ดาวฤกษ์



ดาวฤกษ์





ดาวฤกษ์เป็นก้อนแก๊สร้อนขนาดใหญ่มหาศาล มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นธาตุไฮโดรเจน
ดาวฤกษ์ทุกดวงจะมีความเหมือนกันและความแตกต่างกัน คือ



ความเหมือนกัน ได้แก่ 1. มีพลังงานในตนเอง 2. เป็นแหล่งกำเนิดธาตุต่างๆ เช่น ธาตุฮีเลียม ธาตุลิเทียม ธาตุเบริลเลียม จะเกิดจากดาวฤกษ์ขนาดเล็ก ส่วนแหล่ง กำเนิดธาตุขนาดหนักเช่น ทองคำ เหล็ก โลหะหนัก จะเกิดจากดาวฤกษ์ขนาดใหญ่มากๆ


ความแตกต่างกันของดาวฤกษ์ ได้แก่ มวล ขนาด ระยะห่าง อุณหภูมิผิวหรือสีหรืออายุ ความสว่าง ระบบดาว องค์ประกอบทางเคมี รวมทั้งวิวัฒนาการ
วิวัฒนาการของดาวฤกษ์


ดาวฤกษ์ทุกดวงเกิดจากการยุบรวมตัวของเนบิวลา หรือ เนบิวลาเป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์ทุกประเภท


เนบิวลา





การยุบรวมตัวของเนบิวลาทำให้เกิดเป็นดาวฤกษ์





ดาวฤกษ์ ในกาแลกซีหนึ่ง ๆ

  จุดจบของดาวฤกษ์แต่ละดวงจะแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับขนาดมวลสารของดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เช่น ดวงอาทิตย์ของเรา ดาวฤกษ์เหล่านี้จะมีแสงสว่างไม่มากจะใช้เชื้อเพลิงในอัตราที่น้อย จึงมีช่วงชีวิตยาว และจะมีจุดจบด้วยการไม่ระเบิด แต่จะกลายเป็นดาวแคระขาว


ดาวยักษ์แดง

ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เช่น ดวงอาทิตย์ของเรา ดาวฤกษ์เหล่านี้จะมีแสงสว่างไม่มากจะใช้เชื้อเพลิงในอัตราที่น้อย จึงมีช่วงชีวิตยาว และจะมีจุดจบด้วยการไม่ระเบิด แต่จะกลายเป็นดาวแคระขาว

                       ขยายตัว                                      ยุบตัว
ดวงอาทิตย์-----------> ดาวยักษ์แดง --------------> ดาวแคระขาว ------------> ดาวแคระดำ



ดาวฤกษ์ที่ขนาดใหญ่หรือขนาดใหญ่มากๆ จะมีมวลสารมาก สว่างมาก จะใช้เชื้อเพลิงอย่างสิ้นเปลืองในอัตราที่สูงมาก จึงมีช่วงชีวิตที่สั้นกว่า และจบชีวิตด้วยการระเบิดอย่างรุนแรงที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา (supernova) แรงโน้มถ่วงจะทำให้ดาวยุบตัวลงกลายเป็นดาวนิวตรอน หรือหลุมดำ



Supernova

  













Supernovaแล้วเป็นหลุมดำ





Supernova

หลุมดำ(Black Hole) คือ บริเวณของอวกาศที่เป็นอาณาจักรซึ่งมีมวลสารมหาศาลอัดแน่นจำนวนมากมีค่าความโน้มถ่วงสูงมากจนไม่เกิดแสงหรือแถบดำสีใดๆหลุมดำ เกิดจากดาวยักษ์ใหญ่แดงระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ทำลายตัวเองซึ่งทำให้มวลสาร ที่แกนกลางจำนวนมหาศาลถูกอัดแน่นอย่างยิ่งจนความหนาแน่นของมวลมีค่าอนันต์ภายใต้ปริมาตรจำกัดแรงโน้มถ่วงของมวลสารสูงมากจนทำให้วัตถุพลังงานหรือทุกสิ่งทุกอย่างที่ผ่านเข้าไปที่หลุมดำจะถูกดูดกลืนและไม่สามารถหาที่ออกมาได้

