ดาวฤกษ์ ดวงดาวที่ส่องสว่างอยู่เต็มนภาในยามราตรี กำเนิดมาจากอะไร

ดาวฤกษ์ : ดวงดาวที่ส่องประกายประดับนภาราตรี

เหล่าดวงดาวที่เปล่งประกายยามราตรี มีแสงส่องสว่างในตัวเอง ความงดงามของนภายามราตรี เราเรียกดวงดาวเหล่านั้นว่า ดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์ (Stars) คือวัตถุขนาดใหญ่ในอวกาศ ที่มีแสงสว่างและพลังงานในตัวเอง เป็นมวลก๊าซขนาดใหญ่ที่ให้กำเนิดอณูพื้นฐานในจักรวาล ทั้งการสร้างและส่งผ่านพลังงาน แสงสว่างและธาตุต่างๆ ไปในห้วงอวกาศ ดาวฤกษ์นั้นถือกำเนิดภายใต้การรวมตัวกันของกลุ่มก๊าซและฝุ่นขนาดใหญ่ในอวกาศ ที่เรียกว่า “หมอกเพลิง” หรือ “เนบิวลา” (Nebula)

เนบิวลาที่อยู่ใกล้โลกที่สุด คือ เฮลิกซ์ เนบิวลา (Helix Nebula) ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่กำลังเสื่อมถอยและใกล้สิ้นอายุขัย อยู่ห่างจากโลกราว 700 ปีแสง ดาวฤกษ์ในกาแล็กซี มีจำนวนมากกว่าพันล้านดวง ซึ่งปัจจุบันการนับจำนวนดวงดาวในจักรวาลยังเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ แต่นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่ามีดาวฤกษ์ราว 3 แสนล้านดวงในกาแล็กซีทางช้างเผือก (Milky Way Galaxy) ของเรา

เนบูลา, กำเนิดดวงดาว, ดาวฤกษ์
เนบูลา

การเกิดของดวงดาว

วิดีโอเรื่องราวของดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์ ถือกำเนิดขึ้นภายในกลุ่มก้อนก๊าซและฝุ่นผงขนาดใหญ่ในอวกาศ หรือเนบิวลา ซึ่งมีไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก ธาตุตั้งต้นของทุกสรรพสิ่งในจักรวาล การรวมตัวกันของกลุ่มก้อนก๊าซและฝุ่นผง เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างกันของสสาร

ตามกฎความโน้มถ่วงแห่งเอกภพ (Law of Universe) ทำให้เนบิวลามีขนาดใหญ่ขึ้นตามกาลเวลา มวลที่มากขึ้นและแรงดึงดูดที่มากขึ้น ก่อให้เกิดการหมุนวงของกลุ่มก๊าซและฝุ่นผงคล้ายจานหมุนขนาดใหญ่ จนเนบิวลาเกิดการยุบตัวลงเข้าสู่จุดศูนย์กลางจากแรงโน้มถ่วงของตัวมันเอง

ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ

การยุบตัวลงนั้น ส่งผลให้แรงดันภายในและอุณหภูมิของเนบิวลาเพิ่มสูงขึ้นตามกฎธรรมชาติของก๊าซ อุณหภูมิภายในของเนบิวลาจะสูงขึ้นถึง 1 แสน องศาเซลเซียส และก่อให้เกิดการเปลี่ยนรูปของก๊าซเป็นพลังงานและความร้อน เกิดการเปล่งแสง ส่งผลให้แก่นกลางของเนบิวลาเรืองแสง ซึ่งสถานภาพนี้ มีชื่อเรียกว่า “ดาวฤกษ์เกิดก่อน” (Protostar)

การยุบตัวของกลุ่มก๊าซยังไม่ยุติจนกว่าอุณหภูมิของแก่นกลางดาวจะสูงถึง 15 ล้าน องศาเซลเซียส ก่อให้เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่น (Thermonuclear Fusion) เกิดการหลอมนิวเคลียสของธาตุไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม เมื่อแรงดันภายในเนบิวลาสูงขึ้นจนสามารถต้านทานกับแรงโน้มถ่วงของตัวเองได้

การยุบตัวของกลุ่มก๊าซและฝุ่นจึงถึงคราวยุติลง ก่อให้เกิดสมดุลระหว่างแรงทั้งสอง ในสภาวะสมดุลนี้ ดาวฤกษ์จึงได้ถือก่อกำเนิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ ดังนั้น เนบิวลา จึงถือเป็นอาณาเขตของการให้กำเนิดดวงดาวหรือดาวฤกษ์ดวงใหม่ในจักรวาล

