|
ดาวฤกษ์
: คล้ายกับอะไรมีวิวัฒนาการอย่างไร
(Stars
: what they are like and how they evolve
)
ดาวฤกษ์
เป็นมวลก๊าซที่ลุกโชติช่วง
(
incandescent
gas
)
และกระจายอยู่ทั่วทั้งเอกภพในระยะที่ห่างกันพอได้สมดุลพอดี
เราอาจจุเห็นดาวฤกษ์หลายดวงอยู่กันเป็นกลุ่มในท้องฟ้ายามราตรีในรูปของจุดแสงเล็กๆ
บางดวงก็มีแสงสุกใสสว่างกว่าดวงอื่น ๆ
แต่นั้นก็เป็นเพียงรูปโฉมภายนอกเท่านั้น
ทั้งนี้เพราะความสว่างที่เห็นนั้นขึ้นอยู่กับระยะทางที่ดาวฤกษ์ดวงนั้นๆ
อยู่ห่างจากโลก อายุขัยของดาวฤกษ์แต่ละดวงไม่เท่ากัน
ทว่ามันก่อเกิดขึ้น เติบโต และดับไปในที่สุดเหมือนๆกัน
ดาวฤกษ์บางดวง เช่น ดวงอาทิตย์ มีดาวบริวารที่เรียกว่า
ดาวเคราะห์
(
planet
)
หลายดวงซึ่งแต่ละดวงหมุนรอบตัวเองและโคจรอยู่รอบดาวฤกษ์ดวงนั้นๆ
ความสว่างกับขนาด
(BRIGHTNESS
AND
SIZE)
เมื่อเราดูดาวฤกษ์ในตอนกลางคืน
จะเห็นว่าบางดวงมีแสงสว่างกว่าดวงอื่น ๆ
แต่นั้นเป็นสิ่งที่เราเห็นภายนอกเท่านั้น
แท้ที่จริงความสว่าง
(brightness)
ที่เราเห็นขึ้นอยู่กับขนาด
(size)
ที่มีมาแต่ดั้งเดิมของดาวฤกษ์ดวงนั้น ๆ และขึ้นอยู่กับว่ามันอยู่ไกลจากเราเท่าใดด้วย
ด้วยเหตุนี้เราจึงเห็นดาวฤกษ์ดวงที่มีขนาดใหญ่มากและมีแสงสุกใสสว่างมากกลับมีความสว่างน้อยกว่าที่ควรจะเห็น
และเห็นดาวฤกษ์ดวงที่มีขนาดเล็กและมีแสงไม่สุกใสสว่างมากนักแต่อยู่ใกล้เรามากกว่ากลับมีความสว่างมาก
ทำให้ต้องมีการกำหนดขนาดที่ปรากฏ
(apparent
size –
ความสว่างที่เห็น ) กับขนาดสัมบูรณ์
(
absolute size
-
ขนาดจริง ) ของดาวฤกษ์แต่ละดวงนั้น
สีของดาวฤกษ์
(THE
COLOR
OF
STARS
)
ถ้าเราดูให้ดีแล้วจะเห็นว่าดาวฤกษ์แต่ละดวงนั้นมีสีไม่เหมือนกันแต่เดิมนั้นมีการจำแนกสีดาวฤกษ์ออกเป็น
4 ประเภท
คือ
แดง
ส้ม
เหลือง และขาว
แต่ละสีแทน
อุณหภูมิของดาวฤกษ์
สีขาวแทนดาวฤกษ์ที่ร้อนจัดที่สุด
ส่วนสีแดงแทนดาวฤกษ์ที่ร้อนน้อยที่สุด
การให้สีอย่างนี้ก็คล้ายกับสีของชิ้นเหล็กที่กำลังถูกไฟเผา
ในตอนแรกมันจะร้อนแดงก่อน
ต่อมาเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นสีของมันก็จะเปลี่ยนไปเรื่อย ๆ
จนกระทั่งเป็นสีขาวแกมน้ำเงินในที่สุด
แต่นักดาราศาสตร์ปัจจุบันได้จำแนกสีของดาวฤกษ์ตามอุณหภูมิของมันเป็น
7
ประเภทใหญ่ๆ
ประเภทของดาวฤกษ์ตามสี (Type of star on their color)
|
ประเภท |
สี |
อุณหภูมิ ( ํ F) |
|
O |
น้ำเงิน - ม่วง |
50,000 - 90,000 |
|
B |
น้ำเงิน - ขาว |
18,000 - 50,000 |
|
A |
ขาว |
13,500 - 18,000 |
|
F |
ขาว
- เหลือง |
10,800 - 13,500 |
|
G |
