Download
1 / 81
1.09k likes | 1.79k Views
ดาวฤกษ์ ( STARS ). ดาวฤกษ์ อยู่เป็นระบบใหญ่ หรืออาณาจักรดาวฤกษ์ (ดาราจักร)ที่เรียกว่า กาแล็กซี ( GALAXY ) ซึ่งแต่ละกาแล็กซี มีดาวฤกษ์เป็นแสนล้านดวง.
E N D
ดาวฤกษ์ อยู่เป็นระบบใหญ่ หรืออาณาจักรดาวฤกษ์ (ดาราจักร)ที่เรียกว่า กาแล็กซี ( GALAXY) ซึ่งแต่ละกาแล็กซี มีดาวฤกษ์เป็นแสนล้านดวง
ในกาแล็กซีทางช้างเผือก ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ เนื่องจากดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ร้อยละ 80 มีขนาดเล็กกว่าดวงอาทิตย์ แต่บรรดาดาวฤกษ์ที่เราเห็นแสงสว่างด้วยตาเปล่าเกือบทั้งหมดมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์มาก ๆมักจะมีธาตุที่มีนิวเคลียสขนาดใหญ่
ดาวพรอกซิมา เซนเทารี ในระบบดาวแอลฟาเซนเทารี เป็น ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะมากที่สุด
ลักษณะดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์มีลักษณะเป็นทรงกลมใหญ่ของแก๊สร้อน มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็น ธาตุไฮโดรเจน ผลิตพลังงานด้วยปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์แบบฟิวชัน
เมื่อเนบิวลา มีก๊าซไฮโดรเจน มากขึ้นก็จะเริ่มหดตัว เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่ดึงดูดก๊าซให้มารวมตัวเข้าด้วยกัน เมื่อก๊าซอัดแน่น ในใจกลางมากขึ้น อะตอมของก๊าซไฮโดรเจนเบียดเสียดกันมากขึ้นเกิดเป็นความร้อนแล้วเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ขึ้นที่ ใจกลางเนบิวลา ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ว่าก็คือ นิวเคลียร์ฟิวชั่น Fusion Nuclear Reaction
ดาวฤกษ์ (STARS) นิวเคลียร์ฟิวชั่น NuclearFusion เป็นการรวมเอาธาตุเบาให้เป็นธาตุหนัก อย่างเช่น รวมอะตอมของไฮโดรเจน 4 อะตอม ให้เป็นอะตอมของฮีเลียม 1 อะตอม แล้วคายพลังงานความร้อนออกมาด้วย ตามสมการสูตรความสัมพันธ์ระหว่างมวล(m) และพลังงาน(E)ของไอน์สไตน์ E=mc2
ดาวฤกษ์ทุกดวงมีลักษณะที่เหมือนกัน 2 อย่าง คือ 1. มีพลังงาน ในตัวเอง 2. เป็นแหล่งกำเนิดของธาตุต่าง ๆ เช่น ธาตุฮีเลียม ลิเทียมเบริเลียม
ความแตกต่างของ ดาวฤกษ์บนท้องฟ้า ดาวฤกษ์บนท้องฟ้าจะมีความแตกต่างกันในเรื่องมวลอุณหภูมิผิวสีอายุองค์ประกอบทางเคมีขนาดระยะห่างความสว่าง และ ระบบดาว
วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์เกิดจากการยุบรวมตัวของเนบิวลา หรืออาจกล่าวได้ว่าเนบิวลาเป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์ทุกประเภท การยุบตัวของเนบิวลา เกิดจากแรงโน้มถ่วงของเนบิวลา เมื่อแก๊สยุบตัวลง ความดันของแก๊สจะสูงขึ้น อุณหภูมิของแก๊สจะสูงขึ้นด้วย เมื่ออุณหภูมิแก่นกลาง สูงมากขึ้น หลายแสนองศาเซลเซียส เรียกช่วงนี้ว่า ดาวฤกษ์ก่อนเกิด (protostar)
เมื่อแรงโน้มถ่วงดึงแก๊สให้ยุบตัวลงไปอีก ความดัน ที่แก่นกลางสูงขึ้น และอุณหภูมิ สูงขึ้น เป็น15 ล้านเคลวิน ทำให้เกิดปฎิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์(Thermonuclear reaction) หลอมรวมนิวเคลียสของไฮโดรเจน ให้เป็นนิวเคลียสฮีเลียม เมื่อเกิดความสมดุล ระหว่างแรงโน้มถ่วง กับแรงดันแก๊สร้อน ทำให้ดวงอาทิตย์ เป็นดาวฤกษ์ ที่สมบูรณ์
ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เช่น ดวงอาทิตย์ จะใช้เชื้อเพลิงในการเผาไหม้น้อยมีผลทำให้ช่วงชีวิตของดาวฤกษ์ยาว และจบชีวิตลงด้วยการไม่ระเบิด ดาวฤกษ์ที่จบชีวิตโดยการไม่ระเบิดจะกลายเป็น ดาวแคระขาว และเป็นดาวแคระดำในที่สุด
องค์ประกอบของดวงอาทิตย์ - ไฮโดรเจนร้อยละ 70 - ฮีเลียมร้อยละ 28 - ธาตุอื่นๆ เช่น โลหะร้อยละ 2 - มีอายุประมาณ หมื่นล้านปี ถือกำเนิดมาแล้ว 5 พันล้านปี - ใช้อะตอมของไฮโดรเจน ประมาณวินาทีละ 630 ล้านตัน และจะให้พลังงานเช่นนี้ไปอีก 5 พันล้านปีส่วนดาวซีรีอุส ในกลุ่มดาวสุนัขใหญ่ (Canis Major) ซึ่งมีความสุกสว่างที่สุดในท้องฟ้า จะมีอายุสั้นเพียง ไม่กี่ล้านปีเท่านั้น
- สำหรับดวงอาทิตย์จัดอยู่ในพวก ดาวขนาดเล็ก ที่เรียกว่า ดาวแคระ มีสีเหลือง - เมื่ออายุของดาวฤกษ์ผ่านไปราวครึ่งชีวิต ก็จะใช้ไฮโดรเจน จนหมด ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ก็จะหยุด แรงนิวเคลียร์ที่จะต่อต้านแรงโน้มถ่วงก็จะไม่มี ดาวฤกษ์ก็จะเริ่มหดตัวลง
สำหรับดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์ ของเรา การหดตัวจะมีขึ้นไปเรื่อยไม่เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ขั้นที่ 2เพราะดาวฤกษ์มีมวลน้อยเกินไป ดาวฤกษ์จะหดตัวและ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ก็จะค่อยหมดไปที่ละน้อย จะในที่สุดกลายเป็น ดาวแคระน้ำตาลBrown dwarf และดับลงกลายเป็นดาวแคระดำBlack dwarf
สำหรับดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่ตั้งแต่ขนาดดวงอาทิตย์ขึ้นไป การหดตัวจะทำให้เกิด ความร้อนจุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ ที่ผิวรอบนอกแกนกลางดาวฤกษ์ ทำให้ผิวของดาวฤกษ์ขยายตัวออก และผลักแกนกลางที่อุดมไปด้วย ฮีเลียม อัดแน่น เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ ขั้นที่สองที่มี ฮีเลียม เป็นเชื้อเพลิง ด้วยขบวนการหลอมฮีเลียมให้เป็นธาตุหนักอื่นๆ อีก คือ คาร์บอน และ ออกซิเจน
ระหว่างช่วงเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ขั้นที่สองนี้ จะมีแรงนิวเคลียร์ถึงสองที่คือที่แกนกลาง และผิวรอบนอกแกนกลาง ทำให้ดาวฤกษ์จะเริ่มพองตัวใหญ่ขึ้นหลายร้อยเท่ากลายเป็นดาวยักษ์ที่มีอุณหภูมิผิวดาวไม่สูงนักคือราว 4,500 องศาเซลเซียส เราเรียกว่าดาวยักษ์แดงซึ่งจะขยายใหญ่เลยเส้นทางโคจรของดาวศุกร์ออกไป กำลังส่องสว่างกว่าดวงอาทิตย์ปัจจุบันถึง 1,000 เท่าระหว่างนี้แรงนิวเคลียร์ที่มีอยู่ในดาวฤกษ์มีถึงสองที่ คือชั้นที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง กับ ชั้นที่ใช้ฮีเลียมเป็นเชื้อเพลิง ทำให้สภาพของดาวฤกษ์ไม่คงที่ มีการหดตัวและขยายตัว สลับกันตลอดเวลา มีลักษณะเป็นดาวแปรแสง
เมื่อดวงอาทิตย์กลายเป็นดาวยักษ์แดง ดาวพุธ ดาวศุกร์ และโลกจะถูกดวงอาทิตย์กลืนกินหมดสิ้น ดาวยักษ์แดงจะวิวัฒนาการต่อไปใจกลางจะร้อนจัดยิ่งขึ้นจนเกิด ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ฮีเลียมซึ่งเป็นแหล่งพลังงานใหม่ ฮีเลียมจะหลอมรวมเป็นคาร์บอน ที่แกนกลางและพร้อมกันนั้นรอบแกนกลางออกไปจะเกิดการหลอมรวมฮีเลียมกับไฮโดรเจน ในช่วงนั้นดวงอาทิตย์จะขยายขนาดใหญ่ยิ่งขึ้นกว่าดาวยักษ์แดงเป็น 400 เท่าของดวงอาทิตย์ปัจจุบัน ความสว่างจะเป็น 10,000 เท่า
