มวลของดาวฤกษ์

จุดจบของดาวฤกษ์

 

ดาวพ้นจากลำดับหลัก

        เมื่อไฮโดรเจนที่แก่นของดาวหลอมรวมเป็นฮีเลียมหมด ปฏิกิริยาฟิวชันที่แก่นดาวจะหยุด และเปลือกไฮโดรเจนที่ห่อหุ้มแก่นฮีเลียมจะจุดฟิวชันแทน ดาวจะขยายตัวออก ณ จุดนี้ดาวจะพ้นจากลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์แดง เปลือกไฮโดรเจนที่หลอมรวมเป็นฮีเลียมจมลงสะสมตัว ทำให้เกิดแรงกดดันให้แก่นฮีเลียมร้อนขึ้นจนกระทั่งอุณหภูมิสูงถึง 100 ล้านเคลวิน ฮีเลียมก็จะจุดฟิวชันหลอมรวมเป็นธาตุหนักอื่นๆ ต่อไป ได้แก่ คาร์บอน และออกซิเจน (ภาพที่ 1)

ภาพที่ แก่นของดาวยักษ์แดง

        เมื่อแก่นฮีเลียมฟิวชัน ดาวที่มีมวลน้อยกว่า 2 – 3 เท่าของดวงอาทิตย์ จะเกิดการระเบิดอย่างฉับพลัน เรียกว่า “ฮีเลียมแฟลช” (Helium Flash) ส่วนดาวที่มีมวลมากกว่า 2 – 3 เท่าของดวงอาทิตย์ จะเกิดการหลอมรวมอย่างค่อยเป็นค่อยไป อุณหภูมิผิวดาวจะสูงขึ้นอีกครั้งหนึ่ง หากพิจารณาแผนภาพ H-R ในภาพที่ จะเห็นว่า เมื่อเกิดการฟิวชันไฮโดรเจน ดาวจะอยู่ในลำดับหลัก หลังจากนั้นก๊าซร้อนบนผิวดาวจะขยายตัวและมีอุณหภูมิต่ำลง พื้นที่ผิวซึ่งมากขึ้นทำให้ดาวมีความสว่างมากขึ้น ดาวจะเคลื่อนตัวเหนือแถบลำดับหลักเล็กน้อย เมื่อดาวเผาผลาญไฮโดรเจนที่แกนหมด ดาวจะก้าวพ้นลำดับหลัก เมื่อเกิดการเผาผลาญเปลือกไฮโดรเจน ดาวจะขยายตัวอย่างรวดเร็วและอุณหภูมิลดต่ำลงกลายเป็นดาวยักษ์แดง กระทั่งดาวยุบตัวลงและเกิดการฟิวชันที่แก่นฮีเลียม ดาวก็จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นอีกครั้ง ดาวที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ เท่า จะเปลี่ยนสภาพเป็นดาวยักษ์น้ำเงิน

ภาพที่ การพ้นจากดาวลำดับหลักไปสู่ดาวยักษ์แดง (* แสดงตำแหน่งของฮีเลียมแฟลช)

 

        การจบสิ้นชีวิตของดาวขึ้นอยู่กับมวลเริ่มต้นที่ก่อกำเนิดดาวขึ้นมา ดาวที่มีมวลมากมีช่วงชีวิตสั้นกว่าดาวที่มวลน้อย เนื่องจากปฏิกิริยาฟิวชันที่รุนแรงเผาไหม้เชื้อเพลิงภายในดาวอย่างรวดเร็ว นักดาราศาสตร์จำแนกประเภทจุดจบของดาวฤกษ์ตามที่แสดงในภาพที่ 3 ดังนี้

    • ดาวที่มีมวลตั้งต้นน้อยกว่า 2 เท่าของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์แดง แล้วจบชีวิตเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์และดาวแคระขาวคาร์บอน

    • ดาวที่มีมวลตั้งต้น 2 – 8 เท่าของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์แดง แล้วจบชีวิตเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์และดาวแคระขาวออกซิเจน

    • ดาวที่มีมวลตั้งต้นมากกว่า 8 เท่า แต่น้อยกว่า 18 เท่าของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์ใหญ่สีแดง แล้วจบชีวิตเป็นซูเปอร์โนวา และดาวนิวตรอน

    • ดาวที่มีมวลตั้งต้นมากกว่า 18 เท่า ของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์ใหญ่สีแดง แล้วจบชีวิตเป็นซูเปอร์โนวา และหลุมดำ


ภาพที่ 3  การสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์

การสิ้นอายุขัยของดาวมวลน้อย (< 2 Msun)        ดาวที่มีมวลตั้งต้นน้อยกว่า เท่าของมวลดวงอาทิตย์ เมื่อดาวฟิวชันฮีเลียมที่แก่นดาวกลายเป็นคาร์บอนจนหมดแล้ว ดาวไม่สามารถฟิวชันคาร์บอน (เลขอะตอม 6) ให้เป็นธาตุหนักต่อไปได้ เนื่องจากมวลของดาวไม่มากพอที่จะทำให้เกิดความกดดันที่แก่นดาวให้มีอุณหภูมิสูงถึง 600 ล้านเคลวิน แก่นดาวจึงยุบตัวเป็น “ดาวแคระขาว”(Dwarf star) ซึ่งมีองค์ประกอบเป็นคาร์บอน มีขนาดประมาณโลกแต่มีความหนาแน่นสูงมาก เนื่องจากการจัดเรียงอิเล็กตรอนในวงโคจรรอบอะตอมแน่นเต็มที่แล้ว เราเรียกสถานการณ์เช่นนี้ว่า “อิเล็กตรอนดีเจนเนอเรซี” (Electron Degeneracy) นี่คือสาเหตุที่ทำให้ดาวไม่สามารถยุบตัวลงต่ำกว่านี้ได้ (เนื้อของดาวแคระขาว ช้อนชา มีน้ำหนักเท่ากับสสาร 5.5 ตัน บนโลกส่วนเนื้อสารของดาวจะถูกแรงดันของแก๊สร้อนสาดกระจายออกสู่อวกาศ มองเห็นเป็นกลุ่มควันรูปทรงกลม เรียกว่า “เนบิวลาดาวเคราะห์” (Planetary Nebula)    อย่างไรก็ตามเนบิวลาดาวเคราะห์ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับดาวเคราะห์ ที่เรียกเช่นนี้เป็นเพราะว่า เนบิวลาดาวเคราะห์มีขนาดเชิงมุมใหญ่เท่าดาวเคราะห์ นักดาราศาสตร์ในยุคก่อนจึงเรียกเช่นนี้ เนบิวลาดาวเคราะห์ที่มีความสว่างมากพอที่จะใช้กล้องดูดาวขนาดเล็กส่องดู ได้แก่ เนบิวลาวงแหวนในกลุ่มดาวพิณในภาพที่ 

 

ภาพที่ เนบิวลาวงแหวน มีดาวแคราะขาวอยู่ที่ใจกลาง

 

การสิ้นอายุขัยของดาวมวลปานกลาง (2 – 8 Msun)

        ดาวที่มีมวลตั้งต้น 2 – 8 เท่ามวลของดวงอาทิตย์ ก้าวพ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์สีแดง แล้วจบชีวิตเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์และดาวแคระขาว เช่นเดียวกับดาวมวลน้อย หากแต่ดาวมวลปานกลางมีมวลมากพอที่จะกดดันให้แก่นดาวมีอุณหภูมิสูง 600 ล้านเคลวิน จุดฟิวชันคาร์บอนให้หลอมรวมเป็นออกซิเจน (เลขอะตอม 8)  ดาวแคระขาวที่เกิดจากดาวมวลปานกลางจึงเป็นดาวออกซิเจน
        อย่างไรก็ตามดาวแคราะขาวไม่จำเป็นจะต้องอยู่ในเนบิวลาดาวเคราะห์เสมอไป ดาวแคระขาวอาจอยู่ในระบบดาวคู่ เช่น ดาวซิริอุส เอ และดาวซิริอุส บี ในภาพที่ 5  ดาวแคระขาวบางดวงมีคู่เป็นดาวยักษ์ เช่น ดาวไรเจล เอ เป็นดาวยักษ์น้ำเงิน ส่วนดาวไรเจล บี เป็นดาวแคระขาว ถ้าดาวเคราะขาวอยู่ใกล้ชิดกับคู่ของมันมาก จนแรงโน้มถ่วงของดาวแคระขาวดึงดูดมวลจากคู่ของมันมาเพิ่มเติมบนดาวแคระขาว ทำให้มีมวลสารและแรงกดดันมากขึ้น อุณหภูมิสูงจนจุดฟิวชันที่แก่นกลาง ระเบิดสว่างเป็นช่วงเวลาสั้นๆ เรียกว่า “โนวา” (Nova) 

