การวิวัฒน์อย่างสืบเนื่อง ของจักรวาล : A Process of cosmic evolution [หน้า 2/2]

การวิวัฒน์อย่างสืบเนื่อง ของจักรวาล :     A Process of cosmic evolution [หน้า 2/2]

สภาพแวดล้อมของ Disk (จานแผ่นกลม) ยุคเริ่มต้นจักรวาล ปราศจาก Metal-rich

สภาพกำเนิดชีวิตดาวดวงแรก ของจักรวาล ดาวดวงแรก ก่อตัวขึ้นปราศจาก Metal-rich ในทางกายภาพถือว่าเป็นระบบที่ง่าย ที่สุดกว่า การก่อตัวของดาวปัจจุบันนี้มาก ที่ต้องประกอบไปด้วย กลุ่มเมฆโมเลกุล ของก๊าซหลากหลายกว่าเดิม ความก้าวหน้า Cosmological moldels สามารถสร้างภาพเคลื่อนไหวเป็นกฎเกณฑ์ สมบูรณ์ในรายละเอียดของส่วนประกอบเริ่มแรก ในเงื่อนไขการกำเนิดดาวดวงแรก การเทียบเคียง ดาวที่ผุดขึ้นปรากฎด้วย พร้อมกับกลุ่มเมฆโมเลกุลของก๊าซในกลุ่ม โครงสร้างของสภาพแวดล้อมที่ถูกดัดแปลง โดยดาวรุ่นแรกๆ นั้นมีความยุ่งยากขึ้น กว่าดาวดวงแรก และมีปัญหาในหลายกรณี ที่ น่าสนใจ ชวนติดตามให้เกิดทฤษฎี ศึกษาเฉพาะ เพื่อรองรับผลวิเคราะห์ ลักษณะพฤติกรรมของดาว ลำดับแรกก่อน การกำเนิดดาวดวงแรกในจักรวาลกลุ่มหมอกก๊าซมีรูปแบบธรรมดา ลอยตัดกันไปมาเป็นวงโคจร ในขนาด Small-scale เหมือนขดลวดที่เชื่อมโยงกัน ถัดจากนั้นเริ่มปะติดปะต่อกัน ด้วยแรงโน้มถ่วงของตนเอง มีความกดดันจากความร้อนของก๊าซ ระดับอุณหภูมิราว 1,000 Kelvins โดยอะตอม Hydrogen จับคู่ในความหนาแน่น ความร้อนของก๊าซ รังสรรค์ทั้งหมดเป็นโมเลกุล Hydrogen โดยไม่แยแส่ต่อความหนาแน่นที่ผ่านมา ด้วยการเปล่งสะท้อนออกมา ของ รังสี Infrared จากนั้นเกิดการปะทะกันด้วยกันของ อะตอม Hydrogen โดยมี อุณหภูมิ ในความหนาแน่น ยุติที่ 200-300 Kelvins ความกดดันก๊าซหดตัวย่อส่วนลงในบริเวณนั้นด้วยเหตุนี้จึงยอมปล่อยให้เกิดความ เกร็งขมวด รวมกันกับแรงโน้มถ่วง ผูกมัดกันเป็นกลุ่มๆ ความไม่แยแส่ เป็นบทบาท ที่ยอมให้ สสารสามัญเข้าสู่ระบบเป็นอันดับแรก ทำให้ Hydrogen สงบลงแบนราบ สันฐานเดิมที่เป็นกลุ่มก้อน เกิดทรวงทรงแบน เป็นแผ่น กลม (Disk) แต่เพราะอนุภาคสสารมืด ไม่เปล่งรังสี หรือสูญเสียพลังงาน จึงกระเจิง กลับไปรวมกับกลุ่มเมฆในครั้งแรก โดยความเป็นจริง First star-forming systems คล้ายคลึงกับการเกิดกาแล็คซี ขนาดเล็กๆ ที่ประกอบด้วย สสารสามัญใน Disk และรัศมีรอบนอก (Halo) มีส่วน ของสสารมืดมีความหนาทึบ ของก๊าซเป็นกลุ่มก้อนต่างๆกันไป ท้ายที่สุดก็ยุบตัว ลงรวมเป็นดาว