เหลือง |
9,000 - 10,800 |
|
K |
ส้ม |
6,300 - 9,000 |
|
M |
แดง |
4,500 - 6,300 |
การก่อเกิดขึ้นของดาวฤกษ์
(THE
BIRTH
OF
A
STAR)
ในอวกาศเต็มไปด้วยอนุภาพจิ๋วๆ
ของ
อะตอมและสสารต่าง
ๆ (atoms
and
matter
)
แพร่กระจายอยู่ทั่วไปเหมือนฝุ่นผงธุลีที่ล่องลอยอยู่ในอากาศ
ในที่บางแห่งอาจมีเพียง 3 อะตอม ต่อ 1 ลูกบาศก์เมตร
แต่ในบางแห่งอาจมีเนื้อสารมากพอที่จะก่อให้เกิดการรวมตัวควบแน่นกันขึ้น
ณ จุดจุดหนึ่งอย่างช้า ๆ
ดาวฤกษ์ก่อเกิดขึ้นจากการที่ธุลีที่ล่องลอยอยู่นั้นจับตัวกันขึ้นเป็นกลุ่มก้อนเท่าปลายเข็มก่อน
ต่อมาเมื่อมีธุลีจับตัวกันทำให้มีมวลเพิ่มมากขึ้นจนได้ขนาด
ภายในดาวฤกษ์ดวงนั้นก็จะเริ่มร้อนขึ้นๆ
ซึ่งอาจจะร้อนขึ้นได้เป็นหลายล้านองศา
พอถึงจุดนี้ดาวฤกษ์ดวงนั้นก็เริ่มเปล่งแสง
ซึ่งเราเรียกได้ว่าดาวฤกษ์ดวงนั้นได้ก่อเกิดขึ้นแล้ว
การเติบโตและการดับ
(GROWTH
AND
DEATH)
ใจกลางของดาวฤกษ์กอปรด้วยไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่ทำให้มันลุกโชติช่วงอยู่ได้
เมื่อไฮโดรเจน
(hydrogen)
หมดสิ้น ดาวฤกษ์ดวงนั้นก็เริ่มเสื่อมลง
โดยมันจะเริ่มหดตัวลงและพันธะระหว่างอะตอมต่าง ๆ ก็สลายลงด้วย
ดาวฤกษ์ดวงนั้นก็จะมีสภาพเหมือน
“ซุปอิเล็กตรอน”
(
electron
soup)
ที่มีแต่นิวเคลียสของอะตอมชนิดต่าง ๆ
พอถึงช่วงนี้ดาวฤกษ์ดวงนั้นก็ยังเปล่งแสงอยู่แต่จะเริ่มเย็นลง
ในระยะนี้มันจะให้ฮีเลียม(ซึ่งมีอยู่น้อยกว่ามาก) เป็นเชื้อเพลิง
เมื่อถึงวาระสุดท้ายมันก็จะ
“ระเบิด”
และเปล่งแสงออกมาอีกครั้งก่อนที่จะแตกเป็นอนุภาคและเศษเล็กเศษน้อยกลายเป็นกลุ่มเมฆของสสารระหว่างดวงดาวคล้ายกับควันที่เกิดขึ้นหลังการระเบิด
ดาวฤกษ์
:
จากโรงงานธาตุสู่หลุมดำ (
Stars : from
elecment
factories
to
black
holes)
มีปรากฏการณ์ที่สำคัญมากต่อเอกภพโดยรวมเกิดขึ้นหลายอย่างภายในดาวฤกษ์
อันนี้รวมถึงการสร้างธาตุต่าง
ๆ
ทางเคมี
(
chemiscal
elecments
) ที่ก่อให้เกิดสสารขึ้น -
หรืออีกนัยหนึ่งคือ
การหลอมนิวเคลียส
และดาวฤกษ์ยังเป็นแหล่งก่อเกิดปรากฏการณ์ในเอกภาพที่ลึกลับและน่าหวั่นกลัวเป็นอย่างยิ่งอีกอย่างหนึ่งด้วยนั้นคือ
หลุมดำ
ธาตุต่างๆ ทางเคมี
ดาวเคราะห์
หินต่าง ๆ อากาศ
และสิ่งมีชีวิตทั้งปวงล้วนกอปรขึ้นด้วยธาตุต่าง
ๆทางเคมี
ธาตุบางธาตุพบได้ในสภาพอิสระ
เช่นธาตุออกซิเจน
(มีอะตอมของออกซิเจน
2
อะตอมเชื่อมต่อกันอยู่)
ซึ่งเป็นส่วนประกอบของอากาศที่เราหายใจเข้าไป
แต่มีธาตุอีกมากที่ปรากฏในสภาพที่เชื่อมต่อกันเป็นสารประกอบทางเคมี
เช่น
น้ำ
(ซึ่งกอปรขึ้นด้วยไฮโดรเจน
