ดาวฤกษ์ จากการยุบตัวของเมฆระหว่างดวงดาวในอวกาศ สู่ก้อนพลาสขนาดใหญ่ที่ส่องแสงสว่าง และกลางเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานของกาแล็กซี

จุดกำเนิดดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์ คือหนึ่งในดาวที่มีความสำคัญใน จักรวาล หรือ เอกภพ เกิดจากการหดตัวของเมฆและฝุ่นแก๊สระหว่างดวงดาว (interstellar dust) โดยเมื่อกลุ่มแก๊สเหล่านี้หดตัวและสะสมมวลมากพอก็จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวส์ชันกลายเป็นดาวฤกษ์

กระบวนการของการก่อตัวของ ดาวฤกษ์ เกิดจากเมฆโมเลกุลที่ยุบตัวโดยมีไฮโดรเจนเป็นส่วนประกอบหลัก รวมไปถึงฮีเลียม และธาตุอื่นที่หนักกว่าอีกจำนวนหนึ่ง เมื่อแก่นของดาวฤกษ์มีความหนาแน่นมากเพียงพอ ไฮโดรเจนบางส่วนจะถูกเปลี่ยนเป็นฮีเลียมผ่านกระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชั่นอย่างต่อเนื่อง ส่วนภายในที่เหลือของดาวฤกษ์จะนำพลังงานออกจากแก่นผ่านทางกระบวนการแผ่รังสีและการพาความร้อนประกอบกัน ความดันภายในของดาวฤกษ์ป้องกันมิให้มันยุบตัวต่อไปจากแรงโน้มถ่วงของตัวมันเอง

เมื่อเชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่แก่นของดาวหมด ดาวฤกษ์ที่มีมวลอย่างน้อย 0.4 เท่าของดวงอาทิตย์ จะพองตัวออกจนกลายเป็นดาวยักษ์แดง ซึ่งในบางกรณี ดาวเหล่านี้จะหลอมธาตุที่หนักกว่าที่แก่นหรือในเปลือกรอบแก่นของดาว จากนั้น ดาวยักษ์แดงจะวิวัฒนาการไปสู่รูปแบบเสื่อม มีการรีไซเคิลบางส่วนของสสารไปสู่สสารระหว่างดาว สสารเหล่านี้จะก่อให้เกิดดาวฤกษ์รุ่นใหม่ที่มีอัตราส่วนของธาตุหนักที่สูงกว่า

ดาวฤกษ์ อยู่รวมกันเป็นกลุ่มในกาแล็กซี กาแล็กซีทั้งหมดอยู่ในเอกภพ ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดคือ ดวงอาทิตย์ ซึ่งอยู่ห่างเป็นระยะทางประมาณ 150,000,000 กิโลกเมตร ดาวฤกษ์ในระบบสุริยะที่เรารู้จักคือ ดวงอาทิตย์นั่นเอง ดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ที่ใกล้โลกที่สุดที่มองเห็นได้ในทุกๆวัน เป็นดาวที่สำคัญที่สุด คือต้นกำเนิดและสิ่งที่ค้ำจุนโลก

สำหรับดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ชนิด G2V อยู่ห่างจากโลกเรา 8.317 นาทีแสงหรือเท่ากับ 0.0000158 ปีแสง มีดาวเคราะห์เป็นบริวารเป็นจำนวน 8 ดวงคือดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน

ดาวฤกษ์ในดาราจักรและทางช้างเผือก

ในดาราจักรชนิดก้นหอยเหมือนอย่างทางช้างเผือกนี้มีดาวฤกษ์ ซากดาวฤกษ์ สสารระหว่างดาว และฝุ่นมากมาย แก๊สส่วนที่เหลืออยู่โดยมากเป็นฮีเลียม สสารนี้มีองค์ประกอบเคมีล้วนไปด้วยธาตุหนักที่ถูกสร้างขึ้นจากดวงดาวหลังจากที่มันผ่านพ้นจุดจบในแถบลำดับหลัก ส่วนที่มีความหนาแน่นสูงกว่าส่วนอื่นๆ ในสสารระหว่างดาว จะรวมตัวกันเป็นกลุ่มเมฆ หรือ เนบิวลา อันเป็นบริเวณที่ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้น

ส่วนดาราจักรชนิดรีจะสูญเสียส่วนประกอบที่เย็นภายในสสารระหว่างดาวไปเป็นเวลานานนับพันล้านปีแล้ว ทำให้ดาราจักรเหล่านั้นไม่อาจมีกลุ่มเมฆเนบิวลาได้นอกจากจะไปรวมตัวเข้ากับดาราจักรอื่น ภายในเนบิวลาที่หนาแน่นมากๆ นี้เองเป็นที่ซึ่งดาวฤกษ์ถือกำเนิดขึ้น ไฮโดรเจนจำนวนมากอยู่ในรูปแบบโมเลกุล