สภาพแวดล้อมของ Disk (จานแผ่นกลม) ดาว ยุคที่มีองค์ประกอบ Metal-rich มาก

Quasars ยุคแรกของจักรวาล อยู่รอบๆแผ่นก็าซ และกลุ่มฝุ่นหมอก มีส่วนสำดัญต่อการก่อตัวดาว

การฟื้นฟูของจักรวาลจากอดีต ประเด็นสำคัญส่งผลกระบให้ดาวยุคแรกๆ เหลือน้อยหรืออายุสั้นเพราะปราศจาก Metal-rich ทำให้ผิวพื้นดาวมีความร้อนสูงมาก ซึ่งเป็นระบบสร้างพลังงานออกมา จากภายในแกนกลาง คล้ายกับดวงอาทิตย์ แต่ดาวยุคแรกมีความร้อนสูง ส่วนใหญ่เป็นปึกแผ่นมีความเพียงพอที่สร้างพลังงาน ออกมาหักล้างกับแรงโน้มถ่วง ดังนั้นผิวหน้าแต่ละลำดับชั้น (Surface layers) จึงมี ความร้อนสูงไปด้วย ประเมินจากขนาด ระหว่าง 100-1,000 เท่าของดวงอาทิตย์ พบว่าพื้นผิวร้อน ราว 100,000 Kelvins เท่ากับ สูงกว่าดวงอาทิตย์ 17 เท่า เพราะฉะนั้นดาวที่ฉายแสงแรกออกมาในจักรวาล จึงเต็มไปด้วย รังสี Ultraviolt จากความร้อนสูงของดาว และเป็นการเริ่มต้นขึ้นของละอองความร้อน (Ionize) ของ Neutral Hydrogen และก๊าซ Helium เกิดขึ้นโดยรอบแต่นั้นมา โดยเรียก ช่วงยุคพัฒนาการนี้ว่า Cosmic renaissance (การฟื้นฟูจักรวาล) จากดวงดวงแรกเพียงดวงเดียว ความเข้มข้นของ Ionize มีน้อยที่จะเหลือทิ้งไว้ เพื่อให้เป็นวัตถุดิบ ก่อตัวในรุ่นดาวถัดไป ซึ่งเป็นการก่อตัวทีละดวง ทีละดวง จึงต้องใช้เวลานับพันล้านปี จะพอเพียงต่อการผสมรวมตัวเป็น จุดแกนกลางของ ก๊าซ (Intergalactic gas) ได้เต็มอัตรา ควอซาร์ แหล่งพลังหลักชุดแรกของจักรวาล การวิเคราะห์ผลสำรวจ Strong absorption (อำนาจการดูดกลืน) แสง Ultraviolet ของ Quasars (ควอซาร์) อายุ 900 ล้านปีหลังจากการเกิด Big bang พบหย่อม ของ Neutral Hydrogen gas เป็นการเริ่มต้นสะสมของ Ionize ในเวลานั้น ถ้าดาวดวงแรก ไม่ได้มีขนาดยักษ์เช่นที่เคยวิเคราะห์ไว้ ก๊าซ Helium การเกิด Ionize ต้องมาจากการกระตุ้นของ รังสี Ultraviolt ของแหล่งพลังงาน ควอซาร์ ซึ่งในอนาคต ต้องสำรวจหาค่าเพิ่มเติมเริ่อง Helium เปลี่ยนแปลงมาจาก Ionize จากวัตถุระยะไกล ของจักรวาล ถ้าดาวดวงแรก มีขนาดยักษ์หรือใหญ่โตมาก ต้องมีความสัมพันธ์กับอายุขัยที่สั้น เพียงไม่กี่ล้านปี โดยดาวนั้นมีจุดสิ้นสุดอายุ ระเบิดเป็น Supenovae แล้วผลักดัน Metals ออกมาสู่จักรวาล ต้องมีขนาดระหว่าง 100-250 เท่า ของดวงอาทิตย์จึง จะมีผลสมบูรณ์ต่อ การสะสมจุดแกนกลางของก๊าซ (Intergalactic gas) พบว่า เมื่อ Metals ผุดขึ้นทั่วไปในจักรวาล ในกลุ่มเมฆหมอกการก่อตัวของดาว ราว 1,000 เท่าของที่มีในดวงอาทิตย์ Metals เหล่านั้น มีอุณหภูมิก๊าซใน Cosmic ฺbackground เย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว (อุณหภูมิเสื่อมถอยในจุดที่จักรวาลขยายตัว จาก 19 Kelvins หลังจาก Big bang เหลือ 2.7 Kelvins ในปัจจุบัน) ด้วยการยอม ลดสมรรถภาพจากความเย็นตัวเป็นข้อมูลว่า ดาวมีขนาดเล็กและเป็น การขับไล่ออกด้วยการเกิดของดาว เป็นไปได้ว่าบริเวณก่อตัวดาวไม่มีอัตราเร่ง จนกว่า มีการเกิดขึ้นของ Metals ในกรณีนี้ ดาวที่เกิดขึ้นเป็นดวงที่สอง เป็นเอกภาพมีอำนาจตอบสนองเกิดแสงและ นำไปสู่ เรื่อง Cosmic renaissance (การฟื้นฟูจักรวาล)