        หมายเหตุNova มีรากศัพท์มาจากคำว่า New แปลว่า ใหม่ นักดาราศาสตร์ยุคก่อนเข้าใจผิดคิดว่า โนวาเป็นดาวดวงใหม่ เพราะว่า เขาเพิ่งมองเห็นมันเป็นครั้งแรก

 

ภาพที่ ดาวแคระขาว ซิริอุส บี

 

การสิ้นอายุขัยของดาวมวลมาก (> 8 Msun)

        ลิมิตของดาวแคระขาวมีมวลไม่เกิน 1.4 เท่าของดวงอาทิตย์ ถ้ามวลมากกว่านี้ จะเกิดการฟิวชันธาตุหนักในลำดับต่อไป ดาวแคระขาวทรงตัวอยู่ได้ด้วยแรงดันดีเจนเนอเรซีของอิเล็กตรอน แต่ถ้าหากดาวมีมวลมากพอ แรงโน้มถ่วงก็จะเอาชนะแรงดันดีเจนเนอเรซีได้ ทำให้เกิดฟิวชันของธาตุหนักในลำดับต่อไป ตัวอย่างเช่น ดาวที่มีมวลตั้งต้นมากกว่า เท่าของมวลดวงอาทิตย์ แรงโน้มถ่วงของดาวสามารถสร้างความกดดัน เอาชนะความดันดีเจนเนอเรซีของอิเล็กตรอนภายในอะตอมของออกซิเจน และทำให้อุณหภูมิที่แก่นดาวสูงถึง 1,500 ล้านเคลวิน หลอมออกซิเจนให้กลายเป็นธาตุหนักลำดับต่อๆ ไป ดังภาพที่ 6  ถ้าหากดาวมีมวลมากพอที่จะทำให้อุณหภูมิที่แก่นดาวสูงถึง 2,700 ล้านเคลวิน จะเกิดฟิวชันซิลิกอน (เลขอะตอม 14) ที่แก่นดาวให้กลายเป็นธาตุเหล็ก (เลขอะตอม 26) เหล็กเป็นธาตุสุดท้ายของปฏิกิริยาฟิวชัน หากแรงกดดันยังมีมากกว่านี้ แก่นของดาวจะถึงจุดวิกฤต แรงโน้มถ่วงเอาชนะแรงดันดีเจนเนอเรซีของอิเล็กตรอนเหล็ก อิเล็กตรอนจะรวมตัวกับโปรตอนเป็นนิวตรอน แก่นของดาวจะยุบตัวเป็น “ดาวนิวตรอน” (Neutron Star) ปลดปล่อยพลังงานระเบิดดาวทั้งดวงเกิดเป็น “ซูเปอร์โนวา”(Supernova) ให้แสงเจิดจ้าในช่วงเวลาสั้นๆ แต่มีอุณหภูมิสูงจนกระทั่งเกิดธาตุหนักกว่าเหล็ก (เลขอะตอม >26) เช่น เงิน ทอง ยูเรเนียม เป็นต้น สำหรับดาวที่มีมวลมากกว่า 18 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ แรงโน้มถ่วงจะเอาชนะแรงดันดีเจนเนอเรซีของดาวนิวตรอน แก่นของดาวจะยุบลงเป็น “หลุมดำ” (Black Hole) แรงโน้มถ่วงของหลุมดำมากจนกระทั่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่สามารถแผ่ออกมาได้


ภาพที่ โครงสร้างภายในของดาวมวลมาก

 

ระบบดาวฤกษ์


ระบบดาวฤกษ์  คือ ดาวฤกษ์กลุ่มเล็กๆ จำนวนหนึ่งที่โคจรอยู่รอบกันและกัน 

โดยมีแรงดึงดูดระหว่างกันทำให้จับกลุ่มกันไว้ เช่น ดาวซีรีอัส ซึ่งเป็นดาวคู่ เป็นระบบดาวฤกษ์ 2 ดวง เคลื่อนรอบซึ่งกันและกันด้วยแรงโน้มถ่วง ดาวแอลฟาเซนเทารี เป็นระบบดาวฤกษ์ 3 ดวง 

 

 

ระบบดาวฤกษ์ที่มีดาวฤกษ์เป็นจำนวนมาก เราเรียกว่า กระจุกดาว เช่น กระจุกดาวลูกไก่ ซึ่งมีดาวฤกษ์มากกว่าร้อยดวง กระจุกดาวทรงกลมเอ็ม 13มีดาวฤกษ์มากกว่าแสนดวง สาเหตุที่เกิดดาวฤกษ์เป็นระบบต่างๆกัน เพราะเนบิวลาเนบิวลาต้นกำเนิดมีปริมาณและขนาดต่างๆกัน
  
กระจุกดาวลูกไก่


กระจุกดาวทรงกลมเอ็ม 13 

                     กระจุกดาวซีรีอัส

 

 

เนบิวลา แหล่งกำเนิดดาวฤกษ์

เนบิวลา แหล่งกำเนิดดาวฤกษ์

ภาพ Orion Nebula หรือ M-42

บนโลกของเราประกอบไปด้วยเมืองทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ หากเทียบไปแล้วในจักรวาลก็มีเมืองขนาดเล็กและใหญ่อยู่มากมายเช่นเดียวกัน เมืองแห่งดวงดาวนี้เราเรียกว่า “กาแล็กซี” ในจักรวาลแห่งนี้มีกาแล็กซีหรือเมืองแห่งดวงดาวปรากฏอยู่มากมายในจำนวนที่ไม่ใช่แค่หลักล้านดังเช่นจำนวนเมืองบนโลก แต่มีจำนวนนับแสนล้านกาแล็กซีล่องลอยอยู่ทั่วไปในจักรวาลที่มีขนาดใหญ่มหึมาจนยากที่จะจินตนาการได้ ในกาแล็กซีแต่ละแห่งประกอบไปด้วยดวงดาวจำนวนมากมายจนนับไม่ถ้วน นอกจากดวงดาวแล้ว ในกาแล็กซียังประกอบไปด้วยกลุ่มก๊าซและฝุ่นปะปนอยู่มากมายอีกด้วย

ระบบสุริยะของเราอาศัยอยู่ในเมืองแห่งดวงดาวที่แสนธรรมดาแห่งหนึ่ง เราเรียกชื่อเมืองแห่งดวงดาวของเราว่า “กาแล็กซีทางช้างเผือก” หรือ “Milkyway Galaxy” กาแล็กซีทางช้างเผือกมีรูปร่างคล้ายแผ่นจานแบน ๆ ขนาดใหญ่ เมื่อมองตามแนวตั้งฉากกับแผ่นจานจะเห็นว่ามันมีลักษณะคล้ายกับกังหันหรือน้ำวน หากวัดขนาดของกาแล็กซีแห่งนี้จากขอบหนึ่งไปยังอีกขอบหนึ่งจะมีความกว้างราว ๑ แสนปีแสง เราสามารถจินตนาการได้ถึงขนาดอันมหึมาของกาแล็กซีทางช้างเผือก หากพิจารณาว่าแสงสามารถเดินทางในสุญญากาศด้วยความเร็วสูงถึง ๓ แสน กม. ต่อวินาที ในเวลา ๑ ปีแสงสามารถเดินทางได้เป็นระยะทางราว ๙.๔๖ ล้านล้านกิโลเมตร แต่ขนาดที่ใหญ่มหึมาของกาแล็กซีทำให้แสงต้องใช้เวลาเดินทางยาวนานถึง ๑ แสนปีจึงจะสามารถเดินทางข้ามจากขอบหนึ่งของกาแล็กซีไปยังอีกขอบหนึ่งได้ เราคงพอจินตนาการกันได้ว่า ถึงแม้กาแล็กซีทางช้างเผือกจะประกอบไปด้วยกลุ่มก๊าซ ฝุ่น และดวงดาว อยู่รวมกันมากมายราว ๒ แสนล้านดวง แต่ด้วยขนาดที่ใหญ่มหึมานี้ทำให้กาแล็กซีแห่งนี้เต็มไปด้วยที่ว่างจนดูราวกับว่ามันมีแต่เพียงความว่างเปล่า ซึ่งก็เป็นเช่นเดียวกับกาแล็กซีอื่น ๆ

