การใช้แนวคิดวิวัฒนาการชาติพันธุ์ในชีววิทยามาประยุกต์ในการจัดหมวดหมู่ดวงดาว

สายวิวัฒนาการ(family tree)ของดาวฤกษ์ในกาแล็กซีทางช้างเผือก
(ภาพจาก https://www.sciencenewsforstudents.org/article/cool-job-making-stellar-connections)

ในประเทศอังกฤษมีนักวิทยาศาสตร์ 2 คนที่มีชื่อเสียงมาก โดยทั้งสองคนนั้นพยายามสร้างทฤษฎีคำอธิบาย ของสิ่งต่าง ๆที่ดูไม่เกี่ยวข้องกัน แตกต่างกันมากให้มาอยู่ภายใต้กฎเดียวกัน คนแรกคือไอแซก นิวตัน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษที่อธิบายการเคลื่อนที่ของทั้งลูกแอปเปิล ดวงจันทร์และวัตถุต่าง ๆภายใต้กฎแรงโน้มถ่วงสากลและกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน คนที่สองคือชาร์ลส์ ดาร์วินนักชีววิทยาชาวอังกฤษผู้พยายามอธิบายว่าสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะตัวเล็กเช่นหนู หรือตัวใหญ่เท่าช้าง ไม่ว่าจะดูแตกต่างกันมากแค่ไหน ล้วนอธิบายได้ภายใต้ทฤษฎีเดียวกัน ดาร์วินเป็นผู้วางรากฐานของทฤษฎีวิวัฒนาการยุคใหม่ด้วยแนวคิดของเขาคือการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบผ่านทางกระบวนการที่เป็นไปอย่างเชื่องช้าของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (natural selection) 


ทั้งนิวตันและดาร์วินต่างสร้างผลงานที่มีประโยชน์แก่วงการวิทยาศาสตร์อย่างมาก จะเห็นว่าคนที่เก่ง ๆมักจะสามารถเชื่อมโยงความสัมพันธ์ของสิ่งต่าง ๆที่ดูต่างกันมากให้อยู่ภายใต้คำอธิบายที่เรียบง่ายได้ และจากงานวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์ลงในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ปี ค.ศ. 2017 นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Paula Jofré สามารถเชื่อมโยงนำความรู้ด้านชีววิทยามาประยุกต์ใช้ในการจัดหมวดหมู่ดวงดาวได้


นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์หญิง Paula Jofré ทำงานอยู่ที่มหาวิทยาลัยDiego Portales ประเทศชิลี นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์คือนักดาราศาสตร์ที่ศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของวัตถุท้องฟ้า เช่น ดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ เนบิวลา เป็นต้น เธอวัดความยาวคลื่นของแสงที่ดาวฤกษ์ปลดปล่อยออกมา ซึ่งมันจะแสดงถึงธาตุในทางเคมีที่อยู่ในดาวฤกษ์นั้น และยังบอกสัดส่วนปริมาณของธาตุต่าง ๆของดาวฤกษ์แต่ละดวงด้วย


ในทางชีววิทยา ดีเอ็นเอหรือกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (deoxyribonucleic acid) เป็นกรดนิวคลีอิกที่มีคำสั่งพันธุกรรมซึ่งถูกใช้ในพัฒนาการและการทำหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดเท่าที่เราทราบ นักชีววิทยาตรวจสอบดีเอ็นเอของมนุษย์ในยุคโบราณที่ยังเหลือรอดอยู่เพื่อที่จะติดตามประวัติศาสตร์ของประชากร  Jofré ได้แนวคิดนี้มาจากตอนเข้าร่วมประชุมตอนอยู่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ที่จัดขึ้นโดยนักศึกษาประวัติศาสตร์ศิลปะ ที่มุ่งเน้นในเรื่องที่ว่านักวิทยาศาสตร์สร้างมโนภาพผลลัพธ์ของพวกเขาอย่างไร เธอได้พบนักมานุษยวิทยาและทราบข้อมูลเรื่องสายสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการ (evolutionary tree) สามารถเชื่อมความสัมพันธ์ระหว่างสมาชิกของแต่ละสปีชีสร์ในช่วงเวลาที่ผ่านมาอย่างไร และตอนนี้เองเธอก็เกิดแนวคิดที่จะใช้แนวคิดนี้ไปประยุกต์ใช้กับวิชาดาราศาสตร์ฟิสิกส์ 