2
อะตอมกับออกซิเจน
1
อะตอม)
ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่มีองค์ประกอบอย่างง่ายที่สุด
ถัดมาก็คือ
ฮีเลียม
ทั้งสองธาตุนี้เป็นธาตุที่มีอยู่เป็นจำนวนมากที่สุดในเอกภพ
และเป็นธาตุที่ก่อเกิดขึ้นเป็นลำดับแรก ๆ
ด้วย
ส่วนธาตุอื่น
ๆ
ก็ล้วนก่อเกิดขึ้นภายในดาวฤกษ์ต่าง ๆ
ที่มีลักษณะคล้ายกับว่าเป็นโรงงานที่ผลิตธาตุต่างๆ
ทางเคมีนั้นเอง
การเผาไหม้ของดาวฤกษ์
เมื่อเรามองขึ้นไปบนฟ้าเราจะเห็นดาวฤกษ์เป็นเพียงจุดขนาดจิ๋วที่มีแสง
แสงดังกล่าวเป็นพลังงานที่เกิดขึ้นภายในดาวฤกษ์ด้วยกระบวนการที่เรียนกว่า
การหลอมนิวเคลียส
กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการหลอมรวมอะตอมตั้งแต่
2
ชนิดขึ้นไปเข้าด้วยกันเพื่อผลิตอะตอมใหม่
1
อะตอมที่มวล
ของมันมีน้ำหนักน้อยกว่าน้ำหนักรวมของอะตอมทั้งหมดที่ก่อให้เกิดอะตอมใหม่นั้นอยู่เล็กน้อย
ส่วนที่หายไปเล็กน้อยนั้นก็คือเนื้อสารส่วนที่เปลี่ยนไปเป็นพลังงาน
พลังงานดังกล่าวหลุดออกไปจากดาวฤกษ์ในรูปของแสงที่เรามองเห็นได้จากโลก
หลุมดำ
ในเอกภพอันไกลโพ้น
นักดาราศาสตร์จำนวนมากได้สังเกตการณ์พบว่ามีบางบริเวณที่พวกเขาใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดูแล้วไม่เห็นว่ามีสิ่งใดปรากฏขึ้นบนจอภาพเลย
แต่จากการคำนวณกลับชี้ว่าต้องมีสิ่งหนึ่งสิ่งใดอยู่ในบริเวณนั้นอย่างแน่นอน
และเพราะการที่ไม่มีภาพใดปรากฏบนจอภาพนี้เองนักวิทยาศาสตร์จึงได้เรียกบริเวณนั้นว่าหลุมดำ
หลุมดำทั้งหลายเป็นที่ที่ลึกลับแต่จากการศึกษากันอย่างกว้างขวางพบว่าในบริเวณนั้นมีดาวฤกษ์โปรตอน
อยู่หลายดวงซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่มีความหนาแน่นมากจนกระทั่งแรงโน้มถ่วงของมันสามารถดึงดูดพลังงานทุกชนิดไว้ได้
แม้กระทั่งแสงก็ไม่สามารถจะหลุดออกมาได้เลย
ประเภทของดาวฤกษ์
แม้ว่าในทางทฤษฎี
ดาวฤกษ์ต่าง ๆ
ก็ล้วนแต่เหมือน
ๆ
กันทั้งนั้น
แต่สิ่งที่ทำให้มันดูต่างกันก็คืออายุ
ขนาด
และวิวัฒนาการ
ดังนั้น
จึงสามารถจัดเป็นประเภท ๆ
ได้ตามที่นักดาราศาสตร์สมัครเล่นจะสามารถสังเกตการณ์ดาวฤกษ์ต่าง ๆ
เหล่านั้นได้ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก
ประเภทของดาวฤกษ์ที่สำคัญ
ได้แก่
ดับเบิลสตาร์
แวริเบิลสตาร์
โนวา
ซูเปอร์โนวา
พัลซาร์
และ
ควาซาร์
ดับเบิลสตาร์
มีอยู่หลายแห่งในอวกาศที่มีดาวฤกษ์ซึ่งต่างผลัดกันโคจรรอบกันและกันเป็นคู่แฝดโดยมีศูนย์กลางของความถ่วงเดียวกัน
ดาวฤกษ์ที่มีลักษณะเช่นนี้เรียกว่า
ดับเบิลสตาร์