ถ้าหากกาแล็กซีแต่ละแห่งแทบจะมีแต่ความว่างเปล่า แล้วดวงดาวที่เรามองเห็นบนท้องฟ้านั้นมาจากไหนหรือเกิดขึ้นมาได้อย่างไร ถ้าหากท้องฟ้าไม่มีดวงดาวก็ย่อมจะไม่มีชีวิตอย่างพวกเราเกิดขึ้น ดวงดาวเป็นผู้สร้างชีวิต มันให้พลังงานและความร้อน มันทำให้โลกของเราอุ่นและทำให้น้ำบนโลกคงสภาพเป็นของเหลว มันเป็นผู้ให้พลังงานแก่พืชเพื่อใช้ในการสังเคราะห์แสงเพื่อสร้างอาหาร ซึ่งเมื่อสัตว์ชนิดอื่น ๆ กินพืชเหล่านี้ก็จะได้พลังงานที่เก็บซ่อนไว้ในพืชเพื่อการดำรงชีพ ดวงดาวยังเป็นผู้สร้างสิ่งสำคัญอื่น ๆ ที่ผู้คนมักจะมองข้าม ดวงดาวคือผู้สรรค์สร้างธาตุต่าง ๆ ที่กลายมาเป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต ไม่เฉพาะชีวิตที่มีโครงสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนอย่างเช่นมนุษย์เท่านั้น แต่รวมถึงหน่วยชีวิตที่มีโครงสร้างพื้นฐานที่สุดอย่างไวรัสและแบคทีเรียด้วย

การศึกษาในเรื่องจักรวาลวิทยาทำให้พบความจริงว่า ก่อนที่จะมีดวงดาวดวงแรกเกิดขึ้นมา จักรวาลนี้มีแต่เพียงธาตุเบา ๆ อย่างเช่นไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นหลัก และมีธาตุลิเทียมปะปนอยู่เพียงเล็กน้อยเท่านั้น แต่ธาตุเบา ๆ เหล่านี้ไม่สามารถรวมตัวกันเพื่อสร้างโมเลกุลที่มีความซับซ้อนและหลากหลายที่จะกลายมาเป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตได้ ชีวิตต้องการธาตุชนิดอื่น ๆ ไม่ว่าจะเป็นธาตุคาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน หรือแม้กระทั่งเหล็ก นักดาราศาสตร์พบว่าดวงดาวนั่นเองคือผู้ที่ผลิตธาตุหนักเหล่านี้ ธาตุเหล่านี้เกิดขึ้นในใจกลางของดาวฤกษ์โดยการทำปฏิกิริยานิวเคลียร์เปลี่ยนธาตุเบา ๆ อย่างเช่นไฮโดรเจนและฮีเลียมไปเป็นธาตุชนิดอื่น ๆ และเมื่อดาวฤกษ์เหล่านี้ใกล้จะตายหรือตายจากไป มันก็จะปลดปล่อยธาตุหนักที่มันสร้างขึ้นมาตลอดชีวิตของมันออกสู่อวกาศกว้าง โดยการปลดปล่อยมวลสารออกมาในรูปของลมสุริยะหรือแม้กระทั่งการระเบิดของดาวฤกษ์ทั้งดวงที่เราเรียกว่า “ซูเปอร์โนวา” หรือ “มหานวดารา” ไม่ว่าจะด้วยวิธีไหน ธาตุหนักเหล่านี้จะกระจายออกไปสู่ห้วงอวกาศและรอคอยเวลาที่มันจะไปรวมกับกลุ่มก๊าซอื่น ๆ และกลายมาเป็นวัตถุดิบในการสร้างดาวฤกษ์และดาวเคราะห์รุ่นต่อ ๆ ไป รวมทั้งกลายมาเป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนในเวลาต่อมา

ความตายของสิ่งหนึ่งได้ก่อกำเนิดอีกหลาย ๆ สิ่ง เคยลองนึกกันดูบ้างไหมว่า ออกซิเจนที่เราใช้หายใจอยู่ทุกเวลานาทีนั้นมาจากไหน มันไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาจากพืชสีเขียวดังเช่นที่หลายคนเข้าใจ จริง ๆ แล้วพืชใช้แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานและใช้วัตถุดิบหลักคือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งมีธาตุออกซิเจนเป็นองค์ประกอบอยู่ก่อนแล้วในการสร้างอาหาร ก๊าซออกซิเจนเป็นผลพลอยได้จากขบวนการสร้างอาหารของพืช แต่พืชไม่ได้เป็นผู้สร้างธาตุออกซิเจนเหล่านี้ มันทำหน้าที่เป็นเพียงโรงงานแปรรูปที่เปลี่ยนสภาพของสิ่งหนึ่งไปเป็นอีกสิ่งหนึ่งเท่านั้น ลองคิดกันต่อไปอีกว่า ธาตุแคลเซียมที่เป็นองค์ประกอบสำคัญในกระดูกของสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก ธาตุคาร์บอนที่เป็นองค์ประกอบของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตและในอาหาร หรือแม้กระทั่งธาตุเหล็กที่เป็นองค์ประกอบสำคัญในเม็ดเลือดของเรานั้นมาจากไหน สิ่งเหล่านี้ล้วนถือกำเนิดมาจากดวงดาวทั้งสิ้น มันมาจากดาวฤกษ์ที่ตายจากไปนานนับพันล้านปีมาแล้ว ชีวิตล้วนเป็นหนี้บุญคุณดวงดาวเหล่านี้ และไม่ว่าจะมองจากมุมไหนก็จะพบว่าพวกเราทั้งหมดล้วนเป็นลูกหลานและเชื่อมโยงสัมพันธ์กับดวงดาวอย่างแท้จริง

กลับมาสู่คำถามที่ว่า หากกาแล็กซีเต็มไปด้วยความว่างเปล่า แล้วดวงดาวทั้งหลายเกิดขึ้นมาได้อย่างไรกัน ?

บริเวณใกล้ใจกลางของ Orion Nebula
ภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในบริเวณใกล้ใจกลางของ Orion Nebula ทำให้เห็นก้อนก๊าซขนาดเล็กจำนวนมากซึ่งกำลังยุบตัวลง โดยมีดาวฤกษ์ดวงใหม่จำนวนมากที่กำลังก่อตัวขึ้นซ่อนอยู่ภายในราวกับตัวอ่อนในรังไหม