ชีวิตของดวงดาว

เมื่อดาวฤกษ์ถือกำเนิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ การต่อสู้กันของแรงโน้มถ่วงและแรงดันภายในยังคงเกิดขึ้นตลอดเวลา ดาวฤกษ์จะคงอยู่ได้เพราะสมดุลระหว่างแรงทั้งสองนี้ ช่วงชีวิตของความสมดุลที่ว่านี้ เรียกว่า “แถบกระบวนการหลัก” (Main sequence) จะคงอยู่ได้นานนับล้านๆ ปี ซึ่งถือเป็นช่วงเวลาที่ยาวนานที่สุดในชีวิตของดาวฤกษ์

ระบบสุริยะจักรวาล

การจำแนกดาวฤกษ์

มวลและอุณหภูมิของดาวฤกษ์ เป็นปัจจัยสำคัญในการแบ่งประเภทดวงดาว โดยดาวฤกษ์ถูกจำแนกตามสเปกตรัมของแสง ซึ่งแบ่งดาวฤกษ์ออกเป็น 7 ประเภท ได้แก่ O, B, A, F, G, K และ M โดยที่ O เป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุดและร้อนที่สุด อุณหภูมิของดาวสามารถสูงเกินกว่า 30,000 องศาเซลเซียส ขณะที่ M เป็นดาวฤกษ์มวลเล็กที่สุดและเย็นที่สุด อุณหภูมิของดาวนั้นต่ำกว่า 3,000 องศาเซลเซียส ซึ่งอุณหภูมิของดาวฤกษ์ ยังเป็นตัวกำหนดสีของดวงดาวอีกด้วย ดาวฤกษ์ที่ร้อนจัดจะมีสีขาว-ฟ้า ส่วนดาวฤกษ์ที่มีอุณหภูมิต่ำจะมีสีส้ม-แดง

ดาวฤกษ์, ขนาดของดาวฤกษ์
ภาพแสดงขนาดของดาวฤกษ์

ตารางจำแนกประเภทของดาวฤกษ์ตามอุณหภูมิ และสี

ประเภทดาวฤกษ์ อุณหภูมิ ( ºC ) สี
O มากกว่า 30,000 ฟ้า-น้ำเงิน
B ~ 20,000 ฟ้า-ขาว
A ~ 10,000 ขาว
F ~ 7,000 ขาว-เหลือง
G ~ 6,000 เหลือง
K ~ 5,000 ส้ม
M น้อยกว่า 3,000 แดง

ความสว่างของดวงดาวขึ้นอยู่กับพลังงานที่ดาวฤกษ์ดวงนั้น ปลดปล่อยออกมา หรือ ที่เรียกว่า “กำลังส่องสว่าง” (Luminosity) รวมถึงระยะห่างระหว่างดาวฤกษ์ดวงนั้นกับโลกของเรา ดวงอาทิตย์จัดอยู่ในประเภท G2 หรือ ดาวแคระเหลือง (Yellow Dwarf) ซึ่งยังอยู่ในช่วงหลักของชีวิตดาวฤกษ์ เหลือเวลาอีกกว่าพันล้านปี ก่อนเข้าสู่ช่วงสุดท้ายของชีวิต

จุดจบของดาวฤกษ์

การมีชีวิตอยู่ของดาวฤกษ์คือการเผาไหม้ตัวเอง ดังนั้นดาวฤกษ์มวลน้อยจึงมีชีวิตยาวนาน มีแสงสว่างน้อยจากการใช้เชื้อเพลิงเผาไหม้ในอัตราที่ต่ำกว่าดาวฤกษ์มวลมาก ซึ่งจะมีอายุขัยสั้น จากการเผาไหม้และปลดปล่อยพลังงานในอัตราสูงตลอดเวลา และเมื่อปริมาณไฮโดรเจนลดน้อยลง

