กระจุกดาวลูกไก่

กระจุกดาวลูกไก่ หรือ กระจุกดาวไพลยาดีส () หรือวัตถุเมสสิเยร์ M45 หรือ ดาวพี่น้องทั้งเจ็ด เป็นกระจุกดาวเปิดในกลุ่มดาววัว ประกอบด้วยดาวฤกษ์ระดับ B ที่มีประวัติการสังเกตมาตั้งแต่สมัยกลาง นับเป็นหนึ่งในกระจุกดาวที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด และอาจเป็นกระจุกดาวที่มีชื่อเสียงมากที่สุดและสามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนด้วยตาเปล่า

กระจุกดาวนี้ประกอบด้วยดาวฤกษ์สีน้ำเงินที่มีอายุราว 100 ล้านปี แต่เดิมเคยเชื่อว่าเศษฝุ่นที่ทำให้เกิดการสะท้อนแสงจาง ๆ เรืองรองรอบดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดน่าจะเป็นเศษที่หลงเหลือจากการก่อตัวของกระจุกดาว (จึงมีชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า เนบิวลามายา ตามชื่อดาวมายา) แต่ปัจจุบันเป็นที่ประจักษ์แล้วว่าไม่มีความเกี่ยวข้องกัน เป็นเพียงฝุ่นเมฆในสสารระหว่างดาวที่ดาวฤกษ์กำลังเคลื่อนผ่านเท่านั้น นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่ากระจุกดาวนี้จะมีอายุต่อไปอีกอย่างน้อย 250 ล้านปี หลังจากนั้นก็จะกระจัดกระจายออกไปเนื่องจากปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วงที่เกิดจากดาราจักรเพื่อนบ้านใกล้เคียง

กระจุกดาวลูกไก่สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนในฤดูหนาวของซีกโลกเหนือและในฤดูร้อนของซีกโลกใต้ โดยเป็นที่รู้จักอย่างดีในตำนานปรัมปราแทบทุกวัฒนธรรมทั่วโลก เช่นชาวมาวรี ชาวอะบอริจินในออสเตรเลีย ชาวจีน ชาวมายา (เรียกกระจุกดาวนี้ว่า "Tzab-ek") ชาวแอซเท็กและชาวซิอุคซ์ในทวีปอเมริกาเหนือ นักดาราศาสตร์ชาวกรีกจำนวนหนึ่งจัดว่ากระจุกดาวนี้เป็นกลุ่มดาวเอกเทศเลยทีเดียว มีการอ้างถึงกลุ่มดาวนี้โดยเฮสิออด และปรากฏในมหากาพย์อีเลียดและโอดิสซีย์ของโฮเมอร์ด้วย ในพระคัมภีร์ไบเบิลมีการกล่าวถึงกระจุกดาวนี้ 3 ครั้ง (ใน โยบ 9:9, 38:31 และอามอส 5:8) ในตำนานเทพปกรณัมฮินดู นางกฤติกา (เทียบได้กับนางไพลยาดีส) มีความสำคัญในฐานะเป็นมารดาทั้งหกแห่งเทพสงคราม สกันทะ ผู้มีหกพักตร์สำหรับพวกนาง ส่วนเหล่าบัณฑิตชาวอิสลามเรียกกระจุกดาวนี้ว่า อัท-ธุไรยา (At-thuraiya) และว่าเป็นดวงดาวใน Najm ซึ่งมีกล่าวถึงอยู่ในพระคัมภีร์กุรอาน

