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

ค้นพบแตนเบียนพันธุ์ใหม่ในฟอสซิลดักแด้

ค้นพบแตนเบียนพันธุ์ใหม่ในฟอสซิลดักแด้ ในฟอสซิลดักแด้แมลงวันโบราณจำนวน 1,510 ชิ้น ที่ถูกค้นพบในฝรั่งเศส ทีมนักวิทยาศาสตร์พบว่ามีอยู่ 55 ชิ้นที่ถูกรุกรานจากปรสิตที่ไม่ได้รับเชิญ มันคือแตนเบียนโบราณ แม่แตนเบียนจะฉีดไข่เข้าไปยังดักแด้ เมื่อลูกของมันเติบโตก็จะกินเจ้าบ้านเป็นอาหาร จากฟอสซิลเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์พบแตนเบียนถึง 4 สายพันธุ์ที่ไม่เคยถูกพบมาก่อน ทั้งนี้แตนเบียนอาจดูเป็นวายร้าย แต่นี่คือส่วนหนึ่งของวงจรชีวิตมันที่ต้องอาศัยอยู่ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตอื่น เพื่อเติบโต ทว่าแตกต่างจากปรสิตอื่นๆ ที่ทำให้เจ้าบ้านป่วยหรืออ่อนแอลง แตนเบียนฆ่าเจ้าบ้านเหล่านั้นทั้งหมด เพื่อความอยู่รอดของตน   อ่านเพิ่มเติม ครั้งแรกที่พบฟอสซิลลูกงูในก้อนอำพัน

โคอาลากินใบยูคาลิปตัสได้อย่างไร? โดยไม่ได้รับสารพิษ

ทีมนักวิจัยชั้นนำจากทั่วโลกร่วมกันวิเคราะห์ลำดับจีโนมของโคอาลา เพื่อช่วยแก้ไขปัญหาสุขภาพ และอนุรักษ์ประชากรของพวกมันไว้