การยุบตัวของดวงดาวจะเกิดขึ้นอีกครั้ง หลังสูญเสียสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงและแรงดันภายในของดวงดาว แก่นกลางของดาวจะมีอุณหภูมิสูงถึง 10 ล้าน องศาเซลเซียส เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นภายในแก่นดาว ขณะเดียวกันอุณหภูมิที่รอบนอกของดวงดาวจะสูงขึ้นเช่นเดียวกัน ไฮโดรเจนที่พื้นผิวรอบนอกจะถูกเผาไหม้ เกิดพลังงานมหาศาล ดาวฤกษ์จะเกิดการขยายตัว จนมีขนาดใหญ่กว่าเดิมหลายเท่า และมีแสงสว่างที่มากขึ้น จนในท้ายที่สุดผิวด้านนอกของดาวจะมีอุณหภูมิลดลงและกลายเป็นสีแดง ซึ่งนักดาราศาสตร์เรียกดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่นี้ว่า “ดาวยักษ์แดง” (Red giant)

ดาวยักษ์แดง, ดาวฤกษ์, กำเนิดดาวฤกษ์, ระบบสุริยะ
ภาพเปรียบเทียบขนาดดาวยักษ์แดงในแถบเคเปลอร์กับดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะจักรวาล

อย่างไรก็ตาม วาระสุดท้ายในชีวิตของดาวฤกษ์มีด้วยกัน 2 ลักษณะ ขึ้นอยู่กับมวลของดาวฤกษ์ดวงนั้น ดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กอย่างดวงอาทิตย์ของเราจะผ่านช่วงสุดท้ายของวงจรชีวิตอย่างสงบ หลังเข้าสู่ช่วงดาวยักษ์แดง ผิวนอกของดวงดาวจะเย็นลง และสูญเสียก๊าซรอบนอกจากการเผาไหม้ภายในแก่นดาวที่ยากขึ้นหลังไฮโดรเจนหมดไป ดาวฤกษ์จะมีมวลเล็กลงแต่หนาแน่นขึ้น หรือ ที่เรียกกันว่า “ดาวแคระขาว” (White Dwarf) ในบางกรณี ดาวแคระขาวจะดึงดูดเศษซากดาวใกล้เคียงมารวมตัวกันจนเกิดการระเบิดเล็กๆ (Nova) ดาวแคระขาวจะคงอยู่อีกหลายพันล้านปี จนไม่สามารถปลดปล่อยพลังงานได้อีก และกลายเป็น “ดาวแคระดำ” (Black Dwarf) หรือ ดาวฤกษ์ที่เย็นตัวลงและดับไป

ซูเปอร์โนวา, ดาวฤกษ์, ดาว, ระบบสุริยะ
ซูเปอร์โนวา

ส่วนดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก จุดจบของดวงดาวจะรุนแรงกว่ามากจากการระเบิดครั้งใหญ่ ที่เรียกว่า “มหานวดารา” หรือ “ซูเปอร์โนวา” (Supernova) เนื่องจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นในช่วงสุดท้ายที่ไฮโดรเจนหมดไป ธาตุหนักตัวต่อไปในดวงดาวจะถูกเผาไหม้แทนที่ เกิดการสร้างและทำลายธาตุต่างๆ เช่น ฮีเลียม คาร์บอน นีออน ออกซิเจน และซิลิคอน จนถึงแก่นดาวที่เป็นเหล็ก ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นที่เกิดขึ้นทำให้แก่นดาวถึงจุดวิกฤต อิเล็กตรอนจะรวมตัวกับโปรตรอนเป็นนิวตรอน การยุบตัวที่เกิดขึ้นทำให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานขนาดใหญ่ที่ระเบิดดวงดาวทั้งดวง

ดาวนิวตรอน, ดาวฤกษ์
ดาวนิวตรอน

ความร้อนจากการระเบิดก่อให้เกิดธาตุโลหะหนักกระจายไปทั่วทั้งจักรวาล เช่น ทองคำ (Ag) เงิน (Au) และยูเรเนียม (U) ซึ่งจะกลายเป็นสสารตั้งต้นให้การก่อกำเนิดดวงดาวรุ่นต่อๆ ไป จากการระเบิดจะเหลือเพียงแก่นดาวขนาดเล็กที่เรียกว่า “ดาวนิวตรอน” (Neutron Star)  อย่างไรก็ตาม ถ้ามวลของดาวมีขนาดใหญ่มากจนแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นทำให้แก่นดาวยุบตัวลงจนไม่สามารถหยุดยั้งได้อีก หลุมดำ (Black hole) จะถือกำเนิดขึ้น พร้อมสนามแรงโน้มถ่วงสูงที่แม้แต่แสงยังไม่สามารถหาทางหลบหนีออกมาได้