เป็นที่ทราบมานานแล้วว่า กลุ่มของดาวที่อยู่ใกล้เคียงกันจะต้องมีความสัมพันธ์ทางกายภาพต่อกัน มิใช่เพียงบังเอิญเรียงตัวอยู่ในแนวเดียวกัน หลวงพ่อจอห์น มิเชลล์ ได้ทำการคำนวณเมื่อ ค.ศ. 1767 ระบุว่า ความเป็นไปได้ที่ดาวสว่างหลายดวงจะบังเอิญมาเรียงตัวในแนวเดียวกับที่เรามองเห็นนั้นมีเพียง 1 ใน 500,000 หลวงพ่อยังได้ทำนายว่ากระจุกดาวลูกไก่และกระจุกดาวอื่นๆ จะต้องมีความเกี่ยวพันกันในทางกายภาพ เมื่อเริ่มมีการศึกษาการเคลื่อนที่เฉพาะของดาวฤกษ์ จึงได้ตรวจพบว่าดาวในกระจุกดาวล้วนเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันและด้วยความเร็วพอๆ กัน เป็นหลักฐานอีกอย่างหนึ่งว่าดาวเหล่านั้นมีความเกี่ยวพันกัน

ชาลส์ เมสสิเยร์ ตรวจวัดตำแหน่งของกระจุกดาวลูกไก่และบันทึกเอาไว้ในรายการวัตถุท้องฟ้าของเมสสิเยร์ลำดับที่ M45 ซึ่งเป็นบันทึกรายการวัตถุท้องฟ้าที่ดูคล้ายดาวหาง ตีพิมพ์เมื่อปี ค.ศ. 1771 นอกเหนือจากเนบิวลานายพรานและกระจุกดาวรวงผึ้งแล้ว เมสสิเยร์ได้บันทึกกระจุกดาวลูกไก่ไว้เป็นหมายเหตุวัตถุท้องฟ้าที่น่าสนใจมาก เพราะวัตถุท้องฟ้าของเมสสิเยร์ส่วนใหญ่จะค่อนข้างจางและมีแนวโน้มที่จะสับสนกับดาวหางได้ง่าย แม้กระจุกดาวลูกไก่จะไม่มีความใกล้เคียงกับดาวหางเลย แต่เมสสิเยร์ก็ทำบันทึกรายการวัตถุท้องฟ้าที่สว่างโดดเด่นเข้าไปด้วยเพื่อให้มีจำนวนรายการของตนมากกว่าของคู่แข่ง คือนิโคลาส์ หลุยส์ เดอ ลาซายล์

กระจุกดาวลูกไก่มีดาวสว่างที่สุดจำนวน 9 ดวง แต่ละดวงตั้งชื่อตามไพลยาดีส (Pleiades) หญิงสาวพี่น้องเจ็ดคนในเทพปกรณัมกรีก ได้แก่ Asterope, Merope, Electra, Maia, Taygete, Celaeno, Alcyone และชื่อพ่อแม่ของพวกนางคือ แอตลัสกับนางไพลยานี เนื่องจากนางทั้งเจ็ดเป็นบุตรีของแอตลัส ดังนั้น ไฮยาดีส (กระจุกดาวสามเหลี่ยมหน้าวัว) จึงเป็นพี่น้องกับพวกนาง

