บทที่ 6 ดาวฤกษ์

บทที่ 6 ดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์

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 ทางเคมีดาวเคราะห์  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