หลุมดำ, blackhole,
หลุมดำ

สืบค้นและเรียบเรียงโดย

คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


อ้างอิงข้อมูลจาก

nationalgeographic.com

องค์การ NASA 

Nationlal Astronomical Research Institute of Thailand (NARIT)

ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์

NASA Space place

เรื่องแนะนำ

ยลโฉมชุดอวกาศแห่งอนาคต

ยลโฉม ชุดอวกาศ แห่งอนาคต แฟชั่นใหม่จากอีลอน มัสก์ ชุดอวกาศ ล่าสุดจาก SpaceX ออกแบบได้อย่างน่าทึ่ง ภาพถ่ายของชุดอวกาศแบบใหม่นี้ถูกเผยแพร่ผ่านทางอินสตาแกรมของเขา เมื่อช่วงเช้าของวันพุธที่ 23 สิงหาคมที่ผ่านมา นับเป็นการเปิดตัวชุดอวกาศครั้งแรกโดย SpaceX ตัวชุดเห็นเฉพาะแค่ด้านบนจากเอวขึ้นไปเท่านั้น ออกแบบด้วยสีดำและสีขาว แตกต่างจากชุดอวกาศอันใหญ่โต เทอะทะ ที่เราคุ้นตากันจากนาซ่าโดยสิ้นเชิง ที่อวกาศ เมื่อปราศจากการปกป้องจากชั้นบรรยากาศของโลก ชุดอวกาศมีหน้าที่ควบคุมแรงดันและอุณหภูมิ ให้ออกซิเจน ตลอดจนปกป้องร่างกายมนุษย์จากรังสีต่างๆ และยังต้องเอื้อให้เคลื่อนไหวร่างกายและติดต่อสือสารได้อีกด้วย เมื่อถามมัสก์ว่ายากแค่ไหนกับการผนวกแฟชั่นและการใช้งานเข้าด้วยกัน เขาตอบว่ายากมาก แต่ในที่สุดแล้วแม้ชุดอวกาศรุ่นใหม่นี้จะดูมีความเป็นแฟชั่นสูง แต่ก็เพียบพร้อมไปด้วยคุณสมบัติทุกอย่างช่นที่ชุดอวกาศควรมี “และผ่านการทดสอบภายใต้แรงดันสูงแล้ว” เขากล่าว อย่างไรก็ตามชุดอวกาศที่ดูบอบบางนี้ไม่ได้ถูกใช้สำหรับการออกไปยังนอกอวกาศ แต่ชุดนี้จะช่วยปกป้องลูกเรือที่เดินทางไปกับยานสำรวจ ในกรณีที่ความดันเกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นภายในห้องโดยสาร ส่วนสำหรับนักบินระดับสูงเองก็จะสวมใส่ชุดที่คล้ายกัน เพื่อไม่ให้ร่างกายของเขาได้รับอันตรายจากแรงดันที่ลดลง มีแนวโน้มว่าชุดอวกาศรุ่นใหม่นี้จะถูกสวมใส่โดยนักบินอวกาศจาก SpaceX ที่มีเป้าหมายเดินทางไปยังสถานีอวกาศนานาชาติหรือไกลกว่านั้น บรรดาผู้ที่สนใจต่างรอคอยที่จะยลโฉมชุดอวกาศนี้ แผนงานเริ่มต้นตั้งแต่ปี 2015 และมัสก์เองก็กล่าวกับฝ่ายดีไซเนอร์และวิศวกรว่าตัวเขาต้องการให้ชุดนี้เป็น “ชุดที่เจ๋งที่สุด” ย้อนกลับไปเมื่อเดือนพฤษภาคม ปี 2016 มัสก์จ้าง โจส เฟอร์นานเดส นักออกแบบเครื่องแต่งกายประจำฮออลลีวูด ผู้อยู่เบื้องหลังเครื่องแต่งกายของภาพยนตร์ชื่อดังอย่าง Batman, The […]