การสะสมจุดแกนกลางของก๊าซ

High-supernova ห่างจากโลก 80 ล้านปีแสง

หลักฐานที่เป็นปริศนาของจักรวาล สมมุติฐานการก่อตัวของดาวยุคแรก มีบางอย่างที่เป็นปริศนา คือไม่ได้แก้ปัญหา เรื่องขาดแคลน Metals ของดาว ที่บรรจุอยู่ในกาแล็คซี่ เพราะถ้า Metals เป็นตัว หลักต่อการก่อตัวประชากรดาว จะเป็นข้อโต้แย้ง เรื่องส่วนสัมพันธ์กับดาวขนาดยักษ์ ยุคแรกกำเนิด การขาดแคลน Metals จึงเป็นที่ มาของ Low-mass stars (ดาวมวลน้อย) ซึ่งพบอยู่ในขณะนี้ ปริศนาอื่นๆ เช่น High-metals ที่มีทั่วไปจำนวนมาก เป็นรังสี Xแผ่ความร้อนที่จุด ศูนย์กลาง ของก๊าซในกาแล็คซี่ การสำรวจพบว่า ช่วงอดีตที่ผ่านมามีความว่องไว ต่อการก่อตัวสำหรับดาวยักษ์ และนอกจากยังสนับสนุนร่วมมือปรุงแต่งทางเคมีกับ Supernova ในจุดแกนกลางของก๊าซ (Intergalactic gas) สำหรับในกรณีนี้ High -supernova อัตราเร่งประสานกันสนิทอย่างมีประสิทธิภาพ ในอดีตนั้นจะเกิด สสารสามัญและสสารจำนวนมากในจักรวาล โดยถูกทิ้งไว้อย่าง แพร่กระจายบริเวณของ Intergalactic medium (ช่วงกึ่งกลาง) ค่อนข้างมากใน กาแล็คซี่ ผลิตผลสสารของกาแล็คซี่เป็นสิ่งก้าวหน้า น่าตื่นเต้น ห้อมล้อมด้วยความรุนแรง เสียง แตกระเบิด ไหลท่วมไปมา กระแทกกัน แสงสว่างเจิดจ้า ของดาวยักษ์ และ ระดมยิงจาก Supernova ผลักดันกันไปมาของก๊าซและ Metals ในขอบเขตตน ดาวในจักรวาล ที่มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ 250 เท่า จัดเป็นดาวยักษ์และหลัง จากนั้นจะยุบตัวพังทะลายลงตามอายุขัย จุดสิ้นสุดดาวสู่ อาจพัฒนาการสู่ หลุมดำ ยักษ์ (Massive black holes) จากการวิเคราะห์ เป็นไปได้หรือไม่ว่า ทางผ่านผสมรวมกัน เป็นระบบสู่ด้านวงใน ระบบของกาแล็คซี่ขนาดใหญ่ หรือใหญ่มาก จึงทำให้พบหลุมดำมีมวลขนาดใหญ่ เป็นล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ในจุดศูนย์กลางกาแล็คซี่ (Galactic nuclei)

