วิวัฒนาการของดาวฤกษ์
ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่ มีมวลมาก สว่างมาก อาจจะใช้เชื้อเพลิงอย่างสิ้นเปลืองในอัตราสูงมากจึงมีช่วงชีวิตสั้นกว่า และจบชีวิตด้วยการระเบิดอย่างรุนแรง
จุดจบของดาวฤกษ์ที่มวลมาก คือการระเบิดอย่างรุนแรง ที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา (supernova) แรงโน้มถ่วง จะทำให้ดาวยุบตัวลงกลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ ในขณะเดียวกันก็มีแรงสะท้อนที่ทำให้ส่วนภายนอกของดาวระเบิดเกิดธาตุหนักต่างๆ เช่น ยูเรเนียม ทองคำ ฯลฯ ซึ่งถูกสาด กระจายออกสู่อวกาศกลายเป็นส่วนประกอบของเนบิวลารุ่นใหม่ และเป็นต้นกำเนิดของดาวฤกษ์รุ่นต่อไป เช่นระบบสุริยะก็เกิดจากเนบิวลารุ่นหลัง ดวงอาทิตย์และบริวารจึงมีธาตุต่างๆทุกชนิด เป็นองค์ประกอบ
กำเนิดและวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ 1.392 x 106 กิโลเมตรซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลกถึง 109 เท่า และมีปริมาตรเป็น 1.41 x 1018 ลูกบาศก์กิโลเมตร อยู่ห่างไกลจากโลกมาก ประมาณ 1.496 x 108 กิโลเมตร
ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นก๊าซไฮโดรเจน ที่ใจกลาง ของดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิและแรงดันสูงมาก จนทำให้ก๊าซไฮโดรเจนหลอมรวมกันเป็นก๊าซฮีเลียม และแผ่พลังงาน ออกมาอย่างมหาศาล เป็นความร้อนและแสงสว่าง เราเรียกปฏิกิริยานี้ว่า " ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน " พลังงานความร้อน และแสงสว่างจากดวงอาทิตย์นี้เอง ที่เอื้อให้เกิดสิ่งมีชีวิตบนโลก
โครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์ ประกอบด้วย
1. แกนกลาง มีอุณหภูมิสูงกว่า 15 ล้านองศาเซลเซียส
2. โชนการแผ่รังสี พลังงานความร้อนถ่ายทอดออกสู่ส่วนนอกในรูปแบบคลื่น
3. โซนการพารังสี อยู่เหนือโซนการแผ่รังสีพลังงานความร้อนในโซนนี้ถูกถ่ายทอด ออกสู่ส่วนนอก โดยการเคลื่อนที่ของก๊าซ
4. โฟโตสเฟียร์ เป็นพื้นผิวของดวงอาทิตย์ อยู่เหนือโซนการพารังสี เราสังเกตพื้นผิวส่วนนี้ได้ในช่วงคลื่นแสง มีอุณหภูมิประมาณ 5,500 องศาเซลเซียส
5. โครโมสเฟียร์ เป็นบริเวณที่อยู่เหนือขึ้นมาจากชั้นโฟโตสเฟียร์ มีอุณหภูมิสูงประมาณ10,000 องศาเซลเซียส
6. คอโรนา เป็นบรรยากาศชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์แผ่ออกไปในอวกาศหลายล้านกิโลเมตร มีอุณหภูมิสูงมากกว่า 1 ล้านองศาเซลเซียส
ความส่องสว่างและโชติมาตรของดาวฤกษ์
ความสว่าง (brightness) ของดาวฤกษ์เป็นพลังงานแสงจากดาวฤกษ์ดวงนั้นใน 1 วินาทีต่อ 1 หน่วยพื้นที่ ความสว่างของดาวฤกษ์จะบอกในรูปของอันดับความสว่าง (magnitude) ซึ่งไม่มีหน่วยอันดับความสว่าง เป็นเพียงตัวเลขที่กำหนดขึ้นเพื่อแสดงการรับรู้ความสว่างของผู้สังเกตดาวฤกษ์ด้วยตาเปล่า ดาวที่มีความสว่างมาก อันดับความสว่างยิ่งน้อย ส่วนดาวที่มีความสว่างน้อย อันดับความสว่างจะมีค่ามาก โดยกำหนดว่าดังนี้
1.ดาวฤกษ์ที่ริบหรี่ที่สุดจะมีอันดับความสว่าง 6
2.ดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดจะมีอันดับความสว่าง 1
3.อันดับความสว่างสามารถนำไปใช้กับดวงจันทร์และดาวเคราะห์ได้
สีและอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์
ดาวฤกษ์ที่ปรากฏบนท้องฟ้าจะมีสีต่างกัน เมื่อศึกษาอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์จะพบว่า สีของดาวฤกษ์มีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์ด้วย นักดาราศาสตร์แบ่งชนิดของดาวฤกษ์ตามสีและอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์ได้ 7 ชนิด คือ O B A F G K และ M แต่ละชนิดจะมีสีและอุณหภูมิผิวดังตารางต่อไปนี้