ชื่อและข้อมูลของดาวสว่างในกระจุกดาวลูกไก่ เป็นดังนี้

การตรวจวัดระยะห่างของกระจุกดาวลูกไก่เป็นก้าวแรกที่สำคัญมากในกระบวนการที่เรียกว่า บันไดระยะห่างของจักรวาล คือลำดับของขนาดระยะห่างระหว่างวัตถุต่างๆ ในเอกภพทั้งมวล ขนาดของบันไดขั้นแรกจึงสำคัญมากเพราะใช้ในการปรับค่าในบันไดทั้งหมด และการวัดขนาดของบันไดขั้นแรกนี้ได้ผ่านการประเมินด้วยวิธีการมากมาย เนื่องจากกระจุกดาวนี้อยู่ใกล้โลกมาก การวัดระยะห่างของมันจึงทำได้ค่อนข้างง่าย จากความรู้เกี่ยวกับระยะห่างที่ค่อนข้างแม่นยำทำให้นักดาราศาสตร์สามารถสร้างแผนภาพไดอะแกรมของเฮิร์ตสปรัง-รัสเซลล์ขึ้นสำหรับกระจุกดาวนี้ได้ ซึ่งเมื่อนำมาเปรียบเทียบกับการพล็อตตำแหน่งกระจุกดาวอื่น ๆ บนไดอะแกรมที่ไม่ทราบระยะห่าง ทำให้สามารถประเมินระยะห่างของกระจุกดาวเหล่านั้นออกมาได้ วิธีการอื่นๆ ก็สามารถขยายผลต่อไปได้โดยใช้อันดับระยะห่างจากกระจุกดาวไปสู่ดาราจักรและกระจุกดาราจักร จากนั้นจึงสามารถสร้างบันไดระยะห่างของจักรวาลขึ้นมาได้ ความรู้ความเข้าใจของนักดาราศาสตร์เกือบทั้งหมดเกี่ยวกับอายุและวิวัฒนาการในอนาคตของเอกภพล้วนเป็นผลจากความรู้เกี่ยวกับระยะห่างของกระจุกดาวลูกไก่นี้เอง

ก่อนที่ดาวเทียมฮิปปาร์คอสจะถูกนำส่งขึ้น ผลการตรวจวัดบอกว่ากระจุกดาวลูกไก่อยู่ห่างจากโลกประมาณ 135 พาร์เซก แต่ผลที่ได้จากฮิปปาร์คอสทำให้นักดาราศาสตร์ต้องตกตะลึงเมื่อพบว่ากระจุกดาวลูกไก่อยู่ห่างไปเพียง 118 พาร์เซกเมื่อคำนวณผลจากพารัลแลกซ์ของดาวในกระจุก ซึ่งเป็นเทคนิคที่ควรจะได้ผลลัพธ์แม่นยำกว่า งานวิจัยในชั้นหลังพบว่าระยะทางที่ตรวจวัดจากฮิปปาร์คอสมีความผิดพลาด แต่ยังหาสาเหตุแห่งความผิดพลาดนั้นไม่ได้. ในปัจจุบันเชื่อว่ากระจุกดาวลูกไก่อยู่ห่างไปประมาณ 135 พาร์เซก (ประมาณ 440 ปีแสง)

รัศมีแกนกลางของกระจุกดาวมีขนาดประมาณ 8 ปีแสง และรัศมีไทดัลอยู่ที่ประมาณ 43 ปีแสง สมาชิกของกระจุกดาวมีอยู่มากกว่า 1,000 ดวงเท่าที่มีการตรวจยืนยันแล้ว โดยยังไม่นับรวมดาวคู่ที่ยังระบุแน่ชัดไม่ได้ มีดาวสมาชิกในกระจุกที่เป็นดาวฤกษ์สีน้ำเงินอายุเยาว์ที่ร้อนจัดอย่างน้อย 14 ดวงที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าขึ้นกับเงื่อนไขการสังเกตการณ์ในแต่ละท้องถิ่น โครงสร้างการเรียงตัวของดาวฤกษ์สว่างที่สุดมีลักษณะคล้ายคลึงกับกลุ่มดาวหมีใหญ่ และกลุ่มดาวหมีเล็ก มวลรวมทั้งหมดในกระจุกดาวมีค่าประมาณ 800 เท่าของมวลดวงอาทิตย์

ในกระจุกดาวมีดาวแคระน้ำตาลอยู่หลายดวง ซึ่งเป็นวัตถุที่มีมวลน้อยกว่า 8% ของมวลของดวงอาทิตย์ ไม่มีน้ำหนักมากพอจะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในแกนกลางเพื่อกลายเป็นดาวฤกษ์ตามปกติได้ จำนวนดาวแบบนี้อาจมีอยู่ประมาณ 25% ของจำนวนสมาชิกทั้งหมดในกระจุก แม้จะมีมวลรวมเพียงไม่ถึง 2% ของมวลรวมของกระจุกดาว นักดาราศาสตร์ทุ่มเทในการค้นหาและวิเคราะห์ดาวแคระน้ำตาลในกระจุกดาวลูกไก่ รวมถึงกระจุกดาวอายุน้อยอื่นๆ เพราะมันจะยังค่อนข้างสว่างและสามารถสังเกตได้ ขณะที่ดาวแคระน้ำตาลในกระจุกดาวที่มีอายุมากจะจางลงไปมากแล้วและทำการศึกษาได้ยากกว่ามาก