Massive black holes

ความคืบหน้า ที่สรุปได้ในปัจจุบัน เชื่อว่าแหล่งพลังงานจากควอซาร์ คือก๊าซที่หมุนวนอย่างยุ่งเหยิง (Whirling) เข้า สู่ใจการของหลุมดำขนาดใหญ่ ถ้ากรณีหลุมดำขนาดเล็ก เกิดขึ้นครั้งแรกของ Proto-galaxies ในจักรวาล อาจจะเป็น Mini-Quasars (ควอซาร์จิ๋ว)เพราะขนาด วัตถุเล็กกว่าปัจจุบัน แต่สามารถสร้าง แหล่งแสงและ Ionizing ได้ตั้งแต่บัดนั้น ถ้าปะติดปะต่อภาพจักรวาล จะค้นพบว่า สิ่งที่หลงเหลือมีการผสมรวมกันทั้งหมด เพื่อให้ เกิดผลเพิ่มพูนขึ้น จากดาวดวงแรก (First strs) และ กาแล็คซี่ต้นแบบ (Proto-galaxies) มีความหนักแน่นด้วยการก่อตัวของดาว ก่อสร้างระบบกาแล็คซี่ ของควอซาร์ โดยเกิดขึ้น หลัง Big bang ไม่กี่พันล้านปี ทั้งหมดเป็นปรากฎการณ์ต่อเนื่อง ด้วยตามยุคของจักรวาล มีการเปลี่ยนแปลงจน โครงสร้างใหญ่โตมหาศาล รวบรวมกาแล็คซี่ เข้าเป็นกระจุก (Clusters) เป็นการ วิวัฒน์ที่สืบเนื่องของจักรวาล (Process of cosmic evolution) และคงดำเนินต่อไป โดยอนาคตข้างหน้า มีความเป็นไปได้อาจมีระบบที่ต่างออกไปอีก เพราะธรรมชาติ จักรวาล ไม่ได้หยุดนิ่งการพัฒนาการ ยิ่งไปกว่า ยังมีแนวคิดของจำนวนจักรวาล ที่มีจำนวนมาก เรียกว่า เครือข่าย (หลาย) จักรวาล (Multiverse)

Mini-quasar มีอายุ 8 พันล้านปี พบใน Galaxy CXO-J141741.9

References : Yale Unviersity Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics California Institute of Technology The International Max-Planck Research School on Astrophysics

 

การวิวัฒน์อย่างสืบเนื่อง ของจักรวาล : A Process of cosmic evolution [หน้า 1/2]

การวิวัฒน์อย่างสืบเนื่อง ของจักรวาล :     A Process of cosmic evolution [หน้า 1/2]

S ลำดับเหตุการณ์จักรวาล Cosmic timeline มิติเวลาจักรวาล แสดงช่วงเวลาวิวัฒน์ ด้วยความสืบเนื่องติดต่อ กันหลังจากเกิดระเบิดครั้งใหญ่ (Big bang) ตั้งแต่ยุคก่อตัวของ ดาวดวงแรก (First star- forming systems) จนกระทั่งถึงปัจจุบันน โดยมีลำดับเหตุการณ์ดังนี้