ดาวฤกษ์ก็ส่งต่อบางส่วนของตัวเองไปสู่ดาวฤกษ์รุ่นต่อไป Jofré จึงใช้ส่วนประกอบของดาวฤกษ์รุ่นใหม่เพื่อที่จะสืบหาดาวฤกษ์ที่เป็นบรรพบุรุษในกาแล็กซีทางช้างเผือกและเธอก็สามารถสร้างสายวิวัฒนาการ (family tree) ของดาวฤกษ์ในกาแล็กซีทางช้างเผือกได้ในที่สุด 


ความแตกต่างอยู่ตรงที่ในระบบการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตแบบอาศัยเพศ รุ่นลูกจะได้รับพันธุกรรมจากพ่อและแม่อย่างละครึ่งหลังจากที่เซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ปฏิสนธิกับเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย แต่สำหรับดาวฤกษ์นั้นจะเป็นดาวฤกษ์แต่ละดวงตายไปและส่งต่อธาตุทางเคมีต่าง ๆออกไป ดาวฤกษ์เป็นดั่งเตาหลอมสร้างธาตุหนัก เช่น คาร์บอนและเหล็ก เมื่อดาวฤกษ์ตาย มันจะระเบิดและส่งธาตุต่าง ๆกระจายออกไป ดาวฤกษ์รุ่นต่อมาเกิดจากการยุบรวมของเหล่าเมฆแก๊สที่มีธาตุต่าง ๆที่ถูกส่งออกมา และครอบครัวของดาวฤกษ์จึงเกิดขึ้น


ดาวฤกษ์ที่มาจากกลุ่มเมฆแก๊สเดียวกันควรจะมีส่วนประกอบทางเคมีที่เกือบจะเหมือนกัน เปรียบได้ดังในชีววิทยาที่ครอบครัวเดียวกัน พ่อและลูกจะมีบางส่วนดีเอ็นเอคล้าย ๆกัน Jofré และทีมวิจัยจึงได้สร้างแผนภูมิต้นไม้สามแขนงแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ของดาวฤกษ์ 21 ดวง ซึ่งเป็นพี่น้องของดวงอาทิตย์ ตีพิมพ์ลงในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ปี ค.ศ. 2017 

กาแล็กซีทางช้างเผือกแสดงให้เห็นถึงบริเวณโครงสร้างต่าง ๆซึ่งรวมถึงบริเวณ Thin disk และ Thick disk
(ภาพจาก https://en.wikipedia.org/wiki/File:Milky-way-edge-on.pdf)

Jofré และทีมวิจัยสร้างสายวิวัฒนาการ (family tree) ของดาวฤกษ์ในกาแล็กซีทางช้างเผือก แสดงความสัมพันธ์ทางเคมีระหว่างดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ที่เป็นพี่น้อง พบว่ามี 3 แขนงหลัก คือ 1. ดาวฤกษ์อายุน้อยในบริเวณ Thin disk ของกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งเป็นเส้นสีแดง ดวงอาทิตย์จัดอยู่ในกลุ่มนี้ด้วย 2. ดาวฤกษ์ที่อายุมากขึ้น จะกระจายอยู่บริเวณ Thick disk ของกาแล็กซีทางช้างเผือก จะเป็นเส้นสีน้ำเงินเข้ม 3. ดาวฤกษ์ที่อยู่ในกลุ่มเส้นสีน้ำเงินอ่อน เส้นนี้จะอยู่ระหว่างเส้นสีแดงและสีน้ำเงินเข้ม และยังมีกลุ่มที่ไม่เข้าพวกกับใคร เป็นกลุ่มเส้นสีดำ ในกลุ่มนี้ยังไม่แน่ชัดว่ามีความสัมพันธ์กับดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆอย่างไร และต้องการข้อมูลเพิ่มเติม
ซึ่งข้อมูลต่าง ๆ เหล่านี้จะเป็นประโยชน์ในการศึกษาทำความเข้าใจวิวัฒนาการการของกาแล็กซีทางช้างเผือก

 

เรียบเรียงโดย

ณัฐพล โชติศรีศุภรัตน์
ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ

• [1] Allen, Garland E., and Bird, Randy. "Charles Darwin." Microsoft® Student 2009 [DVD]. Redmond, WA: Microsoft Corporation, 2008.
• [2] https://academic.oup.com/mnras/article/467/1/1140/2966869
• [3] https://www.sciencenewsforstudents.org/article/cool-job-making-stellar-connections