ดาวฤกษ์คู่แฝดเหล่านี้ก่อเกิดมาจากมวลของสสารในอวกาศกลุ่มเดียวกันด้วยการควบแน่นแล้วแยกออกเป็นดาวฤกษ์
2
ดวง
แวริเบิลสตาร์
มีดาวฤกษ์หลายดวงที่มีแสงไม่คงที่
โดยระดับแสงจะเปลี่ยนไปเป็นช่วง ๆ
แต่ละช่วงอาจสั้นแค่
2-3
เดือน หรืออาจนานเป็นหลาย ๆ
ปีก็ได้
ดาวฤกษ์ประเภทนี้เรียกว่า
แวริเบิลสตาร์
ซึ่งความสว่างไม่คงที่เป็นช่วงเวลาที่ไม่เท่ากันของดาวฤกษ์ประเภทนี้เกิดขึ้นเนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงบางอย่างภายในดวงดาวนั้นเอง
ต่างจากความสว่างไม่คงที่ของดาวฤกษ์ประเภทที่ต่างผลัดกันโคจรรอบกันและกันแล้วทำให้เกิดเงามืดทับกันและกันเป็นช่วงเวลาที่สม่ำเสมอซึ่งมองเห็นได้จากโลก
โนวา
ในดาวฤกษ์ที่อยู่กันเป็นคู่
ระหว่างดาวแคระแดง
ดวงหนึ่ง
กับดาวยักษ์ขาว
อีกดวงหนึ่งนั้น
ในบางครั้งแรงดึงดูดที่แรงจัดของดาวแคระแดงได้ดึงเอาไฮโดรเจนมาจากดาวยักษ์ขาว
ซึ่งเชื้อเพลิงส่วนที่เพิ่มขึ้นนี้จะลุกไหม้ทำให้เกิดแสงสว่างจัดจ้าววูบขึ้นเป็นเวลาหลายชั่วโมง
ดาวแคระแดงที่เกิดแสงสว่างจัดจ้าวูบขึ้นนี้เรียกว่า
โนวา
ซูเปอร์โนวา
ในช่วงสุดท้ายของชีวิต
ดาวฤกษ์ต่าง ๆ จะมีสีแดง
ดาวฤกษ์ยักษ์
จะระเบิดขึ้นอย่างน่าระทึกใจ
และมีขนาดใหญ่ขึ้นกว่าเดิมหลายพันเท่า
การระเบิดนี้เป็นผลจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่าง ๆ
ที่เกิดขึ้นภายในดาวฤกษ์ดวงนั้น
เมื่อดาวฤกษ์ดวงนั้นใช้ไฮโดรเจนที่มีอยู่หมดลงและมีธาตุใหม่ที่หนักกว่าเกิดขึ้น
มวลที่ใหญ่โตเหลือล้นนั้นทำให้เกิดการระเบิดขึ้นภายในตัวมันเองก่อนแล้วทำให้เกิดการระเบิดออกภายนอกตามมา
ส่งผลให้สสารของมันพุ่งกระจายออกสู่อวกาศด้วยความเร็วเหลือที่จะพรรณนาได้
พัลซาร์
เป็นดาวฤกษ์นิวตรอนที่ก่อเกิดขึ้นเมื่อสิ้นสุดชีวิตของดาวฤกษ์ยักษ์หลังการระเบิด
ดาวฤกษ์ประเภทพัลซาร์หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูง (ถึง 600
รอบต่อวินาที)และสนามแม่เหล็กของมันก็ให้กระแสคลื่นแม่หล็กไฟฟ้าที่มีกำลังสูงมาก
ซึ่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้จะมาถึงโลกเป็นช่วงๆ ในจังหวะที่เท่าๆ
กัน และเนื่องจากมีการส่งกระแสคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาเป็นช่วงๆ
นี้เองจึงได้ชื่อว่าพัลซาร์
ควาซาร์
ควาซาร์ถูกค้นพบเป็นครั้งแรกในช่วงคริสต์ศักราช
1960-1969
ดาวฤกษ์ประเภทนี้เป็นแหล่งที่แผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้เป็นระยะทางไกลมาก
เชื่อกันว่ามันเป็นเทห์ที่อยู่ไกลสุดและหมุนด้วยความเร็วราว 153,000
ไมล์ต่อวินาที ควาซาร์อาจจะเป็นแกนของกาแล็กซีใหม่ที่กำลังก่อตัวอยู่หรืออาจจะเป็นศูนย์กลางของหลุมดำก็ได้