Cosmic timeline : New cosmological moldels

10 [-43] second   Quantum Gravity Era   10 [-36] second   Probable Era of Inflation   10 [-5] second   Formation of protons and neutrons from quarks   3 minutes   Synthesis of atoms nuclei   300,000 years   First atoms form   1 billion years   First stars - Galaxies and Quasars appear   10-15 billion years   Modern galaxies appear

Big bang การระเบิดครั้งใหญ่

Quantum Gravity Era ยุคแรงโน้มถ่วงควอมตัม

Probable Era of Inflation เชื่อว่าเป็นยุคการขยายตัว

Formation of protons and neutrons from quarks โปรตรอนและนิวตรอน ก่อตัวจาก อนุภาคควาร์ก

Synthesis of atoms nuclei สร้างรูปแบบ จุดศูนย์กลางอะตอม (นิวเคลียส)

First atoms form ปรากฎรูปแบบอะตอมครั้งแรก

First stars - Galaxies and Quasars appear ปรากฎดาวดวงแรก กาแล็คซี่ต้นแบบและควอซาร์

Modern galaxies appear ปรากฎกาแล็คซี่ยุคใหม่จำนวนมาก

การวิเคราะห์ ทางเทคนิคคอมพิวเตอร์ พบว่าจักรวาล มีความหนาแน่น พองตัวขึ้น (Density fluctuation) หลังจาก Big bang (การระเบิดครั้งใหญ่) จนวิวัฒน์สู่การ ก่อกำเนิดดาว ดวงแรกแห่งจักรวาล รูปแบบจำลองใหม่ ย้อนเวลาดูจักรวาล (New Model of the Early Universe) ของดาวดวงแรก แสดงให้เห็นว่ามีมวลขนาดยักษ์ (Massive) และเปล่งความสว่าง โชติช่วง (Luminous) นับเป็นรากฐานยุคแรกและมีการเปลี่ยนแปลงพัฒนาการ ในภายหลังต่อมา ดาวในจักรวาล มีความผันแปรของกลไก ด้วยความร้อนที่สับสน (Heating) และ ละอองก๊าซ (Ionizing gases) ที่หมุนเวียนอยู่โดยรอบ ทำให้สามารถก่อตัวขึ้น ของ Heavy elements (ธาตุหนัก) ทั้งนี้การเหนี่ยวนำให้เกิดปฏิกิริยา Fission จะทำได้ง่ายในธาตุหนัก จนเป็นหนทางถึงการเกิดขึ้นของ ระบบสุริยะ ที่เราอาศัย การยุบตัวลงของดาวดวงแรก ก่อให้ต้นแบบของ หลุมดำยักษ์ (Supermassive black holes) ผุดขึ้นในแก่นของกาแล็คซี่ ทำให้เต็มไปด้วย แหล่งพลังงานคลื่น ของ Quasars (ควอซาร์) อดีตของจักรวาล ดาวเกิดขึ้นท่ามกลางความอันตราย และมีอายุขัยสั้น ต่างจาก วันนี้ กาแล็คซี่และควอซาร์ ให้กำเนิดดาว รวมทั้ง มนุษย์และต้นไม้บนโลก

โครงสร้างจักรวาล มีลักษณะคล้ายตาข่ายเส้นลวด จุดเล็กตรงกลาง คือ Proto-galaxies

Cosmic microwave background รัศมี 13.3 พันล้านปีแสง มีตำแหน่งโลกอยู่ตรงกลางด้านใน ทั้งหมดคือ จักรวาล มีกำแพงทึบแสงของ Hydrogen plasma กั้นไว้ จึงไม่สามารถเห็นทะลุได้ ด้านนอก คืออวกาศ ที่กาแล็คซี่ยึดเหนี่ยวกันเอาไว้

