Stephenson 2-18 ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์แค่ไหน และทำไมขนาดยังไม่แน่นอน

แสงแดดที่แผดเผาผิวหนังของเราและละลายเมคอัพในทุกเช้า ทำให้เรายึดติดกับภาพจำว่าดวงอาทิตย์คือตัวพ่อแห่งความยิ่งใหญ่บนท้องฟ้า แค่คิดว่าปริมาตรของมันสามารถบรรจุโลกได้ราว 1.3 ล้านใบ ก็ใหญ่จนแทบจินตนาการไม่ออกแล้ว

แต่เมื่อเปลี่ยนมาตรวัดจากระบบสุริยะไปเป็นระดับดาวฤกษ์ ดวงอาทิตย์กลับไม่ได้ใหญ่โตอย่างที่เราคิด NASA จัดมันเป็นดาวฤกษ์ขนาดกลาง และในจักรวาลยังมีดาวจำนวนหนึ่งที่ขยายตัวจนมีขนาดเหนือกว่าดวงอาทิตย์มหาศาล

หนึ่งในชื่อที่ถูกพูดถึงบ่อยคือ Stephenson 2 DFK 1 หรือที่หลายคนรู้จักในชื่อ Stephenson 2-18 ดาวยักษ์แดงชนิดสเปกตรัมปลายมาก บริเวณกระจุกดาว Stephenson 2 ในทิศทางกลุ่มดาว Scutum

และนี่คือจุดที่เรื่องเริ่มน่าสนใจ เพราะยิ่งเราพยายามตอบว่ามัน “ใหญ่แค่ไหน” คำตอบกลับไม่ได้ตรงไปตรงมาอย่างที่อินโฟกราฟิกเปรียบเทียบขนาดดาวบนอินเทอร์เน็ตทำให้เราเชื่อ

ยักษ์ระดับที่ตัวเลขเริ่มทำให้สมองรวน

ตัวเลขที่ถูกนำไปอ้างกันอย่างแพร่หลายระบุว่า Stephenson 2-18 อาจมีรัศมีราว 2,150 เท่าของดวงอาทิตย์ หากสมมติใช้ค่านี้ในการเปรียบเทียบ ปริมาตรของมันจะมากกว่าดวงอาทิตย์เกือบ 10,000 ล้านเท่า ไม่ใช่ 1,000 ล้านเท่าตามที่มักมีการกล่าวกัน

และถ้าคิดเส้นรอบวงจากค่ารัศมีดังกล่าว แสงซึ่งเดินทางด้วยความเร็วประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที จะต้องใช้เวลาราว 9 ชั่วโมง เพื่อเดินทางครบหนึ่งรอบ

ฟังแล้วเหมือนตัวเลขจากนิยายไซไฟ แต่มีข้อแม้สำคัญมาก คือ ค่าขนาดระดับ 2,150 เท่าของดวงอาทิตย์ไม่ควรถูกนำเสนอราวกับเป็นตัวเลขที่วัดได้อย่างเด็ดขาด

งานศึกษาของ Stephenson 2 พบว่าการกำหนดสมาชิกภาพ ระยะทาง และขอบเขตของกระจุกดาวบริเวณนี้ซับซ้อนกว่าที่เห็น นักดาราศาสตร์เคยประเมินระยะทางของกระจุกไว้ประมาณ 5.5–6 กิโลพาร์เซก หรือราว 18,000–20,000 ปีแสง และงานวิจัยยังชี้ว่าจำเป็นต้องปรับปรุงค่าระยะทางและอายุให้แม่นยำยิ่งขึ้น เพราะสิ่งเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อการคำนวณคุณสมบัติของดาว

ดังนั้น การเรียก Stephenson 2-18 แบบฟันธงว่าเป็น “ดาวที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาล” จึงแรงเกินกว่าหลักฐานจะรองรับ สิ่งที่พูดได้ปลอดภัยกว่าคือ มันเป็นหนึ่งในดาวยักษ์แดงสุดขั้วที่ได้รับความสนใจอย่างมาก และการประเมินขนาดของมันยังขึ้นอยู่กับสมมติฐานหลายอย่าง

กฎแห่งความขัดแย้ง ยิ่งใหญ่ยิ่งไปเร็ว

การเติบโตขึ้นมักมาพร้อมกับความมั่นคงในโลกของมนุษย์ แต่ในโลกของดาวฤกษ์ หลายครั้งกลับตรงกันข้าม

ดาวไม่ได้เป็นเพียงก้อนไฟที่ลุกไหม้อย่างสงบนิ่งอยู่กลางอวกาศ ลึกลงไปในแกนกลางคือสมดุลระหว่าง แรงโน้มถ่วงที่พยายามบีบดาวเข้าหาตัวเอง กับพลังงานและแรงดันที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันซึ่งช่วยพยุงดาวไม่ให้ยุบตัว NASA อธิบายว่าฟิวชันในแกนกลางของดวงอาทิตย์ทำหน้าที่สร้างแรงดันต้านแรงโน้มถ่วงนี้โดยตรง

ดวงอาทิตย์ของเรามีอายุประมาณ 4.6 พันล้านปี และคาดว่าจะอยู่ในช่วงดาวลำดับหลักต่อไปอีกประมาณ 5 พันล้านปี แต่ดาวที่มีมวลสูงกว่ามากจะใช้เชื้อเพลิงอย่างรวดเร็วกว่า และมีวงจรชีวิตสั้นกว่ามาก