แม้ว่าในกาแล็กซีจะมีกลุ่มก๊าซที่มีไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลักเกาะกลุ่มกันเพียงบางเบาราวกับสุญญากาศ แต่มันก็ไม่ได้เป็นเช่นนั้นในทุก ๆ ที่ ในบางบริเวณโดยเฉพาะตามแขนกังหันของกาแล็กซี โมเลกุลของก๊าซเหล่านั้นอาจจะอยู่ใกล้กันด้วยผลของแรงดึงดูด ซึ่งทำให้ก๊าซเหล่านี้รวมตัวกันเป็นก้อนก๊าซขนาดใหญ่ที่มีความกว้างนับสิบไปจนถึงนับร้อยปีแสง บางส่วนของกลุ่มก๊าซนี้จะมีความหนาแน่นสูงกว่าในบริเวณอื่น แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของก๊าซที่อยู่กันหนาแน่นกว่าส่วนอื่นนี้ได้ทำให้มันยุบตัวเข้าหากันจนเกิดความร้อนมากขึ้นเรื่อย ๆ ในบริเวณกึ่งกลางของก๊าซที่ยุบตัวนี้ สิ่งหนึ่งกำลังเกิดขึ้น สิ่งที่กำลังจะกลายมาเป็นดาวฤกษ์ซ่อนตัวอยู่ภายในก้อนก๊าซที่หนาแน่นจนมองไม่เห็นจากภายนอก มันดูราวกับตัวอ่อนของไหมในรังที่ห่อหุ้มมันอยู่ และเมื่อแรงโน้มถ่วงทำให้ก้อนก๊าซนี้ร้อนจัดจนถึงจุดจุดหนึ่ง ปฏิกิริยานิวเคลียร์ก็จะเกิดขึ้น ณ จุดที่ความหนาแน่นของก๊าซสูงที่สุด และดาวฤกษ์ดวงใหม่ก็จะถือกำเนิดขึ้นมา สิ่งที่ซ่อนตัวอยู่ภายในก้อนก๊าซก็จะค่อย ๆ เผยโฉมขึ้นมาให้เราเห็นด้วยประกายแสงสว่างอันเจิดจ้าซึ่งจะผลักดันก้อนก๊าซที่ห่อหุ้มอยู่ให้กระจายตัวออกไป และไม่ใช่แต่เพียงดาวฤกษ์ดวงเดียวเท่านั้นที่ถือกำเนิดขึ้นมา ก้อนก๊าซขนาดมหึมานี้มีวัตถุดิบเพียงพอที่จะสร้างดาวฤกษ์ขึ้นมาได้นับพัน ๆ ดวงเลยทีเดียว

แหล่งกำเนิดดาวฤกษ์นี้มีอยู่มากมายตามบริเวณแขนกังหันของกาแล็กซี บางแห่งอยู่ใกล้กับเราจนสามารถมองเห็นได้ในยามค่ำคืนแม้ด้วยตาเปล่า บ้างก็อยู่ไกลออกไปจนยากที่จะสำรวจให้เห็นได้ ถ้าหากเราสำรวจไปยังกาแล็กซีแห่งอื่น ๆ ที่มีลักษณะรูปร่างแบบเดียวกับกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราเอง เราก็จะเห็นสิ่งที่มีลักษณะเช่นเดียวกันนี้เกิดขึ้นในกาแล็กซีแห่งอื่น ๆ ด้วย ดวงดาวทั้งหลายรวมทั้งดวงอาทิตย์ของเราล้วนถือกำเนิดขึ้นมาจากกลุ่มก๊าซและฝุ่นเหล่านี้ ซึ่งนักดาราศาสตร์เรียกมันว่า “เนบิวลา” (Nebula) คำว่า “เนบิวลา” นี้มาจากภาษาละตินซึ่งมีความหมายว่า หมอก หรือ ก้อนเมฆ

เนบิวลาที่ปรากฏให้เห็นมีอยู่หลายลักษณะ บ้างก็เป็นเพียงกลุ่มก๊าซที่ดูดำมืดจนมองไม่เห็นนอกเสียจากว่ามันจะไปปรากฏอยู่บนฉากหลังที่เต็มไปด้วยดวงดาวที่อยู่ไกลออกไป หรือบนฉากหลังซึ่งเป็นเนบิวลาที่เรืองแสงสว่าง เนบิวลาแบบนี้เรียกว่า “เนบิวลามืด” หรือ “Dark Nebula” ก้อนก๊าซนี้ยังไม่เกิดการยุบตัวที่จะสร้างดาวฤกษ์ขึ้นมา แต่เนบิวลาอีกมากมายเป็นกลุ่มก๊าซที่เรืองแสงขึ้นมาเพราะมันได้สร้างดาวฤกษ์เกิดใหม่ขึ้นมาจำนวนมากมาย ดาวฤกษ์ที่ร้อนแรงบางดวงจะเปล่งพลังงานในย่านคลื่นความถี่สูงเช่นในย่านคลื่นอัลตราไวโอเลตจนทำให้ก๊าซที่อยู่รายรอบถูกกระตุ้นจนเรืองแสงสว่างขึ้นมาให้เราเห็น เนบิวลาเรืองแสงแบบนี้นักดาราศาสตร์เรียกว่า “Emission Nebula” กลุ่มก๊าซและฝุ่นบางแห่งอยู่ไกลออกมาจากดาวฤกษ์ที่สว่างไสวจึงไม่ได้ถูกกระตุ้นให้เรืองแสงดังเช่น Emission Nebula ข้างต้น แต่ก๊าซและฝุ่นเหล่านี้จะดูดซับและสะท้อนแสงของดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลออกไปอีกทีหนึ่ง เนบิวลาแบบนี้จะมีสีฟ้าเพราะกลุ่มก๊าซจะทำหน้าที่แบบเดียวกับโมเลกุลของชั้นบรรยากาศของโลกที่กระจายแสงอาทิตย์จนทำให้ท้องฟ้ามีสีฟ้า เนบิวลาที่สะท้อนแสงจากดวงดาวนี้นักดาราศาสตร์เรียกว่า “Reflection Nebula”

ไกลออกไปจากระบบสุริยะราว ๑,๕๐๐ ปีแสงในบริเวณแขนกังหันของกาแล็กซีทางช้างเผือกในบริเวณกลุ่มดาวนายพราน (Orion) จะมีเนบิวลาแบบเรืองแสงขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้กับเรามากที่สุดปรากฏอยู่ สามารถมองเห็นได้ราง ๆ ด้วยตาเปล่าดูคล้ายกับดาวฤกษ์ที่ฝ้ามัว แต่เมื่อเราใช้กล้องสองตาหรือกล้องโทรทรรศน์ส่องสำรวจในบริเวณดังกล่าว ความลับของมันก็จะเผยโฉมขึ้น สิ่งที่เห็นดูคล้ายกับก้อนหมอกที่มีรูปร่างคล้ายพัดที่คลี่ออก ภายในฝ้าแสงสีขาวอมเทานี้เราจะมองเห็นดวงดาวอยู่มากมาย ที่ใจกลางกลุ่มก๊าซนี้จะมีดาวฤกษ์สี่ดวงที่สว่างสะดุดตาอยู่ ฝ้าแสงที่เรามองเห็นนี้ก็คือกลุ่มก๊าซไฮโดรเจนและก๊าซอื่น ๆ เช่น ออกซิเจน ที่เรืองแสงขึ้นมาเมื่อถูกกระตุ้นจากรังสีอัลตราไวโอเลตของดาวฤกษ์ที่ร้อนแรงเหล่านี้ กลุ่มก๊าซนี้มีขนาดปรากฏบนท้องฟ้ากว้างราว ๆ ๑ องศา ด้วยระยะห่าง ๑,๕๐๐ ปีแสงทำให้สามารถประเมินได้ว่าก้อนก๊าซนี้มีความกว้างจริง ๆ ประมาณ ๓๐ ปีแสง เนบิวลาเรืองแสงในกลุ่มดาวนายพรานที่กำลังพูดถึงนี้มีชื่อเรียกว่า “Orion Nebula” หรือมีชื่อตามบันทึกของ Charles Messier ว่า “M-42″

Orion Nebula จัดว่าเป็นเนบิวลาแบบเรืองแสงขนาดใหญ่และสว่างมากที่สุดแห่งหนึ่งบนท้องฟ้า และเป็นวัตถุท้องฟ้าที่นักดาราศาสตร์อาชีพและสมัครเล่นทั่วโลกให้ความสนใจมากที่สุด เราสามารถมองเห็นรายละเอียดต่าง ๆ ในกลุ่มก๊าซแห่งนี้ได้ดี แต่ไม่สามารถมองเห็นสีสันของเนบิวลานี้ได้แม้ว่าจะสังเกตโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่แล้วก็ตาม ทั้งนี้เป็นเพราะตาของมนุษย์นั้นไม่ไวต่อสีในสภาพแสงที่จาง ๆ เช่นนี้ รวมทั้งสมองของเราจะเก็บและแปรสัญญาณภาพที่ตามองเห็นแต่ละภาพในเวลาสั้น ๆ เพียงแค่เศษเสี้ยวของวินาที ตาของเราไม่สามารถสะสมแสงได้นาน ๆ ดังเช่นกล้องถ่ายภาพ แต่หากเราใช้การถ่ายภาพเพื่อสะสมแสงที่เดินทางมาจากที่ที่ไกลแสนไกลในเวลาที่นานมากพอ สิ่งที่ปรากฏให้เห็นจากภาพถ่ายจะทำให้เห็นถึงความมหัศจรรย์ ความงดงาม สีสัน และความเป็นไปของกลุ่มก๊าซแห่งนี้ได้ดี