ฮัดเช้ย! ขอน้ำมูกหน่อยนะ : นักวิทยาศาสตร์ใช้โดรนเก็บน้ำมูกวาฬ

10 กรกฎาคม 2017 –  ทีมนักวิทยาศาสตร์ใช้โดรนในการปฏิบัติภารกิจน่าทึ่งทางวิทยาศาสตร์ นั่นคือการเก็บตัวอย่างน้ำมูกวาฬ  ในน่านน้ำใกล้ช่องแคบเฟรเดอริก  รัฐอะแลสกา โดรนที่ได้รับการออกแบบเป็นพิเศษเรียกว่า “สน็อต-บอต” (snot-bot คำว่า snot แปลว่า น้ำมูก) เก็บตัวอย่างดีเอ็นเอจากวาฬหลังค่อมและถ่ายทอดภาพสดๆ ผ่านทาง National Geographic Earth Live เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบเห็นวาฬที่กำลังโผล่ขึ้นเหนือน้ำ พวกเขาจะปล่อยโดรนขึ้นไป เมื่อวาฬพ่นน้ำจากรูพ่น (blowhole) โดรนจะบินผ่านละอองน้ำในอากาศพร้อมกับตัวอย่างน้ำมูกหรือเสมหะของวาฬโดยอาศัยจานเพาะเชื้อที่ติดอยู่ด้านหลังโดรน  ตัวอย่างน้ำมูกที่ได้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาดีเอ็นเอของวาฬโดยไม่ไปรบกวนพวกมัน   อ่านเพิ่มเติม : ง่วงจัง ขอหลับหน่อย! มาดูกันสิว่า สัตว์อะไรหลับได้โดนใจที่สุด, ความอุดมสมบูรณ์ของระบบนิเวศที่หลบซ่อนตัวอยู่ใต้น้ำแข็งกรีนแลนด์

อังกฤษยกเลิกการใช้มาตรการ Herd Immunity

การสร้างภูมิคุ้มกันเป็นหลักการของการผลิตวัคซีน แต่อาจเป็นเรื่องยากสำหรับโคโรนาไวรัสสายพันธุ์ใหม่ ในขณะที่หลายประเทศทั่วโลกประกาศงดจัดกิจกรรมในสถานที่สาธารณะ เช่น โรงเรียน และสถานที่ที่มีคนชุมชนแออัด เพื่อยับยั้งการแพร่ระบาดโรคโควิด-19 แต่ประเทศอังกฤษกลับเอ่ยถึงมาตรการ Herd immunity ในช่วงแรก อังกฤษไม่ประกาศหยุดกิจกรรมการรวมตัวของผู้คน หรือมาตรการรักษาระยะห่างทางสังคม (Social distancing) ส่งผลให้เกิดความกังวลต่อวงการแพทย์ว่า ทางการจะปล่อยให้การแพร่ระบาดของเชื้อกระจายออกไป แทนที่จะควบคุมการแพร่ระบาดให้อยู่ในวงกำจัด กลยุทธ์ “Herd immunity” หรือ ภูมิคุ้มกันระดับชุมชน คือ “วิธีการสร้างภูมิต้านทานเชื้อโรค โดยปล่อยให้ประชากรกลุ่มหนึ่งติดเชื้อ และสร้างภูมิคุ้มกันขึ้นมาได้เอง” แพทริก วอลแลนซ์ ที่ปรึกษาด้านวิทยาศาสตร์ของรัฐบาล กล่าวกับสำนักข่าว สกายนิวส์ เมื่อวันที่ 13 มีนาคม ที่ผ่านมา ถ้าความเสี่ยงของโควิด-19 ไม่สูงมาก มันมีความเป็นไปได้ที่จะนำหลักการภูมิคุ้มกันระดับชุมชนมาใช้ โดยใช้หลักการติดเชื้อแบบสุ่มในกลุ่มประชากร อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานแสดงให้เห็นว่า ปรากฏการณ์ดังกล่าวจำเป็นต้องใช้ระบบสาธารณสุขที่ดี การดูแลแบบเฉพาะเจาะจง และทรัพยาการทางการแพทย์ที่เพียงพอ เพื่อให้ผ่านจุดสูงสุดของการระบาดไปได้ หลังจากมีแถลงการณ์เกี่ยวกับเรื่องนี้ออกมาจากรัฐบาล อิมพีเรียลคอลเลจลอนดอนออกมาแสดงความเห็นว่า โรงพยาบาลต้องรองรับจำนวนผู้ป่วยสูงมาก และต้องเผชิญกับสถานการณ์ที่เลวร้าย รัฐบาลอังกฤษจึงมีท่าทีเปลี่ยนไป ออกประกาศใช้มาตรการรักษาระยะห่างทางสังคม (Social distancing) เมื่อวันจันทร์ที่ […]