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
ระยะห่างของดาวฤกษ์
1. ปีแสง (lightyear หรือ Ly.) คือ ระยะทางที่แสงเดินทางในเวลา 1 ปี อัตราเร็วของแสงมีค่า 33108 เมตร/วินาที ดังนั้นระยะทาง 1 ปีแสงจึงมีค่าประมาณ 931012 กิโลเมตร เช่น ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลก 8.3 นาทีแสง หรือประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร ดาวแอลฟาเซนเทารีในกลุ่มดาวเซนทอร์อยู่ห่างจากโลก 4.26 ปีแสง หรือ 4031012 กิโลเมตร เป็นต้น
2. หน่วยดาราศาสตร์ (astronomical unit หรือ A.U) คือ ระยะทางระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ ระยะทาง 1 A.U มีค่า 150 ล้านกิโลเมตร
3. พาร์เซก (parsec) เป็นระยะทางที่ได้จากการหาแพรัลแลกซ์ (parallax) คือการย้ายตำแหน่งปรากฏ ของวัตถุเมื่อผู้สังเกตอยู่ในตำแหน่งต่างกันของดาวดวงนั้น ซึ่งเป็นวิธีวัดระยะห่างของดาวฤกษ์ที่อยู่ค่อนข้างใกล้โลกได้อย่างแม่นยำกว่าดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลมาก
หลักการของแพรัลแลกซ์คือ การเห็นดาวฤกษ์เปลี่ยนตำแหน่ง เมื่อสังเกตจากโลกในเวลาที่ห่างกัน 6 เดือน เพราะจุดสังเกตดาวฤกษ์ทั้ง 2ครั้งอยู่ห่างกันเป็นระยะทาง 2 เท่าของระยะทางระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ 1 พาร์เซกมีค่า 3.26 ปีแสงดาวฤกษ์แต่ละดวงอยู่ห่างกันมาก ระบบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะที่สุดคือ อัลฟา เซนทอรี ในกลุ่มดาวม้าครึ่งคน ซึ่งอยู่ห่าง 4.26 ปีแสง การวัดระยะห่างจากโลกถึงดาวฤกษ์ ทำได้หลายวิธี คือ การหาแพรัลแลกซ์ คือการย้ายตำแหน่งปรากฏ ของวัตถุเมื่อผู้สังเกตอยู่ในตำแหน่งต่างกันของดาวดวงนั้น
คือ มุมแพรัลแลกซ์ของดาวฤกษ์ที่ต้องการวัดระยะห่าง มีหน่วยเป็นฟิลิปดา และแปลงค่าเป็นหน่วยเรเดียน
จากวิวัฒนาการทั้งหมดไม่ว่าจะเป็นการเกิดของดาวฤทธิ์ หรือความแตกต่างระหว่างสี อุณหภูมิ ขนาด ไม่ว่าจะเป็นสิ่งใดก็มักเกิดจากความเป็นธรรมชาติของสิ่งเหล่านั้นเอง ซึ่งหากเราศึกษาให้มากก็จะสามารถคิดและวิเคราะห์สิ่งเหล่านี้ได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ. ดาวที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดคือดวงจันทร์อยู่ห่างโลกน้อยกว่า 2 วินาทีแสงดวงอาทิตย์อยู่ห่างโลก 500 วินาทีแสง หรือประมาณ 8.3 นาทีแสงการวัดระยะห่างจากโลกถึงดาวฤกษ์ทำได้หลายวิธี เช่น การหาแพรัล-แลกซ์ของดาวดวงนั้น และการหาความสว่างที่ปรากฏของดาวฤกษ์นั้น ๆดาวฤกษ์แต่ละระบบอยู่ห่างกันมาก เช่น ระบบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะที่สุด คือ แอลฟาเซนเทารี ซึ่งอยู่ห่าง 4.26 ปีแสง หรือประมาณ 40 ล้าน ล้านกิโลเมตร
เนบิวลา
เนบิวลา(Nebula) คือกลุ่มของก๊าซและฝุ่นผงที่รวมตัวกันอยู่ในอวกาศ เนบิวล่ามาจากภาษาลาตินแปลว่า "เมฆ" เพราะเมื่อเราใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดู จะเห็นเป็นฝ้าขาวคล้ายกลุ่มเมฆ เนบิวล่าเป็นวัตถุหนึ่งในเอกภพที่มีความสำคัญมากๆ เพราะดาวฤกษ์หรือดาวเคราะห์ล้วนเกิดขึ้น มาจากเนบิวล่าทั้งสิ้น เนบิวล่าที่เราเห็นนั้นความจริงมีขนาดใหญ่โตมโหราฬมาก บ้างก็มีเส้นผ่าศูนย์กลางถึง 10 ปีแสง บ้างก็ใหญ่กว่าระบบสุริยะของเราถึง 10 เท่า เช่นเนบิวล่าสว่าง M42 ในกลุ่มดาวนายพราน ซึ่งกำลังก่อตัวให้เกิดระบบสุริยะใหม่ สามารถก่อกำเนิดดาวฤกษ์ใหม่ได้นับพันดวง และเนบิวล่าส่วนใหญ่จะไกลจากเรามากนับ 10 นับ 100 ปีแสง แต่ไม่ไกลเกินระบบทางช้างเผือกของเรา เพราะเนบิวล่าเป็นสมาชิกส่วนหนึ่งของกาแลกซี่ทางช้างเผือก