Orion Nebula ก็คือโรงงานผลิตดวงดาวแห่งหนึ่งในกาแล็กซีของเรา ก๊าซไฮโดรเจนที่มีอยู่มากที่สุดเมื่อถูกกระตุ้นโดยแสงในย่านคลื่นอัลตราไวโอเล็ตจากดวงดาวก็จะเกิดการเรืองแสงในย่านคลื่นสีแดงและสีน้ำเงิน ซึ่งเมื่อผสมผสานกันจะทำให้เรามองเห็นเป็นสีแดงอมชมพูหรือสีบานเย็น ส่วนก๊าซอื่น ๆ อาทิ ก๊าซออกซิเจน เมื่อถูกกระตุ้นด้วยพลังงานสูงก็จะเกิดการเรืองแสงในย่านคลื่นสีเขียว การผสมผสานระหว่างสีที่เปล่งออกมาจากโมเลกุลของก๊าซต่างชนิดกันในสัดส่วนต่าง ๆ กัน จะทำให้เราเห็นเนบิวลานี้เรืองแสงเป็นหลายเฉดสีในภาพถ่าย เช่นสีแดงอมชมพูของก๊าซไฮโดรเจนเมื่อผสมผสานกับสีเขียวจากก๊าซออกซิเจนในสัดส่วนใกล้เคียงกันก็จะกลายเป็นเฉดสีเหลือง เป็นต้น ดาวฤกษ์ที่เกิดขึ้นที่นี่เป็นดาวฤกษ์อายุน้อยประมาณ ๓ แสนถึง ๑ ล้านปีเท่านั้น ดาวฤกษ์เกิดใหม่บางส่วนสามารถมองเห็นกระจัดกระจายอยู่ทั่วไป แต่ดาวฤกษ์อีกบางส่วนยังคงซ่อนตัวอยู่ภายในกลุ่มก๊าซที่หนาแน่นจนมองไม่เห็นว่าเป็นดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์อีกส่วนหนึ่งถูกความสว่างและความหนาแน่นของเนบิวลาบดบัง ทำให้มองเห็นได้ยาก การสำรวจโดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล รวมทั้งการสำรวจในย่านคลื่นแสงอินฟราเรดจากกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลก ได้ค้นพบดาวฤกษ์ที่กำลังก่อตัวขึ้นและยังซ่อนตัวอยู่ภายในกลุ่มก๊าซที่หนาแน่นจำนวนมาก นักดาราศาสตร์ค้นพบว่าเนบิวลาแห่งนี้ได้ก่อให้เกิดดาวฤกษ์ใหม่ ๆ ขึ้นแล้วไม่น้อยกว่า ๗๐๐ ดวงและดาวฤกษ์ที่ยังคงซ่อนตัวอยู่ในกลุ่มก๊าซอีกไม่น้อยกว่า ๑๕๐ ดวง

รูปร่างกลุ่มดาวนายพราน (Orion)
ภาพแสดงรูปร่างกลุ่มดาวนายพราน (Orion) ที่สว่างสะดุดตา พร้อมชื่อดาวฤกษ์เด่น ๆ ประจำกลุ่มดาว รวมทั้งตำแหน่งของ Orion Nebula ในบริเวณดาบของนายพรานซึ่งอยู่ทางด้านทิศใต้ของดาวฤกษ์สามดวงที่เรียงกันเป็นแถวอันเป็นสัญลักษณ์ของเข็มขัดนายพราน ในช่วงกลางเดือนกุมภาพันธ์นี้ กลุ่มดาวนายพรานจะมาอยู่ในแนวกลางฟ้า โดยอยู่ค่อนไปทางทิศใต้จากจุดกลางฟ้าเพียงเล็กน้อยในเวลาประมาณสองทุ่ม

Orion Nebula จะไม่คงสภาพดังที่เห็นนี้ตลอดไป อีกหลายหมื่นหรือหลายแสนปีข้างหน้าเมื่อมันได้ก่อให้เกิดดาวฤกษ์จำนวนมากมาย พลังงานจากดาวฤกษ์เหล่านี้จะผลักดันก๊าซที่หลงเหลือจากการสร้างดวงดาวให้กระจายตัวออกไปสู่อวกาศกว้าง รอคอยเวลาที่จะกลับมาเป็นวัตถุดิบในการสร้างดวงดาวรุ่นหลัง ๆ ต่อไปอีก ส่วนดาวฤกษ์ที่ถือกำเนิดขึ้นมากมายที่นี่ก็จะกลายสภาพเป็นกระจุกดาวเปิดขนาดใหญ่ ดังเช่นกระจุกดาวคู่ (Double Cluster) และกระจุกดาว M-37 ที่ได้กล่าวถึงใน “ส่องจักรวาล” ฉบับก่อน ๆ

ดวงอาทิตย์ของเราก็คงถือกำเนิดมาในลักษณะนี้เช่นเดียวกัน พี่น้องของดวงอาทิตย์ที่ถือกำเนิดมาจากก้อนก๊าซเดียวกันคงอยู่ที่ไหนสักแห่งในกาแล็กซีแห่งนี้ แต่มันได้แยกย้ายจากกันไปเป็นเวลานานแล้วจนยากที่จะสืบสาวราวเรื่องไปจนค้นพบความจริง คงมีแต่เพียงจินตนาการของเราเท่านั้นที่จะสามารถสัมผัสถึงอดีตที่เกิดขึ้นเมื่อราว ๕ พันล้านปีก่อนได้

– See more at: http://www.sarakadee.com/2004/03/26/nebula/#sthash.ah9boylY.dpuf

ระยะห่างของดาวฤกษ์

ระยะห่างของดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์แต่ละระบบอยู่ห่าวกันมาก เช่น ระบบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะที่สุด คือ แอลฟาเซนเทารี อยู่ห่าง 4.26 ปีแสง หรือประมาณ 40 ล้านล้านกิโลเมตร    แต่ดาวในระบบสุริยะอยู่ใกล้โลกมากกว่านี้ เช่น ดวงจันทร์อยู่ห่างโลกน้อยกว่า 2 วินาทีแสง ดวงอาทิตย์อยู่ห่างโลก 500 วินาทีแสง หรือประมาณ 8.3 นาทีแสง
นักดาราศาสตร์วัดระยะห่างของดาวฤกษ์หรือดวงดาวต่างๆ ได้อย่างไร
ดาวฤกษ์อยู่ไกลจากโลกของดาวเรามาก   และระยะระหว่างดาวฤกษ์ที่ห่างไกลกันมาก   ดังนั้นการใช้หน่วยบอกระยะทางเป็นกิโลเมตร เช่น ที่ใช้บอกระยะทางบนโลก   จะมีค่าของตัวเลขที่มากจนยากแก่การเข้าใจ   นักดาราศาสตร์จึงได้กำหนดหน่วยระยะทางเพื่อใช้บอกระยะทางของดาวฤกษ์โดยเปรียบเทียบกับการเดินทางของแสง เรียกว่า ปีแสง คือ ระยะทาง ที่แสงเคลื่อนที่ไปได้ในเวลา 1 ปี ปี เป็นหน่วยแสดงเวลาแต่ ปีแสง เป็นหน่วยของระยะ ทาง
การวัดระยะห่างจากโลกถึงดาวฤกษ์ทำได้หลายวิธี   วิธีหนึ่งที่สำคัญคืการหา แพรัลแลกซ์  ดาวดวงนั้น   ซึ่งนับว่าเป็นวิธีวัดระยะห่างของดาวฤกษ์ที่ค่อนข้างใกล้โลกได้อย่างแม่นยำกว่าดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลมาก   หลักการของแพรัลแลกซ์ คือการเห็นดาวฤกษ์เปลี่ยนตำแหน่งเมื่อสังเกตจากโลกในเวลาที่ห่างกัน 6 เดือน ทั้งนี้เพราะจุดสังเกตทั้ง 2 ครั้ง อยู่ห่างกันเป็นระยะทาง 2 เท่าของระยะระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์   นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณระยะห่างของดาวฤกษ์ดวงนั้นจากตำแหน่งที่เปลี่ยนไป   และระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์   นอกจากนี้ยังอาจวัดระยะห่างของดาวฤกษ์ได้ด้วยวิธีอื่นๆ เช่น จากความสว่างที่ปรากฏชองดาวฤกษ์นั้นๆ