ภาพการดูดกลืนดาวฤกษ์

หลุมดำกำลังดูดกลืนดาวฤกษ์


ในขณะเดียวกันก็มีแรงสะท้อนที่ทำให้ส่วนภายนอกของดาวระเบิดเกิดธาตุหนักต่างๆ เช่น ยูเรเนียม ทองคำ โลหะหนักอื่นๆซึ่งถูกสาดกระจายออกสู่อวกาศกลายเป็นส่วนประกอบของเนบิวลารุ่นใหม่ และเป็นต้นกำเนิดของดาวฤกษ์รุ่นต่อไป เช่น ระบบสุริยะ ก็เกิดจากเนบิวลารุ่นหลัง ดวงอาทิตย์และบริวารจึงมีธาตุต่างๆทุกชนิดเป็นองค์ประกอบ

ดังนั้น เนบิวลา ดาวฤกษ์ การระเบิดของดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ โลกของเรา สารต่างๆ และชีวิตบนโลก จึงมีความสัมพันธ์กันอย่างลึกซึ้ง

                           ขยายตัว                                                         ระเบิด                                              แรงโน้มถ่วง                                   
ดาวฤกษ์(มวลมาก)----------> ดาวยักษ์แดง----------> ซูเปอร์โนวา------------->ดาวนิวตรอน

                                            ขยายตัว                                             ระเบิด                                           แรงโน้มถ่วง
ดาวฤกษ์(มวลมากที่สุด)----------> ดาวยักษ์แดง----------> ซูเปอร์โนวา------------->หลุมดำ


กำเนิดและวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์ของเราเป็นดาวฤกษ์ ที่มีสีเหลือง
มีมวลสารน้อยถึงปานกลาง
และอยู่ใกล้โลกที่สุด

ดวงอาทิตย์เกิดจากการยุบรวมตัวของเนบิวลา เมื่อประมาณ 5,000 ล้านปีมาแล้ว และจะฉายแสงสว่างอยู่ในสภาพสมดุลเช่นทุกวันนี้ต่อไปอีกประมาณ 5,000 ล้านปี ดวงอาทิตย์จึงเป็นดาวฤกษ์ที่นักดาราศาสตร์ศึกษามากที่สุดเมื่อเทียบกับดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ

การยุบตัวของเนบิวลา เกิดจากแรงโน้มถ่วงของเนบิวลาเอง 
เมื่อแก๊สยุบตัวลง ความดันของแก๊ส จะสูงขึ้น ผลที่ตามมาคืออุณหภูมิของแก๊สจะสูงขึ้นด้วย ซึ่งเป็นสมบัติของแก๊สทุกชนิด


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 



 

 
 


 
 
 
 
 
 
 

ที่แก่นกลางของเนบิวลาที่ยุบตัวลงนี้ จะมีอุณหภูมิ สูงกว่าที่ขอบนอก เมื่ออุณหภูมิแก่นกลางสูงมากขึ้นเป็นหลายแสนองศาเซลเซียส เรียกช่วงนี้ว่า “ดาวฤกษ์ก่อนเกิด(Protostar)”



เมื่อแรงโน้มถ่วงดึงให้แก๊สยุบตัวลงไปอีก ความดัน ณ แก่นกลางสูงขึ้น และอุณหภูมิก็สูงขึ้น เป็น
15 ล้านเคลวิน ซึ่งเป็นอุณหภูมิสูงมากพอที่จะเกิดปฎิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ (thermonuclear reaction)หลอมนิวเคลียสไฮโดรเจนเป็นนิวเคลียสฮีเลียม เมื่อเกิดความ สมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงกับแรงดัน
ของแก๊สร้อนทำให้ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่สมบูรณ์

พลังงานของดวงอาทิตย์เกิดที่แก่นกลาง ซึ่งเป็นชั้นในสุดของดวงอาทิตย์ เป็นบริเวณที่มีอุณหภูมิและความดันสูงมาก ทำให้เกิดปฎิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่แก่นกลางดวงอาทิตย์ ซึ่งเกิดจากโปรตรอนหรือ นิวเคลียสของธาตุไฮโดรเจน 4 นิวเคลียส หลอมไปเป็นนิวเคลียสของธาตุฮีเลียม 1 นิวเคลียส พร้อมกับเกิดพลังงานจำนวนมหาศาล

  