ดังนั้น เมฆเนบิวลาเหล่านี้จึงถูกเรียกว่า เมฆโมเลกุล เมฆที่ใหญ่มากๆ เรียกว่า เมฆโมเลกุลยักษ์ ซึ่งมีความหนาแน่นประมาณ 100 อนุภาคต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เส้นผ่านศูนย์กลางราว 100 ปีแสง มวลขนาด 6 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ มวลประมารครึ่งหนึ่งของมวลในดาราจักรทั้งหมดพบอยู่ในเมฆโมเลกุลเหล่านี้ ในทางช้างเผือกมีเมฆโมเลกุลอยู่ประมาณ 6,000 กลุ่ม มวลรวมมากกว่า 100,000 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ เนบิวลาที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ของเราที่สุดซึ่งมีดาวฤกษ์ขนาดใหญ่กำลังก่อตัวอยู่คือ เนบิวลานายพราน

วิวัฒนาการของดาวฤกษ์

หลังผ่านกระบวนการการยุบตัวของเนบิวลา ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย มีแสงสว่างไม่มาก ใช้เชื้อเพลิงน้อย จึงมีช่วงชีวิตที่ยาว และจบชีวิตด้วยการไม่ระเบิด อาทิ ดวงอาทิตย์จะจบชีวิตลงด้วยการเป็นดาวแคระขาว ซึ่งดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่มีมวลมาก มีแสงสว่างมาก จะใช้เชื้อเพลิงอย่างสิ้นเปลืองในอัตราที่สูงมาก จึงมีช่วงชีวิตที่สั้นกว่า และจบชีวิตด้วยการระเบิดอย่างรุนแรง ที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา

ดาวฤกษ์ที่กำเนิดจากดาวฤกษ์ก่อนเกิด ที่มีมวลขนาดเดียวกัน จะมีการวิวัฒนาการเหมือนกัน เช่น ดาวฤกษ์ที่มีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ จะมีช่วงชีวิต และการเปลี่ยนแปลงแบบเดียวกับดวงอาทิตย์

จุดจบดาวฤกษ์

จุดจบของดาวฤกษ์ ที่มีมวลตั้งต้นมากกว่า 9 เท่าของดวงอาทิตย์เป็น การระเบิดที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา แรงโน้มถ่วงจะทำให้ดาวยุบตัวลง กลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ การระเบิดนี้สามารถทำให้เกิดธาตุชนิดต่างๆ เช่น ดีบุก ตะกั่ว ยูเรเนียม ทองคำได้ โดยหลังจากการระเบิด ธาตุเหล่านี้จะกระจายออกสู่อวกาศ กลายเป็นส่วนประกอบของเนบิวลารุ่นใหม่

อย่างไรก็ตาม ดาวที่มีมวลมากมีช่วงชีวิตสั้นกว่าดาวที่มวลน้อย เนื่องจากปฏิกิริยาฟิวชันที่รุนแรงเผาไหม้เชื้อเพลิงภายในดาวอย่างรวดเร็ว นักดาราศาสตร์จำแนกประเภทจุดจบของดาวฤกษ์ 4 รูปแบบดังนี้

1. ดาวที่มีมวลตั้งต้นน้อยกว่า 2 เท่าของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์แดง แล้วจบชีวิตเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์และดาวแคระขาวคาร์บอน
2. ดาวที่มีมวลตั้งต้น 2 – 8 เท่าของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์แดง แล้วจบชีวิตเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์และดาวแคระขาวออกซิเจน
3. ดาวที่มีมวลตั้งต้นมากกว่า 8 เท่า แต่น้อยกว่า 18 เท่าของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์ใหญ่สีแดง แล้วจบชีวิตเป็นซูเปอร์โนวา และดาวนิวตรอน
4. ดาวที่มีมวลตั้งต้นมากกว่า 18 เท่า ของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์ใหญ่สีแดง แล้วจบชีวิตเป็นซูเปอร์โนวา และหลุมดำ

ด้านระบบสุริยะเกิดจากเนบิวลารุ่นใหม่ ซึ่งเกิดจากการระเบิดของดาวยักษ์ในยุคก่อน จึงสามารถค้นพบธาตุดังกล่าวในดวงอาทิตย์ และดาวบริวารของดวงอาทิตย์ รวมถึงโลกที่เป็นที่อยู่อาศัยของมนุษย์และสิ่งมีชีวิต ซึ่งก็เป็นหนึ่งในดาวบริวารของดวงอาทิตย์เช่นกัน ดังนั้น เนบิวลา ดาวฤกษ์ การระเบิดของดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ โลกของเรา และสิ่งมีชีวิตบนโลก จึงมีความสัมพันธ์กัน