การวัดระยะห่างจากโลกถึงดาวฤกษ์โดยการหาแพรัลแลกซ์
เมื่อโลกอยู่ที่  E1 ผู้สังเกตเห็นดาวฤกษ์ S อยู่ที่ S2 ระยะเชิงมุม S1 ถึง  \displaystyle S_2=2\theta ซึ่งเป็นมุมแพรัลแลกซ์ของดาว S สังเกตุจากจุดที่ห่างกัน 2a หรือ 2 หน่วย ดาราศาสตร์ เมื่อ a =1 หน่วยดาราศาสตร์ ดังมุม \displaystyle \theta จึงเป็นมุมแพรัลแลกซ์สำหรับฐานของการสังเกตที่ห่างกัน 1 หน่วยดาราศาสตร์ ถ้า \displaystyle \theta เท่ากับ p พิลิปดา   ระยะทางของดาวฤกษ์ S จากโลกจะเป็น\displaystyle <br />
\frac{1}{p} พาร์เซก

เนบิวลา แหล่งกำเนิดดาวฤกษ์

เมื่อสังเกตตรงตำแหน่งศรชี้ในกลุ่มดาวนายพรานด้วยตาเปล่าหรือใช้กล้องสองตาจะเห็นบริเวณเล็กๆ ที่มีลักษณะเป็นฝ้าๆ ขาวจางๆ เรียกว่า เนบิวลาสว่างใหญ่  ในกลุ่มดาวนายพราน ดังภาพ 5.3 เนบิวลาไม่ใช่ดาวฤกษ์  แต่เป็นกลุ่มฝุ่นแก๊สขนาดใหญ่โตมาก   แก๊สและฝุ่นในเนบิวลาสว่างกำลังเคลื่อนที่ยุบตัวเข้ารวมกันเป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่หลายดวง

ภาพ 5.3 เนบิวลาสว่างใหญ่ (เอ็ม 42) ในกลุ่มดาวนายพราน
กิจกรรม 5.4 กลุ่มดาวนายพรานและกระจุกดาวลูกไก่
1. สังเกตกลุ่มดาวนายพรานด้วยตาเปล่า หรือใช้กล้องสองตา และสังเกตอย่างละเอียดตรงตำแหน่งศรชี้ วาดรูปและนำเสนอผล
2. สังเกตสีและวาดรูปกระจุดดาวลูกไก่ บนท้องฟ้าจริงด้วยตาเปล่าหรือใช้กล้องสองตา

กลุ่มดาวเต่า หรือกลุ่มาวนายพราน แสดงตำแหน่งเนบิวลาสว่างใหญ่ หรือเอ็ม 42 (ตรงลูกศรชี้) เป็นเนบิวลาสว่างประเภทเรืองแสง
– ดาวฤกษ์ในกลุ่มดาวนายพรานดวงใดที่มีอายุมากใกล้ถึงจุดสุดท้ายของชีวิต
– จาการสังเกตสีของดาวฤกษ์ในกระจุกดาวลูกไก่   ดาวฤกษ์เหล่านี้ มีอายุเป็นอย่างไร
กระจุกดาวลูกไก่ในภาพ 5.4 เป็นดาวฤกษ์ที่เกิดใหม่ เป็นดาวฤกษ์สีน้ำเงินขาว   อุณหภูมิผิวสูงมองเห็นเนบิวลาเป็นฝ้าฟุ้งขาวจางๆ รอบดาวฤกษ์ดวงหนึ่งในกระจุกดาวลูกไก่ได้อย่างชัดเจน   โดยเฉพาะเมื่อมองดูจากภาพถ่าย   ในคืนที่ฟ้าโปร่งแจ่มใสไม่มีแสงไฟรบกวน   จะเห็นกระจุกดาวลูกไก่ได้ง่าย   ชัดเจนสวยงามแปลกตา   และเห็นจำนวนมาก

ภาพ 5.4 กระจุกดาวลูกไก่ รอบดวงล่างจะเห็นเนบิวลาสว่างประเภทสะท้อนแสง
นอกจากเนบิวลาสว่างใหญ่และเนบิวลาในกระจุกดาวลูกไก่ที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าแล้ว   กล้องดูดาวยังส่องเห็นเนบิวลาอีกมากมาย   ภาพถ่ายของเนบิวลาจากกล้องโทรทรรศน์มีความสวยงาม แปลกตา  หลากสี และมีรูปร่างต่างๆ กัน   ลักษณะที่ปรากฏมักเป็นชื่อเฉพาะของเนบิวลานั้น
องค์ประกอบของเนบิวลาคือแก๊สไฮโดรเจนและฮีเลียมที่เกิดหลังบิกแบง   ซึ่งอาจเรียกว่าเนบิวลาดั้งเดิม   ส่วนเนบิวลาที่เกิดจากการระเบิดของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่และการจบชีวิตลงของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่และการจบชีวิตลงของดาวฤกษ์ขนาดเล็กจะประกอบด้วย    คาร์บอนตลอดทั้งธาตุหนักทั้งหลายเนบิวลาจึงเป็นสมาชิกสำคัญอย่างหนึ่งของกาแล็กซีและเนบิวลาเป็นต้นกำเนิดของดาวฤกษ์ด้วย
มีเนิบวลาจำนวนมากที่กำลังยุบตัวเพื่อเกิดดาวฤกษ์ดวงใหม่   และมีเนบิวลาอีกหลายแห่งที่กำลังเคลื่อนที่กระจายออกจากกัน   ซึ่งเกิดจากการระเบิดของดาวฤกษ์   นอกจากนี้ยังมีเนบิวลาที่เป็นฝุ่นและบังแสดงดาวฤกษ์จนเห็นเป็นสีดำเรียกว่าเนบิวลามืดตัวอย่างเนบิวลาประเภทต่างๆ ดังภาพ 5.5 , 5.6 และ 5.7

ภาพ 5.5 ตัวอย่างเนบิวลาสว่างประเภทที่กำลังยุบตัวเกิดเป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่

ภาพ 5.6 ตัวอย่างเนบิวลาสว่างประเภทเรืองแสงที่กระจายออกจากกันเนื่องจากการะเบิดของดาวฤกษ์ในอดีต

ภาพ 5.7 ตัวอย่างเนบิวลามืดเพราะเป็นฝุ่นบังแสงดาวฤกษ์ที่อยู่เบื้องหลัง

สีและอุณหภูมิของดาวฤกษ์

สีและอุณหภูมิของดาวฤกษ์

 
 
 
             
           
 
 

          ดาวฤกษ์ที่ปรากฏบนท้องฟ้าจะมีสีต่างกัน เมื่อศึกษาอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์จะพบว่า สีของดาวฤกษ์มีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์ด้วย นักดาราศาสตร์แบ่งชนิดของดาวฤกษ์ตามสีและอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์ได้ 7 ชนิด คือ O B A F G K และ M แต่ละชนิดจะมีสีและอุณหภูมิผิวดังตารางต่อไปนี้

ที่มาhttp://www.maceducation.com/e-knowledge/2502201100/images/13-10.gif

สีของดาวฤกษ์นอกจากจะบอกอุณหภูมิของดาวฤกษ์แล้ว ยังสามารถบอกอายุของดาวฤกษ์ด้วย ดาวฤกษ์ที่มีอายุน้อยจะมีอุณหภูมิที่ผิวสูงและมีสีน้ำเงิน ส่วนดาวฤกษ์ที่มีอายุมากใกล้ถึงจุดสุดท้ายของชีวิตจะมีสีแดงที่ เรียกว่า ดาวยักษ์แดง มีอุณหภูมิผิวต่ำ ดาวฤกษ์แต่ละดวงจะมีสิ่งที่เหมือนกัน คือ องค์ประกอบหลัก ได้แก่ ธาตุไฮโดรเจน และธาตุฮีเลียม พลังงานของดาวฤกษ์ทุกดวงเกิดจากปฏิกิริยาเทอร์มอนิวเคลียร์ที่แก่นกลาง ของดาว แต่สิ่งที่ต่างกันของดาวฤกษ์ ได้แก่ มวล อุณหภูมิผิว ขนาด อายุ ระยะห่างจากโลก สี ความสว่าง ธาตุที่เป็นองค์ประกอบ และวิวัฒนาการที่ต่างกัน