นอกจากนี้ในกระจุกดาวยังมีดาวแคระขาวอยู่เป็นจำนวนมาก เมื่อคำนึงว่าดาวฤกษ์ปกติในกระจุกดาวอายุน้อยไม่น่าจะวิวัฒนาการไปจนกลายเป็นดาวแคระขาวได้ เพราะเป็นกระบวนการที่ต้องใช้เวลาหลายพันล้านปี จึงเชื่อว่าดาวพวกนี้ไม่น่าจะเป็นดาวฤกษ์มวลน้อยหรือมวลปานกลาง แต่ดั้งเดิมน่าจะเป็นดาวฤกษ์มวลมากในระบบดาวคู่ การเคลื่อนย้ายมวลจากดาวฤกษ์มวลมากไปยังดาวคู่ของมันระหว่างการวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วน่าจะทำให้ดาวกลายไปเป็นดาวแคระขาวได้เร็วขึ้น แม้รายละเอียดของการเคลื่อนย้ายมวลจากแรงโน้มถ่วงสูงไปยังแรงโน้มถ่วงน้อยในสมมุติฐานนี้ยังไม่อาจอธิบายได้

อายุของกระจุกดาวสามารถประเมินได้จากไดอะแกรมของแฮร์ทสชปรุง-รัสเซลล์ โดยเปรียบเทียบระหว่างกระจุกดาวกับแบบจำลองการวิวัฒนาการของดวงดาว ด้วยวิธีนี้ ประเมินได้ว่ากระจุกดาวลูกไก่มีอายุระหว่าง 75 ถึง 150 ล้านปี ช่วงกว้างของอายุที่ประเมินออกมาเกิดจากความไม่แน่นอนของแบบจำลองการวิวัฒนาการของดวงดาว เพราะแบบจำลองได้รวมเอาปรากฏการณ์ที่รู้จักกันว่า "convective overshoot" ซึ่งพื้นที่นำความร้อนภายในดาวอาจแทรกไปในพื้นที่อื่นที่ไม่ได้นำความร้อนด้วย และทำให้อายุที่คำนวณได้สูงเกินไป

การประเมินอายุของกระจุกดาวอีกวิธีหนึ่งคือการพิเคราะห์วัตถุที่มีมวลน้อยที่สุด ตามแถบลำดับหลักของดาวฤกษ์ปกติ ลิเทียมจะถูกทำลายไปอย่างรวดเร็วในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น แต่ดาวแคระน้ำตาลจะยังคงลิเทียมในตัวเอาไว้ได้ ลิเทียมนี้มีอุณหภูมิจุดเดือดต่ำเพียง 2.5 ล้านเคลวิน ดังนั้นดาวแคระน้ำตาลที่มีมวลมากที่สุดจะลุกไหม้ได้ในบางคราว การระบุมวลมากที่สุดของดาวแคระน้ำตาลที่ยังคงมีลิเทียมอยู่ทำให้สามารถคาดการณ์อายุของมันได้ ด้วยการประเมินวิธีนี้จะได้อายุของกระจุกดาวลูกไก่ที่ประมาณ 115 ล้านปี

การพิจารณาการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของกระจุกดาวก็เป็นหลักฐานช่วงบ่งบอกตำแหน่งของดาวที่สามารถมองเห็นจากโลกได้ในช่วงหลายพันปีข้างหน้า โดยจะผ่านลงไปทางด้านเท้าของกลุ่มดาวนายพรานในปัจจุบัน สำหรับกระจุกดาวเปิดแล้ว ดาวต่างๆ ในกระจุกดาวลูกไก่จะไม่สามารถดำรงระดับแรงดึงดูดระหว่างกันได้ตลอดไป ดาวสมาชิกบางดวงจึงอาจหลุดออกไปจากขอบเขตของกระจุกดาวขณะที่บางดวงถูกดึงเข้าใกล้กันมากขึ้น ผลจากการคำนวณแสดงให้เห็นว่า กระจุกดาวจะแยกออกจากกันไปภายในเวลาประมาณ 250 ล้านปี โดยที่ปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วงกับเมฆโมเลกุลยักษ์และแขนกังหันของดาราจักรจะช่วยเร่งให้มันแยกออกจากกันเร็วขึ้น

จากการสังเกตการณ์ภายใต้สภาวะควบคุมอันยิ่งยวด พบร่องรอยของกลุ่มก๊าซเรืองรองรอบ ๆ กระจุกดาว กลุ่มก๊าซนี้เรียกว่า เนบิวลาสะท้อนแสง ซึ่งเกิดขึ้นจากการสะท้อนแสงของฝุ่นในอวกาศกับแสงสีน้ำเงินของดาวฤกษ์อายุเยาว์ที่ร้อนจัด

แต่เดิมนักดาราศาสตร์เคยเชื่อว่า ฝุ่นเหล่านี้เป็นเศษที่หลงเหลืออยู่จากการก่อตัวของกระจุกดาว แต่เนื่องจากการประเมินอายุของกระจุกดาวนี้ที่ประมาณ 100 ล้านปี ฝุ่นส่วนใหญ่น่าจะกระจัดกระจายออกไปเสียหมดแล้วจากผลของแรงดันการแผ่รังสี ดังนั้นอาจเป็นไปได้ว่ากระจุกดาวนี้เคยเคลื่อนผ่านย่านที่มีฝุ่นมากในสสารระหว่างดาว

ผลจากการศึกษาพบว่าฝุ่นเหล่านี้เป็นต้นเหตุของเนบิวลาสะท้อนแสงซึ่งมีการกระจายตัวอย่างไม่สม่ำเสมอ ลักษณะค่อนข้างหนาแน่นเป็น 2 ระดับชั้นตามแนวของการมองเห็นกระจุกดาว ชั้นของฝุ่นนี้อาจเกิดขึ้นจากการชะลอความเร็วเนื่องมาจากแรงดันการแผ่รังสีเมื่อฝุ่นเคลื่อนผ่านดาวฤกษ์ต่างๆ

การที่กระจุกดาวลูกไก่สามารถมองเห็นในท้องฟ้ายามค่ำคืนได้อย่างเด่นชัด จึงเป็นที่รู้จักในแทบทุกวัฒนธรรมทั่วโลกนับแต่อดีตกาล ชาวไทยเราเรียกว่า "ดาวลูกไก่" หรือ "ดาวกฤติกา" ชาวญี่ปุ่นเรียก "ซุบารุ" ชาวจีนเรียก "เหม่าซิ่ว" (昴宿; หรือกลุ่มดาวคนผมดก) ส่วนชาวพื้นเมืองในหมู่เกาะบอร์เนียวเรียกว่า "บิตังสโกระ" ในพระคัมภีร์ไบเบิลยังมีการเอ่ยถึงดาวกลุ่มนี้โดยเรียกชื่อว่า "คิมา" (Khima) ในวัฒนธรรมอาหรับซึ่งเป็นนักดูดาวมาแต่โบราณ เรียกชื่อดาวกลุ่มนี้ว่า "อัล-ทูเรย์ยา" (الثريا; al-Thurayya)