   4 H ---------------> He +  พลังงาน

จากปฏิกิริยาพบว่า มีมวลสารส่วนหนึ่งหายไป มวลที่หายไปนั้นเปลี่ยนไปเป็นพลังงาน ซึ่งสามารถคำนวณได้จากสูตรความสัมพันธ์ระหว่างมวล (m) และพลังงาน (E) ของไอน์สไตน์

            



 
นักวิทยาศาสตร์คาดคะเนว่า ในอนาคตเมื่อธาตุไฮโดรเจนหมดที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงเหลือน้อย แรงโน้มถ่วงเนื่องจากมวลของดาวฤกษ์สูงกว่าแรงดัน ทำให้ดาวยุบตัวลง ส่งผลให้ แก่นกลางของดาวฤกษ์มีอุณหภูมิสูงขึ้นมากกว่าเดิมเป็น 100 ล้านเคลวิน จนเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมรวมนิวเคลียร์ของธาตุฮีเลียม เป็นนิวเคลียสของคาร์บอน ในขณะเดียวกันไฮโดรเจนที่อยู่รอบนอกแก่นฮีเลียม จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นตามไปด้วย เมื่ออุณหภูมิสูงถึง 15 ล้านเคลวิน จะเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมครั้งใหม่ ผลก็คือได้พลังงานออกมาอย่างมหาศาล

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 


ทำให้ดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่ขึ้นเป็น 100 เท่าของขนาดปัจจุบัน เมื่อผิวด้านนอกขยายตัว อุณหภูมิผิวจะลดลง สีจะเปลี่ยนจากสีเหลืองเป็นสีแดง ดวงอาทิตย์จึงกลายเป็นดาวฤกษ์สีแดงขนาดใหญ่มาก เรียกว่า ดาวยักษ์แดง(red giant)    เป็นช่วงที่พลังงานถูกปล่อยออกจากดวงอาทิตย์ในอัตราสูงมาก
ดวงอาทิตย์จึงมีช่วงชีวิตเป็นดาวยักษ์แดงค่อนข้างสั้น


ดาวยักษ์แดง






 

 
 

ที่แก่นกลางของดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ในสภาพของดาวยักษ์แดงในช่วงท้ายของชีวิตจะไม่เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่หลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนอีกต่อไป เพราะอุณหภูมิไม่สูงมากพอ ความดันจึงลดลง ดังนั้นในเวลาต่อมาแรงโน้มถ่วงจะทำให้แก่นกลางของดาวยักษ์แดงยุบตัวลง กลายเป็นดาวแคระขาว(White dwarf) ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์เพียง 13,000 กิโลเมตรหรือประมาณ 1 ใน100 ของดวงอาทิตย์ในปัจจุบัน

ดวงอาทิตย์ในสภาพของดาวแคระขาวจะส่องแสงสว่างไปได้อีกนานนับล้านปี โดยผลิตพลังงานจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมรวมนิวเคลียสของฮีเลียมครั้งใหม่ ณ ใจกลางซึ่งอุณหภูมิสูงขึ้นเพราะการยุบตัวลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง และจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมรวมนิวเคลียสธาตุไฮโดรเจนที่เกิดในชั้นรอบแก่นของดาวแคระขาว

ดวงอาทิตย์ในสภาพของดาวแคระขาวจะมีความสว่างน้อยลงตามลำดับ เพราะอุณหภูมิภายในจะเริ่มลดต่ำลงจนไม่เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ ในที่สุดก็จะหยุดส่องแสงสว่าง เป็นดาวแคระดำ (Black dwarf) เป็นก้อนมวลสารที่ไร้ชีวิต



ดาวแคระดำ(ถ่าน)



สมบัติของดาวฤกษ์

1. ความสว่างและอันดับความสว่าง

   ความสว่างของดาว (Brightness)คือ พลังงานแสงจากดาวที่ตกบนพื้นที่ 1 หน่วย พื้นที่ ในเวลา 1 วินาที

    ความสว่างของดาวที่สังเกตจากโลกของเราเรียกว่า ความสว่างปรากฏ ความสว่างของดาวฤกษ์

บอกได้จากตัวเลข ที่ไม่มีหน่วยที่เรียกว่า อันดับความสว่าง หรือ แมกนีจูด (Magnitude) ของดาว ดาวที่มีอันดับความสว่างต่างกัน 1 จะสว่าง มากกว่ากัน 2 เท่าครึ่ง โดยอันดับความสว่างที่เป็นบวกหรือตัวเลขมากๆ จะมีความสว่างน้อยกว่าดาว ที่มีอันดับความสว่าง เป็นลบหรือตัวเลขน้อยๆ เช่น ดาวฤกษ์ที่มีที่มีอันดับความสว่างเป็น -1 จะมีความสว่างมากกว่าดาวฤกษ์ที่มีอันดับความสว่าง 1

เราสามารถหาความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนระหว่างความสว่างปรากฏของดาวกับผลต่างของอันดับความสว่าง ได้ดังนี้

       

2.สีและอุณหภูมิของดาวฤกษ์

สีของดาวฤกษ์จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิพื้นผิวของดาวฤกษ์ กล่าวคือ ดาวที่มีอุณหภูมิพื้นผิวต่ำจะมีสีค่อนข้างแดง พวกที่มีอุณหภูมิ พื้นผิวสูงจะมีสีไปทางขาวหรือขาวแกมน้ำเงิน

      3.ระยะห่างของดาวฤกษ์


ดาวฤกษ์แต่ละระบบอยู่ห่างกันมาก เช่น ระบบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะที่สุด คือ แอลฟาเซนเทารี ซึ่งอยู่ห่าง 4.26 ปีแสง หรือ 40 ล้านล้านกิโลเมตร
  
  1 ปีแสง = 9.5ล้านล้านกิโลเมตร

  1 พาร์เซก(pc) = 3.26 ปีแสง

นักดาราศาสตร์วัดระยะห่างจากโลกถึงดาวฤกษ์ทำได้หลายวิธี วิธีหนึ่งที่สำคัญที่นิยมใช้หาคือ
แพรัลแลกซ์(parallax)

แพรัลแลกซ์(parallax) ทำได้ดังนี้ กำมือข้างใดข้างหนึ่ง เหยียดออกไปสุดแขน หลับตาข้างขวา ใช้ตาข้างซ้ายเล็งนิ้วหัวแม่มือให้ตรงกับวัตถุหรือตำแหน่งอ้างอิงที่อยู่ตรงกับนิ้วมือ(ดังรูป ก.) จากนั้นหลับตาข้างซ้าย ใช้ตาข้างขวาเล็งนิ้วหัวมือ จะเห็นนิ้วหัวแม่มือเคลื่อนที่ปรากฏไปทางซ้าย (ดังรูป ข.)

นำความรู้ทางคณิตศาสตร์มาใช้หาระยะห่างของดาวฤกษ์ โดยสร้างรูปสามเหลี่ยมที่มีฐานเป็น

เส้นผ่าศูนย์กลางวงโคจรของโลกโดยเฉลี่ย และ

       

  เนบิวลา แหล่งกำเนิดดาวฤกษ์

เนบิวลาไม่ใช่ดาวฤกษ์ แต่เป็นกลุ่มฝุ่นแก๊สขนาดใหญ่โตมาก เนบิวลาส่วนใหญ่เป็นเนบิวลาชนิดสว่าง 






ต้นกำเนิดของเนบิวลา

คือ สสารดั้งเดิมหลัง

บิกแบง และซากที่เหลือจากการระเบิดของ

ดาวฤกษ์

แก๊สและฝุ่นในเนบิวลาสว่างมีการเคลื่อนที่ 2 แบบ คือ
1. เคลื่อนที่เพื่อยุบตัวเข้ารวมกันเพื่อเกิดเป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่หรือ
    หลายดวง
2. และ เคลื่อนที่กระจายออกจากกัน

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

เนบิวลาที่มวลสารกำลังเคลื่อนที่กระจายออกจากกัน ซึ่งเกิดจากระเบิดของดาวฤกษ์

 

ยังมีเนบิวลาที่เป็นฝุ่นแก๊สขนาดใหญ่ จะบดแสงจากดาวฤกษ์ทำให้เราเห็นเป็นฝุ่นแก๊สสีดำ เรียกว่า เนบิวลามืด

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ใช้เวลายาวนานมาก นักดาราศาสตร์เข้าใจวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ รวมถึงการเกิดของระบบสุริยะของดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ บริวาร และโลกของเรา

ข้อมูลจากการศึกษาทำให้ทราบว่า ชีวิตของดาวฤกษ์และเนบิวลามีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันมาก


จบแล้ว..........ไปอ่านหนังสือเตรียมสอบดีกว่า ตู