ชนิดสีดาวฤกษ์และอุณหภูมิ

 

 

 
 
 สีของดาวฤกษ์นอกจากจะบอกอุณหภูมิของดาวฤกษ์แล้ว  ยังสามารถบอกอายุของดาวฤกษ์ด้วย ดาวฤกษ์ที่มีอายุน้อยจะมีอุณหภูมิที่ผิวสูงและมีสีน้ำเงิน ส่วนดาวฤกษ์ที่มีอายุมากใกล้ถึงจุดสุดท้ายของชีวิตจะมีสีแดงที่ เรียกว่า ดาวยักษ์แดง มีอุณหภูมิผิวต่ำ ดาวฤกษ์แต่ละดวงจะมีสิ่งที่เหมือนกัน คือ องค์ประกอบหลัก ได้แก่ ธาตุไฮโดรเจน และธาตุฮีเลียม พลังงานของดาวฤกษ์ทุกดวงเกิดจากปฏิกิริยาเทอร์มอนิวเคลียร์ที่แก่นกลาง ของดาว แต่สิ่งที่ต่างกันของดาวฤกษ์ ได้แก่ มวล อุณหภูมิผิว ขนาด อายุ ระยะห่างจากโลก สี ความสว่าง ธาตุที่เป็นองค์ประกอบ และวิวัฒนาการที่ต่างกัน

ความส่องสว่างและโชติมาตรของดาวฤกษ์

ความส่องสว่างและโชติมาตรของดาวฤกษ์

 

ความส่องสว่าง(brightness)ของดาวฤกษ์ เป็นพลังงานจากดาวฤกษ์ที่ปลดปล่อยออกมาในเวลา 1 วินาทีต่อหน่วยพื้นที่  มีหน่วยเป็นวัตต์ต่อตารางเมตร ค่าการเปรียบเทียบความสว่างของดาวฤกษ์ เรียกว่า อันดับความสว่าง หรือ แมกนิจูด(magnitude) ดาวที่มีค่าโชติมาตรต่างกัน 1 จะมีความสว่างต่างกัน 2.512เท่า ดาวที่มีค่าโชติมาตรน้อยจะมีความสว่างมากกว่าดาวที่มีค่าโชติมาตรมาก

โชติมาตรของดาวฤกษ์ที่สังเกตได้จากโลก เรียกว่า โชติมาตรปรากฏ(apparent magnitude) นำมาใช้เปรียบเทียบความสว่างที่แท้จริงของดาวฤกษ์ไม่ได้ นักดาราศาสตร์จึงกำหนดโชติมาตรสัมบูรณ์(absolute magnitude) เป็นค่าโชติมมาตรของดาวเมื่อดาวนั้นอยู่ห่างจากโลกเป็นระยะทางเท่ากับ 10 พาร์เซก หรือ 32.62 ปีแสง นำมาใช้เปรียบเทียบความสว่างของดาวฤกษ์ทั้งหลาย


ตารางแสดงความส่องสว่างและโชติมาตรของดาวฤกษ์

กำเนิดและวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์

กำเนิดและวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์ทรงกลมขนาดใหญ่นี้ เกิดขึ้นเมื่อราว 5 ล้านล้านปีที่ผ่านมา

เริ่มต้นก่อกำเนิดจากองค์ประกอบสำคัญ คือ ไฮโดรเจน 71% และฮีเลียม 27% ส่วนอีก 2% เป็นธาตุอื่นๆ

เช่น ออกซิเจน, คาร์บอน, ไนโตรเจน, ซิลิคอนและแมกนีเซียม เป็นต้น

ดวงอาทิตย์มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับ 1.392 x 106 กิโลเมตร

ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลกของเราถึง 109 เท่า และมีปริมาตรเป็น 1.41 x 1018 ลูกบาศก์กิโลเมตร

ใหญ่กว่าโลกของเรามากมายหลายเท่าทีเดียว (1.3 ล้านเท่า)

ดวงอาทิตย์อยู่ห่างไกลจากโลกมาก ประมาณ 1.496 x 108 กิโลเมตร

เราทบทวนถึงความรู้เกี่ยวกับดวงอาทิตย์กันพอสังเขปแล้ว เพื่อให้มองเห็นภาพได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

เราจะขออธิบายถึง “โครงสร้างของดวงอาทิตย์” ต่อไป

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกของเรามากที่สุด มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นก๊าซไฮโดรเจน ที่ใจกลาง ของดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิและแรงดันสูงมาก จนทำให้ก๊าซไฮโดรเจนหลอมรวมกันเป็นก๊าซฮีเลียม และแผ่พลังงาน ออกมาอย่างมหาศาล เป็นความร้อนและแสงสว่าง เราเรียกปฏิกิริยานี้ว่า ” ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ” พลังงานความร้อน และแสงสว่างจากดวงอาทิตย์นี้เอง ที่เอื้อให้เกิดสิ่งมีฃีวิตบนโลกของเรา

โครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์ ประกอบไปด้วย 

1. แกนกลาง มีอุณหภูมิสูงกว่า 15 ล้านองศาเซลเซียส
2. โชนการแผ่รังสี พลังงานความร้อนถ่ายทอดออกสู่ส่วนนอกในรูปแบบคลื่น
3. โซนการพารังสี อยู่เหนือโซนการแผ่รังสีพลังงานความร้อนในโซนนี้ถูกถ่ายทอด ออกสู่ ส่วนนอก โดยการเคลื่อนที่ของก๊าซ

4. โฟโตสเฟียร์ เป็นพื้นผิวของดวงอาทิตย์ อยู่เหนือโซนการพารังสี เราสังเกตพื้นผิวส่วนนี้ได้ในช่วงคลื่นแสง มีอุณหภูมิประมาณ 5,500 องศาเซลเซียส

5. โครโมสเฟียร์ เป็นบริเวณที่อยู่เหนือขึ้นมาจากชั้นโฟโตสเฟียร์ มีอุณหภูมิสูงประมาณ10,000 องศาเซลเซียส

6. คอโรนา เป็นบรรยากาศชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์แผ่ออกไปในอวกาศหลายล้านกิโลเมตร มีอุณหภูมิสูงมากกว่า 1 ล้านองศาเซลเซียส

หากลองเอาโลกของเราไปวางไว้ข้างๆ ดวงอาทิตย์ เพียงไม่กี่วินาที มันก็จะระเหยเป็นไอเปลวไฮโดรเจน

ภาพการปะทุของดวงอาทิตย์ เมื่อวันที่ 21 พฤศจิกายน 2553

ภาพการปะทุของดวงอาทิตย์ เมื่อเดือนกันยายน

ดวงอาทิตย์เป็นส่วนสำคัญที่สุดของระบบสุริยะ เป็นผู้ดึงดูดให้ดาวเคราะห์ทั้งเก้าดวงอยู่ในตำแหน่งที่เป็นอยู่และดวงอาทิตย์ยังให้แสงและความร้อนกับดาวเคราะห์นั้นด้วย

เมื่อวันที่ 22 พฤศจิกายนที่ผ่านมา ยานสังเกตการณ์สุริยพลวัต (Solar Dynamics Observatory) ของนาซ่า ได้เปิดเผยภาพการปะทุของดวงอาทิตย์ภาพล่าสุด ที่เกิดขึ้นในช่วงค่ำของวันที่ 21 พฤศจิกายนที่ผ่านมาตามเวลาในประเทศไทย