ตำนานแห่งความจริงใหม่ ข้อสังเกตุจักรวาลจากอดีต อดีตจักรวาลมีปัญหา การสำรวจด้วยเครื่องมือไม่ทันสมัย จนกระทั่งภายหลังได้ สำรวจพบควอซาร์ เปล่งแสงสะท้อนออกมา จากระยะไกล (นับพันล้านปีที่ผ่านมา) การวิเคราะห์ค่า Redshift (ปรากฏการณ์เลื่อนทางแดง) ของแสงพบว่ากาแล็คซี่ เก่าแก่และควอซาร์ เกิดขึ้นหลัง Big bang ราวพันล้านปี (โดยขณะนี้ สันษิฐานว่า อายุจักรวาลอยู่ระหว่าง 12-14 พันล้านปี) ซึ่งอาจจำเป็นต้องสำรวจ บางอย่างให้ ชัดเจนขึ้น อย่างไรก็ตาม นักจักรวาลวิทยาเชื่อว่า จากการสำรวจพบ Cosmic microwave backgound (รังสีพื้นหลังของจักรวาล) ซึ่งเป็น พลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ ไปทั่วจักรวาลในอดีต ข้อวิเคราะห์ระบุว่าเกิดหลัง Big bang ประมาณ 400,000 ปี เพราะรูปแบบรังสีบอกถึงมวลสสารมีลักษณะ เกลี่ยกระจายราบเรียบออกไปอย่าง นุ่มนวลในเวลานั้น ทำให้วิเคราะห์ได้ว่า ไม่มีการปล่งความสว่างโชติช่วง (Luminous) ของวัตถุที่มี ขนาดใหญ่ มีอิทธิพลมาก่อกวนในพื้นที่จักรวาลตั้งแต่ต้น การหลงเหลือส่วนที่ค้าง อยู่ จึงเป็นลักษณะเด่นดังกล่าวเช่นนั้น น้อยกว่าล้านปี จนจักรวาลขยายตัว แสดงว่ามีการเพิ่มขึ้น ของความเย็นและความความมืด (Cold and dark) ปกคลุม ทั้งนี้ยังไม่สามารถสำรวจเจาะถึง ยุคมืด (Dark era) ลึกเข้ากว่านั้นได้ แต่ถ้าปรากฎ กาแล็คซี่และควอซาร์เกิดขึ้น หลัง Big bang หนึ่งพันล้านปี หากมีดาวเกิดขึ้นก่อน หน้านั้นอีก ต้องมีการปล่งความสว่างโชติช่วงออกมาจากวัตถุ จากการเกิดขึ้นเป็น ครั้งแรก โดยดาวนั้นมีอำนาจมากน้อยเพียงใดที่ส่งผล ก่อกวนให้ปรากฎหลักฐาน

สภาพการก่อตัวของดาว และ Proto-galaxies ยุคเริ่มต้น

พัฒนาการ Proto-galaxies ชุมนุนกันเป็น Galaxy clusters

แปลความหมายเริ่มต้น การปรากฎขึ้นของจักรวาล Standard cosmological moldels ทั้งหมดแสดง ถึงการวิวัฒน์ของจักรวาลต่อ จากการเกิด Big bang จนกระทั่งพบความแปลกประหลาดที่ราบเรียบของ รังสีพื้น หลังจักรวาล จากการสำรวจจริง แสดงหลักฐาน ขนาด Small-scale มีลักษณะ Density fluctuations (การแกว่งขึ้นลงของพิกัด) เป็นกลุ่มๆ ผลของ Cosmological moldels ให้คำทำนายว่า เป็นการรวมกลุ่มทีละน้อยของ แรงโน้มถ่วงผูกมัดกับโครงสร้าง ด้วยระบบขนาดเล็กผสมตัวรวมเกาะกันเป็นก้อน ใหญ่ขึ้น เพิ่มพิกัดหนาทึบขึ้น รูปแบบมีขอบเขต ของโครงข่ายเส้นใยลวด เกิดการก่อตัว ระบบของดาวดวงแรก (First star-forming systems) และเริ่มเป็น ต้นแบบกาแล็คซี่ขนาดเล็ก (Proto-galaxies) เกาะรวมด้วยวิ่งตัดทางโคจรกันเป็น โครงข่าย ในทำนองเดียวกัน Proto-galaxies ผสมรวมกันเป็น รูปแบบกาแล็คซี่สมบูรณ์ขึ้น จนชุมนุนเป็น Galaxy clusters (กระจุกกาแล็คซี่) โดยพัฒนาการต่ออย่างไม่หยุด รวมกันกว้างใหญ่ไพศาลสัมฤทธิ์ผล เป็นจักรวาลในปัจจุบัน

