จากนั้นก็เพิ่มขนาดขึ้น สสารที่รวมตัวกันจะพยายามหาทางตกลงไปใจกลางให้ได้มากที่สุดจนกว่าพวกมันจะพบจุดที่ลงไปไม่ได้อีก . “แรงโน้มถ่วงดึงสสารทั้งหมดเข้าหาจุดศูนย์ถ่วง” บรูโน เมริน (Brono Merin) นักดาราศาสตร์และหัวหน้าศูนย์ข้อมูลวิทยาศาสตร์ขององค์การอวกาศยุโรป กล่าว “ทุกส่วนของสสารพยายามเข้าใกล้จุดศูนย์ถ่วงให้มากที่สุด” . แรงโน้มถ่วงทำให้จุดที่อยู่สูงขึ้นไปจะถูกดึงลงมา และจุดที่อยู่ต่ำกว่าจะถูกเติมเต็ม ท้ายที่สุด รูปร่างที่มีแรงโน้มถ่วงสมดุลทุกจุดเท่ากันคือ ‘ทรงกลม’ ซึ่งเป็นรูปร่างที่ทุกจุดบนพื้นผิวมีระยะห่างจากศูนย์กลางเท่ากัน . ถึงอย่างนั้นแม้มันจะเป็นแรงที่ทำให้เกิดดวงดาวได้ แต่มันเป็นแรงที่ค่อนข้างอ่อนแอ

วัตถุขนาดเล็กในอวกาศจำนวนมากรอดพ้นจากแรงโน้มถ่วงนี้ เนื่องจากมันไม่มีมวลมากพอที่จะสร้างแรงโน้มถ่วงให้มากพอ เพื่อดึงดูดสสารให้มารวมตัวกันเป็นทรงกลม นี่จึงเป็นเหตุผลที่ว่าทำไมดาวเคราะห์น้อยถึงไม่กลม . นักวิทยาศาสตร์ประเมินว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของวัตถุที่จะทำให้เกิดทรงกลมได้น่าจะต้องมีขนาดอย่างน้อย 400 กิโลเมตร . ตัวเลขนี้สำหรับวัตถุที่เป็นน้ำแข็งเท่านั้น หากวัตถุนั้นทำจากสิ่งที่แข็งแรงกว่าเช่น หิน หรือเหล็ก ขนาดจะต้องเพิ่มขึ้นอีกมาก . สิ่งที่น่าสนใจอีกอย่างของแรงโน้มถ่วงบนดวงดาวคือมันเป็นตัวกำหนดความสูงของสิ่งที่อยู่บนพื้นผิวดาวเคราะห์ . ตัวอย่างบนโลก เช่นภูเขาเอเวอเรสต์ เมื่อแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนเข้าหา มันจะดันให้ยอดเขานี้สูงขึ้นเรื่อย ๆ แต่ก็เพิ่มน้ำหนักด้วยเช่นกัน ตัวน้ำหนักนี้เองที่ทำให้แรงโน้มถ่วงมีผลต่อมันมากขึ้น

โลกจะดึงภูเขาให้จมลงสู่เนื้อโลก ซึ่งก็ไปจำกัดความสูงของเอเวอเรสต์อีกที นี่เป็นการแข่งขันระหว่างความแข็งแรงของแผ่นเปลือกโลกกับแรงโน้มถ่วงของโลก . หากโลกเราถูกสร้างจากมหาสมุทรทั้งหมด เอเวอเรสต์จะจมลงสู่ใจกลางอย่างไม่ต้องสงสัย และทำให้ทุกจุดบนโลกมีแรงโน้มถ่วงเท่ากันอย่างสมดุลอีกครั้ง กลายเป็นทรงกลมสมบูรณ์แบบ . ทว่าโลกของเรามีการหมุน แรงเหวี่ยงหนีศูนย์ทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางตรงเส้นศูนย์สูตร ‘โป่ง’ ออกมา . สิ่งนี้ทำให้โลกของเราไม่ได้กลมอย่างแท้จริง กลายเป็นเหมือนวงกลมที่มีเส้นศูนย์สูตรนูนออกมานิดหน่อย นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวัดและชี้ว่ามันเป็นเช่นนั้นจริง ๆ . โดยความยาวของเส้นผ่านศูนย์กลางตรงเส้นศูนย์สูตร (จากซ้ายไปขวา) เท่ากับ 12,756 กิโลเมตร แต่เส้นผ่านศูนย์กลางจากขั้วไปขั้ว (pole-to-pole diameter, บนลงล่าง) เท่ากับ 12,714 กิโลเมตร และหากยิ่งดวงดาวหมุนเร็ว มันก็จะ ‘โป่ง’ ออกยิ่งกว่านี้

ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดเจนคือดาวเสาร์ (Saturn) มันมีเส้นผ่านศูนย์กลางตรงเส้นศูนย์สูตรที่ 120,500 กิโลเมตร แต่เส้นผ่านศูนย์กลางจากขั้วไปขั้วกลับอยู่ที่ 108,600 กิโลเมตร ซึ่งมีความแตกต่างเกือบ 12,000 กิโลเมตร .

ทั้งหมดนี้จึงเป็นสาเหตุที่ว่า ทำไมวัตถุส่วนใหญ่ในจักรวาลถึงกลมเสมอ พวกมันได้รับผลกระทบจากสิ่งพื้นฐานที่เรียกว่าแรงโน้มถ่วงซึ่งเราคุ้นเคยกันอยู่ในทุกวัน

(ขอบคุณสาระดีๆจาก คุณ วิทิต บรมพิชัยชาติกุล)