กำเนิดของเนบิวล่านั้นนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีด้วยกันหลายสาเหตุ แต่ในเบื้องต้น คาดว่าจะเกิดขึ้นมาพร้อมกับกำเนิดของเอกภพที่จะก่อกำเนิดดาวฤกษ์รุ่นแรก และ เกิดจากการแตกดับของดาวฤกษ์รุ่นแรก ที่ทิ้งซากไว้เพื่อรอการกำเนิดเป็นดาวฤกษ์ ขั้นที่สองอีกครั้ง
เราแบ่งเนบิวล่า ออกเป็น 4 กลุ่มใหญ่คือ
1. Emission nebulae หรือเนบิวล่ามีแสงในตัวเอง
2. Reflective nebulae หรือเนบิวล่าสะท้อนแสง
3. Planetary nebular หรือเนบิวล่าดาวเคราะห์
4. Dark nebulae หรือ เนบิวล่ามืด
ระบบดาวฤกษ์
ตลอดอายุขัยส่วนใหญ่ของดาวฤกษ์ มันจะเปล่งแสงได้เนื่องจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่นที่แกนของดาว ซึ่งจะปลดปล่อยพลังงานจากภายในของดาว จากนั้นจึงแผ่รังสีออกไปสู่อวกาศ ธาตุเคมีเกือบทั้งหมดซึ่งเกิดขึ้นโดยธรรมชาติและหนักกว่าฮีเลียมมีกำเนิดมาจากดาวฤกษ์ทั้งสิ้น นักดาราศาสตร์สามารถระบุขนาดของมวล อายุ ส่วนประกอบทางเคมี และคุณสมบัติของดาวฤกษ์อีกหลายประการได้จากการสังเกตสเปกตรัม ความสว่าง และการเคลื่อนที่ในอวกาศ มวลรวมของดาวฤกษ์เป็นตัวกำหนดหลักในลำดับวิวัฒนาการและชะตากรรมในบั้นปลายของดาว ส่วนคุณสมบัติอื่นของดาวฤกษ์ แผนภาพคู่ลำดับระหว่างอุณหภูมิกับความสว่างของดาวฤกษ์จำนวนมาก ที่รู้จักกันในชื่อ ไดอะแกรมของแฮร์ทสชปรุง-รัสเซลล์ (H-R ไดอะแกรม) ช่วยทำให้สามารถระบุอายุและรูปแบบวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ได้
ดาวฤกษ์ถือกำเนิดขึ้นจากเมฆโมเลกุลที่ยุบตัวโดยมีไฮโดรเจนเป็นส่วนประกอบหลัก รวมไปถึงฮีเลียม และธาตุอื่นที่หนักกว่าอีกจำนวนหนึ่ง เมื่อแก่นของดาวฤกษ์มีความหนาแน่นมากเพียงพอ ไฮโดรเจนบางส่วนจะถูกเปลี่ยนเป็นฮีเลียมผ่านกระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชั่นอย่างต่อเนื่อง ระบบดาวคู่และระบบดาวหลายดวงประกอบด้วยดาวฤกษ์สองดวงหรือมากกว่านั้นซึ่งยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงโน้มถ่วง และส่วนใหญ่มักจะโคจรรอบกันในวงโคจรที่เสถียร เมื่อดาวฤกษ์ในระบบดาวดังกล่าวสองดวงมีวงโคจรใกล้กันมากเกินไป ปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วงระหว่างดาวฤกษ์อาจส่งผลกระทบใหญ่หลวงต่อวิวัฒนาการของพวกมันได้ ดาวฤกษ์สามารถรวมตัวกันเป็นส่วนหนึ่งอยู่ในโครงสร้างขนาดใหญ่ที่ยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงโน้มถ่วง เช่น กระจุกดาว หรือ ดาราจักร ได้
มวลของดาวฤกษ์
มวลของดาวฤกษ์แต่ละดวงจะแตกต่างกัน เพราะเนบิวลาที่ก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์มีมวลไม่เท่ากัน มวลจึงเป็นสมบัติที่แตกต่างกันของดาวฤกษ์ นักดาราศาสตร์สามารถหามวลของดาวฤกษ์ได้หลายวิธี เช่น การใช้กฎเคพเลอร์ในการหามวลของดวงอาทิตย์ หรือ จากการสังเกตแสงจากดาว
เนื่องจากดาวมีขนาดใหญ่มาก เราจึงไม่สามารถทำการหามวลของดาวด้วยวิธีชั่งตวงวัด นักดาราศาสตร์ไม่สามารถคำนวณหาขนาดมวลของดาวดวงเดียวโดดๆ ได้ แต่จะคำนวณหามวลของระบบดาวคู่ซึ่งโคจรรอบกันและกัน โดยอาศัยความสัมพันธ์ระหว่างคาบวงโคจรและระยะห่างระหว่างดาวทั้งสอง ตามกฎของเคปเลอร์-นิวตัน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น