กลุ่มดาวชุดแรกของจักรวาล โดยบางข้อมุลเชื่อว่า เกิดขึ้นหลัง Big bang 400 ล้านปี

การวิวัฒน์ี่ที่สืบเนื่อง ยุคกาแล็คซี่ เริ่มจากดาวดวงแรก ความเหมาะสมของ Cosmological moldels ด้วยแสดงการเริ่มต้นของระบบที่เล็ก อาจใช้เวลา 100-250 ล้านปี หลังจากเกิด Big bang โดย Proto-galaxies เกิดขึ้น ขนาด 100,000 -1,000,000 เท่าของดวงอาทิตย์ มีขอบเขตกาแล็คซี่ ประมาณ 30-100 ปีแสง กลุ่มเมฆโมเลกุลก๊าซ แสดงผลมีความคล้ายคลึงกับ กลุ่มดาวที่ก่อตัวของ Milky way ส่วน Proto-galaxies มีความแตกต่างออกไป ด้วยมูลฐานเดิมแรกจักรวาล ยุคเริ่มต้นมี สสารมืด (Dark matter) จำนวนมาก หากตั้งเงื่อนไขโดยสมมุติว่า อนุภาคในจักรวาล 90% นั้น เกิดจากมวล (Mass) ในวันนี้กาแล็คซี่ขนาดใหญ่ต้องมีสสารมืด แฝงตัวอย่างมั่นคงในมวลสสารด้วย เริ่มตั้งแต่กับสสารสามัญ (Ordinary matter) ที่ปรากฎอยู่ของกาแล็คซี่ แต่ตลอดเวลาที่ผ่านมา สสารสามัญกลับเข้ามารวมกัน เขตด้านในพื้นที่กาแล็คซี่ (Galaxy's inner) ส่วนหลงเหลือของสสารมืดจำนวนมากจึงกระเจิงออกไปนอก เขตรัศมี แต่สำหรับ Proto-galaxies ยังมีส่วนผสมระหว่างสสารมืดและสสารสามัญ ความสำคัญที่ต่างกันภายในขอบเขต Proto-galaxies ไม่มีนัยของธาตุใดๆภายใน เช่น Hydrogen – Helium ซึ่งการระเบิดตัวของ Big bang ก่อให้เกิด Hydrogen Helium และธาตุหนัก จำนวนมากจาก Thermonuclear fusion เป็นปฏิกิริยาต้อง อาศัยความร้อนมหาศาล ในการรวมนิวเคลียสของธาตุเบา ได้ธาตุที่หนัก และมี เสถียรภาพมากกว่าเดิม ซึ่งเป็นปฎิกิริยาในดาวต่างๆ แต่กลับไม่ปรากฎใน Proto-galaxies ตั้งแต่การก่อตัวดาวดวงแรก การสำรวจดาว เกิดใหม่ ใน Milky way พบว่าทั้งหมดมี ธาตุหนัก ซึ่งเรียกว่า Population I stars อุดมสมบูรณ์ด้วย Metal-rich (ธาตุโลหะ) ส่วนดาวเก่าแก่ พบว่า Metal-rich พร่อง ลงมาก เรียกว่า Population II stars ส่วนดาวที่ไม่มี Metal-rich เลยแม้แต่น้อย ซึ่งถือว่าเป็น ดาวกำเนิดชั้นแรกสุด เรียกว่า Population III stars

Computer simulation สภาพแวดล้อมของ Population III stars เกิดหลัง Big bang 1 พันล้านปี

Population II stars ในกระจุกดาวเก่าแก่ มีลักษณะสีเหลือง ส้ม หรือแดงจัด