หมู่ดาวฤกษ์และหมู่เนบิวลา
(STAR CLUSTERS AND NEBULAE)
ในอวกาศเต็มไปด้วยสสารกระจายกันอยู่
ไกลกันบ้างใกล้กันบ้าง
ดาวเคราะห์และดาวฤกษ์น้อยใหญ่ต่างก่อเกิดมาจากสสารระหว่างดวงดาวเหล่านั้นซึ่งจับกลุ่มกันเป็นเนบิวลาจำนวนมาก
หลังจากที่ดาวฤกษ์ต่างๆ
ได้ก่อเกิดขึ้นแล้วพบว่าดาวฤกษ์เหล่านั้นเกือบจะไม่อยู่โดดเดี่ยวเลย
แต่จะอยู่กันเป็นหมู่ๆ หมู่ละมากดวงบ้างน้อยดวงบ้าง
มองจากโลกจะเห็นสสารระหว่างดวงดาว
และกลุ่มของดาวฤกษ์เหล่านี้ดูคล้ายกับเป็นหมู่เมฆหลากสีสันที่กระจัดกระจายกันอยู่
หมู่ดาวฤกษ์
พบว่าดาวฤกษ์จะไม่อยู่เดี่ยวๆ
แต่จะอยู่กันเป็นหมู่ๆ
ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะว่าดาวฤกษ์เหล่านั้นก่อเกิดมาจากมวลของสสารระหว่างดวงดาวกลุ่มเดียวกันที่เกิดจากการควบแน่นเป็นแท่งๆ
ทำให้ขาดออกจากกันเป็นลูกๆ และในที่สุดก็เป็นดาวฤกษ์หลายดวงขึ้นมา
ดาวฤกษ์ทุกดวงในหมู่เดียวกันจะมีอายุใกล้เคียงกันมากจนเกือบจะเท่ากันและโคจรไปในห้วงอวกาศด้วยความเร็วที่เท่ากัน
หมู่ดาวฤกษ์มี 2 ประเภท
ประเภทหนึ่งเป็นหมู่ดาวฤกษ์ที่ก่อเกิดมาจากการรวมหมู่ดาวฤกษ์น้อยใหญ่เข้าด้วยกันแต่ดาวฤกษ์เหล่านั้นยังอยู่กันห่างๆ
พวกนี้เรียกว่า
หมู่ดาวเปิด
ส่วนอีกประเภทหนึ่งก่อเกิดมาจากการรวมหมู่ดาวฤกษ์น้อยใหญ่นับพันๆ
ดวงเข้าด้วยกัน
แต่ดาวเหล่นนั้นอยู่ชิดกันมากจนเกิดเป็นหมู่ดาวรูปทรงกลมขึ้น
พวกนี้เรียกว่า
หมู่ดาวทรงกลม
พไลอะดีส (Pleiades) เป็นหนึ่งในหมู่ดาวที่มีชื่อเสียง
อยู่ในกลุ่มดาวทอรัส (Taurus)
หมู่เนบิวลา
โครงสร้างของหมู่เนบิวลาเป็นหมู่เมฆของก๊าซ
และธุลีระหว่างดวงดาวที่อาจจะมองเห็นหรือมองไม่เห็นจากโลก
ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของมัน
เนบิวลาบางหมู่มีแสงให้เห็นเพราะดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ทำให้มันอุ่นขึ้น
บางหมู่ก็เป็นเพียงกลุ่มก๊าซดำมืดซึ่งไม่สามารถจะมองเห็นมันได้เช่นเดียวกับธุลีระหว่างดวงดาวที่มองไม่เห็นเพราะมันดูดซับแสงเอาไว้
แต่เราก็อนุมานได้ว่ามีเนบิวลาอยู่ตรงนั้นตรงนี้เมื่อมันเคลื่อนที่เข้าบังเทห์บางอย่างที่อยู่ในอวกาศไว้
ซึ่งเป็นเทห์ที่เรารู้ด้วยวิธีหนึ่งวิธีใดมาก่อนแล้วว่ามีอยู่จริง
ไตรฟิดเนบิวลา (Trifid nebula) ในกลุ่มดาวซาจิททาเรียส
(Sagittarius)
เนบิวลาที่มีแสงสว่างสุกใสในกลุ่มดาวโอเรียน (Orion)
หมู่เนบิวลาเป็นวัตถุดิบที่เหลือจากการก่อให้เกิดดาวฤกษ์ต่าง ๆ
มาแล้ว สีของหมู่เนบิวลาจะเปลี่ยนไปตามระดับของอุณหภูมิ |