โดยการปะทุของดวงอาทิตย์ในครั้งนี้ เกิดขึ้นบริเวณตะวันตกเฉียงเหนือของดวงอาทิตย์ แต่ไม่ได้สร้างผลกระทบต่อระบบสนามแม่เหล็กของโลกแต่อย่างใด เพราะโลกไม่ได้อยู่ในแนวการปะทุของดวงอาทิตย์ และการปะทุดังกล่าวก็ไม่ได้เป็นการปะทุครั้งใหญ่ เหมือนกับการปะทุที่เคยเกิดขึ้นเมื่อเดือนเมษายนที่ผ่านมา ซึ่งการปะทุในครั้งนั้นได้ถูกระบุว่าเป็นการปะทุครั้งใหญ่ที่สุดในรอบ 15 ปีเลยทีเดียว

ดวงอาทิตย์มีกลุ่มความร้อนพุ่งขึ้นและตกลงมา ซึ่งแต่ละลูกนั้นมีขนาดใหญ่เท่ากับรัฐเท็กซัส

และมีความยาวถึง 1,600 กิโลเมตร ที่ใจกลางของนิวเคลียร์ อุณหภูมิสูงเท่ากับ 30 ล้านองศาฟาเรนไฮท์
แต่โลกของเราอยู่ระยะห่างราว 150 ล้านกิโลเมตร ตั้งอยู่ในระยะพอเหมาะ
ขณะที่ดาวเคราะห์ดวงอื่นอาจจะเย็นจัดหรือร้อนจัดจนเกินไป หากว่าโลกของเรานั้นตั้งอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์กว่านี้
มีผลทำให้น้ำในมหาสมุทรเหือดแห้งไป และหากไกลกว่านี้ โลกก็จะกลายเป็นเพียงดินแดนน้ำแข็งที่ไร้ร้างและไม่มีมนุษย์อาศัยอยู่ได้

ดวงอาทิตย์หล่อเลี้ยงทุกชีวิตบนโลกความอบอุ่นช่วยสร้างสภาพอากาศ ทำให้น้ำลอยขึ้นจากมหาสมุทร

แล้วเคลื่อนตัวไปเหนือทวีปต่างๆ

แดด ฝนและหิมะทำให้ผืนแผ่นดินเหมาะสมต่อการยังชีพ

แต่ดวงอาทิตย์ของเราไม่ได้มีแต่เพียงความอบอุ่น หากยังมีแสงสว่าง ปาฏิหาริย์ของพืชพรรณก็คือความสามารถในการใช้แสงอาทิตย์ช่วยในการเจริญเติบโต ด้วยวิธีสังเคราะห์แสง พืชจะเปลี่ยนน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ให้กลายเป็นคาร์โบไฮเดรต และปล่อยออกซิเจนออกมา ส่วนสัตว์นั้นจะเก็บเกี่ยวพลังงานจากแสงอาทิตย์ด้วยเช่นกัน

ในด้านความอบอุ่น ถ้าปราศจากความอบอุ่น สัตว์เช่นจระเข้ ก็จะไม่มีพลังงานในการย่อยอาหาร หรือโหนกบนหลังของอัลลิเกเตอร์ มีวิวัฒนาการขึ้นมาเพื่อดูดซับแสงอาทิตย์ พวกมันดูดซับความร้อนผ่านผิวหนัง และส่งผ่านไปยังกระแสเลือด เพื่ออาหารที่มันกินจะเน่าเปื่อยภายในกระเพาะของอัลลิเกเตอร์ พวกมันจึงจำเป็นต้องนอนอาบแดด

บนดวงอาทิตย์นั้น มีจุดกลมขนาดเล็กซึ่งเป็นบริเวณที่เย็นและเรียกว่า “จุดดับบนดวงอาทิตย์” มันเกิดขึ้นบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่ลุกโชน จุดบนดวงอาทิตย์นั้น เป็นที่ๆ สนามแม่เหล็กจะรุนแรง ในแต่ละวันสนามแม่เหล็กที่ออกมาจากจุดดับบนดวงอาทิตย์นั้น เหมือนกับน้ำพุที่พุ่งขึ้นมาตรงกลาง แรงและกระจายไปทั่ว สนามแม่เหล็กจะออกมาจากจุดดับบนดวงอาทิตย์เพียงหนึ่งจุดอาจจะที่ขั้วเหนือเหมือนกับแม่เหล็ก แล้วพุ่งลงไปที่จุดดับอีกจุดหนึ่งที่อยู่ขั้วใต้ภายในแม่เหล็กดวงอาทิตย์ขนาดใหญ่ พลาสมาบนดวงอาทิตย์ช่วยบอกถึงเส้นสนามแม่เหล็กระหว่างขั้วเหนือกับขั้วใต้

เมื่อดวงอาทิตย์มีการเปลี่ยนแปลง สนามแม่เหล็กก็จะทวีความซับซ้อนขึ้น นั่นคือสิ่งที่ทำให้เกิดจุดดับบนดวงอาทิตย์มากยิ่งขึ้น

ในระบบสุริยะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอทุก 11 ปีหรือประมาณนั้นเมื่อปี 1985 พื้นที่สนามแม่เหล็กส่วนใหญ่เป็นสีเทาและดูเงียบสงบ แต่ในปี 1991 กลับกลายเป็นความโกลาหลทางแม่เหล็กครั้งใหญ่ จากนั้นทุกอย่างก็เริ่มสงบลง และพายุครั้งยิ่งใหญ่ในช่วงปี 2000 ก็กลับเริ่มขึ้นอีกครั้ง ช่วงเวลาที่กิจกรรมบนดวงอาทิตย์ทวีความรุนแรงถึงขีดสุด และทำให้เราเห็นถึงลักษณะของดวงอาทิตย์มากกว่าที่เคยเห็นในอดีต อีกทั้งมีแรงรบกวนส่งผ่านจากดวงอาทิตย์มาสู่โลกของเรา

จุดจบของดวงอาทิตย์นั้นเร็วมาก ภายในเวลา 3 พันล้านปี ทุกชีวิตบนโลกก็จะถูกแผดเผา ดวงอาทิตย์จะสูญเสียสมดุล และทุกอย่างก็จะเปลี่ยนไปมาระหว่างการหลอมละลายและแรงโน้มถ่วง ไฮโดรเจนที่เหลือจะเคลื่อนไปที่ริมขอบดวงอาทิตย์และระเบิดออกไป ขณะที่แกนในของฮีเลียมจะเผาผลาญ ดวงอาทิตย์จะมีขนาดใหญ่ขึ้น ดาวเคราะห์ชั้นในก็จะถูกดูดกลืน ขั้วน้ำแข็งบนดาวอังคารหลอมละลาย พายุลมร้อนจะโหมกระหน่ำใส่ดาวเคราะห์ชั้นนอก ดาวเสาร์จะถูกพัดจนเหลือแต่แกน วงแหวนน้ำแข็งละลายจนระเหยกลายเป็นไอ ดาวพฤหัสบดีที่เคยยิ่งใหญ่ จะต้องหมดความสำคัญลงไปเพราะว่าดวงจันทร์บริวารจะทำให้แผ่นน้ำแข็งละลายลงแล้วก่อให้เกิดน้ำท่วมอย่างรุนแรง

ระบบสุริยะของเรานี้จะไม่เหมือนเดิม ถ้าตอนนี้ดวงอาทิตย์กำลังกินตัวเองและอีกไม่นาน ก็จะหดตัวเล็กลงจนเหลือเป็นเพียง “ดาวแคระขาว” (white dwarf) เท่านั้น และสิ้นสุดชีวิตดาวฤกษ์ กลายเป็นดาวที่ตายดับไปในที่สุด และในขั้นสุดท้ายมันก็จะเหลือเพียงผงธุลี และความตายก็จะมาเยือนดาวเคราะห์ทุกดวง

เวลาใกล้หมดลงแล้วสำหรับระบบสุริยะนี้ ดวงอาทิตย์ที่ครั้งหนึ่งเคยหล่อเลี้ยงให้ชีวิต กำลังจะกลืนกินเราเข้าไป

มันจะปล่อยเถ้าธุลี ออกมาตามกระแสลมสุริยะ และจับตัวกันเป็นก้อน

แต่อีกไม่นานก็จะรวมตัวกันจนกลายเป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่ ดาวเคราะห์ดวงใหม่และการถือกำเนิดชีวิตใหม่