ความลับที่ซ่อนอยู่ในดาวฤกษ์และกลุ่มดาวเคราะห์

ดวงอาทิตย์คือดาวฤกษ์ที่นักดาราศาสตร์นิยมศึกษา เนื่องจากอยู่ใกล้โลกมากที่สุด ดวงอาทิตย์เกิดจากการยุบรวมตัว ทำให้ความดันของเนบิวลาเพิ่มขึ้น ส่งผลให้อุณหภูมิภายในเนบิวลาสูงขึ้นด้วย เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นมาก เนบิวลาจะกลายเป็นดวงอาทิตย์ก่อนเกิด เมื่อแรงโน้มถ่วงมากกว่าแรงดัน ดวงอาทิตย์ก่อนเกิดจึงยุบตัวลงต่อ อุณหภูมิสูงมากขึ้น ทำให้เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่แก่น และเป็นแหล่งพลังงานของดวงอาทิตย์ก่อนเกิด ซี่งกลายเป็นดวงอาทิตย์ในท้ายที่สุด

ล่าสุด เมื่อเดือนมีนาคม 2024 ที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์จาก Massachusetts Institute of Technology และ University of New Mexico ตรวจพบ 2 ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะขนาดใกล้เคียงดาวเสาร์ ในวงโคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ TOI-4600 แสดงให้เห็นความหลากหลายของระบบดาวต่างๆ ในเอกภพ

กล้อง TESS ที่บันทึกข้อมูลแสงของดาวฤกษ์ดวงต่างๆ บนฟ้าไกล เพื่อให้นักดาราศาสตร์สามารถมองดูการหรี่แสงของดาวฤกษ์ ขณะมีดาวเคราะห์ขนาดเล็กโคจรตัดผ่านหน้า เรียกว่าวิธีการ Transit ซึ่งเป็นหนึ่งในเทคนิคสำคัญที่นักดาราศาสตร์ใช้ในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ซึ่ง 74.4% ของดาวเคราะห์ราว 5,500 ดวงที่ได้รับการยืนยันในปัจจุบันถูกพบจากวิธีการ Transit มีรายละเอียดคือ

•  ดาว TOI-4600 c มีขนาดใกล้เคียงดาวเสาร์ อยู่ห่างจากโลก 815 ปีแสง และใช้เวลาประมาณ 482.82 วัน เพื่อโคจรรอบดาวฤกษ์หนึ่งรอบ 8nvดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มีคาบการโคจรยาวนานที่สุดเท่าที่เคยถูกตรวจพบจากกล้อง TESS และยังมีอุณหภูมิ -78 องศาเซลเซียส หรือเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ที่หนาวเหน็บที่สุดจากการค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์ TESS
• ดาว TOI-4600 b มีขนาดใหญ่กว่าดาวเนปจูนเล็กน้อย ในวงโคจรที่ใช้เวลา 83 วัน และมีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 76.6 องศาเซลเซียส โดยนักดาราศาสตร์ค่อนข้างประหลาดใจที่ได้ตรวจพบดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์สองดวงในระบบดาวเดียวกัน

อนึ่ง จากข้อมูลดาราศาสตร์ทั้งหมด ไม่มีระบบดาวไหนคล้ายกับระบบสุริยะ การศึกษาการก่อตัวของดาวเคราะห์เพิ่มเติมจากระบบดาวแห่งนี้ เพื่อดูว่าระบบดาวแต่ละแห่งมีความแตกต่างกันอย่างไร และมีอะไรอีกไหมที่ยังไม่ทราบในปัจจุบัน ตอนนี้นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์ที่อยู่นอกระบบสุริยะแล้วไม่น้อยกว่า 5,595 ดวง มีอีกประมาณ 10,146 ดวงที่ยังรอการตรวจสอบข้อมูลเพิ่มเติม

ขณะที่การศึกษาดาวฤกษ์ให้ละเอียดลึกซึ้งมากขึ้น ก็อาจนำไปสู่การไขความลับเรื่องการกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลกและประโยชน์ของดาวที่มีแสงสว่างในตัวเองต่อมนุษย์ รวมถึงเอกภพแห่งนี้

สืบค้นและเรียบเรียง สิทธิโชติ สุภาวรรณ์

ภาพจาก NASA

ข้อมูลอ้างอิง

https://www.trueplookpanya.com/learning/detail/34144

https://bit.ly/lesabiz

อ่านเพิ่มเติม : ไขปริศนา การเกิดดาวฤกษ์ กลุ่มแรกของจักรวาล