แต่ชื่อของกระจุกดาวในทางดาราศาสตร์จะเรียกชื่อในภาษาอังกฤษ ซึ่งตั้งชื่อกลุ่มดาวนี้ตามตำนานกรีก กล่าวคือ ดาวเหล่านี้เป็นตัวแทนของหญิงสาวเจ็ดพี่น้องแห่งไพลยาดีส ขณะที่ตำนานชาวไวกิงบอกว่าดาวเหล่านั้นคือแม่ไก่ทั้งเจ็ดตัวของเฟรย์ยา ชื่อของกระจุกดาวในภาษาโบราณของทางยุโรปหลายๆ แห่งจะมีความหมายว่า แม่ไก่กับลูกไก่ ซึ่งคล้ายคลึงกับตำนานของไทย

นิทานดาวลูกไก่ในตำนานไทยเล่าว่า มีตายายคู่หนึ่งอาศัยอยู่ในป่า วันหนึ่งมีพระธุดงค์ผ่านมา คิดจะหาอาหารไปถวาย แต่เนื่องจากอยู่ในป่าไม่มีอาหารดีๆ จึงหารือกันจะฆ่าไก่ที่เลี้ยงไว้เพื่อไปทำอาหารถวาย แม่ไก่ได้ยินก็สั่งเสียลูกไก่ทั้งหกตัวให้รักษาตัวให้ดี ตัวเองต้องแทนคุณตายายที่เลี้ยงดูมา เมื่อถึงเวลาตายายฆ่าแม่ไก่ ลูกไก่ก็กระโดดเข้าเตาไฟตายตามแม่ไปด้วย เทพยดาเห็นแก่ความกตัญญู จึงให้แม่ไก่และลูกไก่ทั้งหมดขึ้นไปเป็นดาวอยู่บนฟ้าเพื่อเตือนใจคน

ในยุคสำริดของยุโรป ชาวยุโรปบางส่วนเช่นชาวเคลต์หรือวัฒนธรรมอื่นก่อนหน้านั้น เชื่อว่ากระจุกดาวนี้เกี่ยวข้องกับความอาลัยและงานศพ ในอดีตจะมีงานเทศกาลช่วงวันระหว่างวันศารทวิษุวัตจนถึงวันเหมายัน (ดู วันฮัลโลวีน หรือวันแห่งจิตวิญญาณ) เป็นเทศกาลเพื่อระลึกถึงผู้วายชนม์ กระจุกดาวนี้จะเริ่มปรากฏบนท้องฟ้าด้านตะวันออกหลังจากตะวันลับขอบฟ้า เหตุนี้กระจุกดาวลูกไก่จึงมักให้ความรู้สึกถึงน้ำตาและความเศร้าโศก

การปรากฏของดวงดาวบนฟ้ามักใช้เป็นจุดสำคัญเพื่อกำหนดระยะเวลาตามปฏิทินของมนุษย์ในสมัยก่อน การปรากฏบนฟ้าของกระจุกดาวลูกไก่ (ประมาณเดือนมิถุนายน) ถือเป็นการขึ้นปีใหม่สำหรับชาวมาวรีในนิวซีแลนด์ ซึ่งเรียกกระจุกดาวนี้ว่า "มาตาริกิ" (แปลว่าดวงตาดวงเล็ก ๆ) มีวันหยุดลักษณะคล้ายกันนี้สำหรับชาวฮาวายด้วย เรียกว่าวัน "Makaliʻi" ชาวแอสแตคโบราณในเม็กซิโกและอเมริกากลางมีปฏิทินของพวกเขาที่อ้างอิงตามกระจุกดาวลูกไก่ โดยเริ่มนับปีใหม่เมื่อพวกนักบวชมองเห็นดาวเรียงเด่นปรากฏขึ้นบนฟากฟ้าตะวันออก ก่อนที่แสงสุดท้ายของดวงอาทิตย์จะลับหายไป ชาวแอสแตคเรียกกระจุกดาวนี้ว่า "Tianquiztli" (แปลว่า "ตลาด")