เมื่อไฮโดรเจนในแกนกลางของดาวมวลมากลดลง ดาวสามารถเข้าสู่กระบวนการฟิวชันของธาตุที่หนักขึ้น ตั้งแต่ฮีเลียม คาร์บอน นีออน ออกซิเจน ไปจนถึงซิลิคอน กระบวนการช่วงท้ายเกิดเร็วขึ้นเรื่อยๆ จนเมื่อเข้าสู่ขั้นที่เกี่ยวข้องกับเหล็ก การผลิตพลังงานเพื่อพยุงแกนกลางไม่สามารถดำเนินต่อแบบเดิมได้ NASA ระบุว่าช่วงการเผาซิลิคอนในดาวมวลมากอาจเหลือเวลาเพียงระดับวันก่อนแกนกลางเข้าสู่การยุบตัว

นั่นต่างหากคือความ “น่ากลัว” ของดาวยักษ์ ไม่ใช่เพราะมันกำลังคุกคามโลก แต่เพราะความยิ่งใหญ่ของมันกลับแลกมาด้วยชีวิตที่เร่งรีบกว่าดาวอย่างดวงอาทิตย์อย่างมหาศาล

ม่านฝุ่นและดาวที่ไม่ได้เห็นง่ายอย่างชื่อเสียงของมัน

Stephenson 2 อยู่ในบริเวณที่มีฝุ่นบดบังอย่างหนัก การศึกษาดาวยักษ์แดงบริเวณนี้จึงต้องอาศัยการสำรวจในช่วงคลื่นที่เหมาะสม รวมถึงข้อมูลอินฟราเรดและสเปกตรัม

งานศึกษาพบว่า DFK 1 มีชนิดสเปกตรัมประมาณ M6 ซึ่งถือว่าเป็นดาวยักษ์แดงชนิดปลายมาก อีกทั้งยังตรวจพบการแผ่รังสีเมเซอร์ที่สัมพันธ์กับการสูญเสียมวล นักวิจัยพบว่าดาวยักษ์แดงชนิดปลายใน Stephenson 2 มีแนวโน้มแสดงหลักฐานของการสูญเสียมวลอย่างรุนแรงมากกว่าสมาชิกทั่วไปในกระจุก

นี่จึงไม่ใช่ดาวที่มี “พื้นผิวแข็ง” แบบดาวเคราะห์ แต่เป็นวัตถุพลาสมาขนาดมหึมาที่ชั้นนอกขยายตัวออกไปและกำลังสูญเสียสสารสู่อวกาศ การพูดถึงขอบหรือรัศมีของดาวยักษ์แดงจึงไม่ตรงไปตรงมาเหมือนการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางลูกบอลบนโต๊ะ

ความยากของการหาว่า “ใครใหญ่ที่สุด”

นี่คือเหตุผลที่ตำแหน่ง “ดาวที่ใหญ่ที่สุด” ควรอ่านด้วยความระมัดระวัง

นักดาราศาสตร์ไม่สามารถเอาไม้บรรทัดไปทาบดาวที่อยู่ห่างหลายหมื่นปีแสงได้ การประเมินคุณสมบัติของดาวต้องอาศัยข้อมูลหลายชนิด ตั้งแต่สเปกตรัม ความส่องสว่าง อุณหภูมิ ระยะทาง ไปจนถึงแบบจำลองบรรยากาศดาว และเมื่อค่าตัวใดตัวหนึ่งเปลี่ยน การประเมินรัศมีก็สามารถเปลี่ยนตามได้

นักวิจัยที่ศึกษาดาวยักษ์แดงใน Stephenson 2 เองระบุชัดว่า ค่าพารามิเตอร์ของดาวขึ้นอยู่กับการประมาณระยะทางที่แม่นยำ และยังมีงานที่เรียกร้องให้ปรับปรุงระยะทางและอายุของกระจุกดาวให้ดีขึ้น

เพราะฉะนั้น เวลาพบภาพเปรียบเทียบที่ประกาศว่าดาวดวงหนึ่ง “ใหญ่ที่สุดในจักรวาล” พร้อมตัวเลขแน่นอนถึงหลักหน่วย อย่าเพิ่งรีบมอบมงกุฎให้ใคร เพราะในทางดาราศาสตร์ มงกุฎนี้อาจเปลี่ยนเจ้าของได้เพียงเพราะข้อมูลชุดใหม่ทำให้ค่าระยะทางหรืออุณหภูมิเปลี่ยนไป

วาระสุดท้าย ไม่จำเป็นต้องเป็นหลุมดำเสมอไป

ดาวมวลมากเมื่อเดินทางมาถึงช่วงสุดท้ายสามารถเกิดการยุบตัวของแกนกลางและระเบิดเป็น ซูเปอร์โนวา ได้ หลังการระเบิด สิ่งที่เหลืออยู่ในแกนกลางอาจกลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ ขึ้นอยู่กับมวลและวิวัฒนาการของดาวนั้น

ดังนั้น การกล่าวว่า Stephenson 2-18 จะกลายเป็น “หลุมดำมฤตยู” อย่างแน่นอนจึงยังเร็วเกินไป ข้อมูลที่มีไม่ได้ทำให้เราสรุปปลายทางของดาวดวงนี้ได้ละเอียดขนาดนั้น

สิ่งที่ Stephenson 2-18 มอบให้เราจึงน่าสนใจกว่าการเป็นเจ้าของสถิติ มันแสดงให้เห็นว่าดวงอาทิตย์ที่ดูยิ่งใหญ่จากโลกนั้นเป็นเพียงดาวดวงหนึ่งในโลกของดาวฤกษ์ที่หลากหลายอย่างมหาศาล และยิ่งเราออกไปไกลเท่าไร สิ่งที่เคยคิดว่ารู้แน่ชัดก็ยิ่งต้องเผื่อพื้นที่ไว้ให้คำว่า “ยังต้องวัดกันใหม่” มากขึ้นเท่านั้น