ในช่วงนั้นดวงอาทิตย์จะมีขนาดใหญ่ เกินแรงโน้มถ่วงภายใน ที่จะยึดเหนี่ยวรูปทรงไว้ได้ผิวชั้นนอกจะหลุดสู่อวกาศ กลายเป็นสสารระหว่างดาว คือ แก๊สและฝุ่นธุลี สสารผิวด้านในถัดมาก็จะถูกพ่นกระจายออกไปพร้อมกับรอบนอกของแกนกลางบางส่วน มวลสารจะรวมตัวกันเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ เทหฟากฟ้า สว่างเรือง แกนกลางที่ยังคงสภาพอยู่ จะกลายเป็น ดาวแคระขาว (White Dwarf) ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 13,000 กิโลเมตร หรือประมาณ 1 ใน 100 ของดวงอาทิตย์ขนาดเดิม
ดาวแคระขาว (White Dwarf)เป็นดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กมาก เกิดจากการยุบตัว มีความหนาแน่นสูงมาก จากนั้นสีจะค่อยๆ จางลงจากสีเหลือง และสีแดงในที่สุดและกลายเป็นดาวฤกษ์ที่หมดพลังไม่มีปฏิกิริยานิวเคลียร์ จากนั้นจะค่อยๆยุบตัวและมีขนาดเล็กลง จนใกล้วาระสุดท้ายของวิวัฒนาการ ดาวแคระขาว จะค่อยๆ เย็นตัวลง หรี่แสงลงจนดับแสงเป็นก้อนถ่านดำ เรียกว่า ดาวแคระดำ (black dwarf)ซึ่งเป็นซากตายของดาวฤกษ์นั่นเอง
วิวัฒนาการของดวงอาทิตย์วิวัฒนาการของดวงอาทิตย์
ดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก ดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก จะใช้เชื้อเพลิงในการเผาไหม้มาก มีผลทำให้ช่วงชีวิตของดาวฤกษ์สั้น และจบชีวิตลง ด้วย การระเบิดอย่างรุนแรง ที่เรียกว่า ซูปเปอร์โนวา การเกิดซูปเปอร์โนวา จะมีแรงโน้มถ่วงทำให้ดาวยุบตัวลงกลายเป็นดาวนิวตรอน(ถ้าดาวฤกษ์มีมวลมาก) หรือกลายเป็นหลุมดำ (ถ้าดาวฤกษ์มีมวลมากมาก)ในขณะเดียวกันก็มีแรงสะท้อนที่ทำให้ส่วนภายนอกของดาวระเบิดเกิดธาตุหนักต่าง ๆ
ดาวยักษ์ใหญ่มีมวลสารมาก ดาวฤกษ์ที่มีมวลสารมากกว่าดวงอาทิตย์ มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาวกว่าดวงอาทิตย์ 10 เท่าถึง 100 เท่า มีความสว่างมากกว่าดวงอาทิตย์ 10 ล้านเท่าถึง 1,000 ล้านเท่า เรียกว่า ดาวยักษ์ใหญ่ วาระสุดท้ายของดาวยักษ์ใหญ่นี้จะเกิดระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ทำลายตัวเอง ที่เรียกว่า ซุปเปอร์โนวา
ภาพแสดง วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลสารต่างๆ กัน
ความสว่าง และอันดับความสว่าง ของดาวฤกษ์ เมื่อเราดูดาวจากโลกจะเห็นดาวแต่ละดวงมีความสว่างต่างๆ กัน ความสว่างที่เห็นนั้นไม่ใช่ความสว่างที่แท้จริง บางดวงที่สว่างมากแต่อยู่ไกลจะปรากฏแสงริบหรี่ได้ ความสว่างของดาวที่สังเกตจากโลกของเราเรียกว่า ความสว่างปรากฏ
ความสว่างของดาวฤกษ์บอกได้จากตัวเลขที่เรียกว่า อันดับความสว่าง (โชติมาตร) หรือ แมกนิจูด (Magnitude)ของดาว ดาวที่มีอันดับความสว่างต่างกัน1 จะสว่างมากกว่ากัน 2 เท่าครึ่ง โดยอันดับความสว่างที่เป็นบวกหรือตัวเลขมากๆ จะมีความสว่างน้อยกว่าดาวที่มีอันดับความสว่างเป็นลบหรือตัวเลขน้อยๆเช่น ดาวฤกษ์ที่มีอันดับความสว่างเป็น -1 จะมีความสว่างมากกว่าดาวฤกษ์ที่มีอันดับความสว่าง 1
ตาราง แสดงอันดับความสว่างของดาวดาวบนท้องฟ้า
ตาราง แสดงอันดับความสว่างของดาวดาวบนท้องฟ้า
ตาราง แสดงอันดับความสว่างของดาวดาวบนท้องฟ้า
ความสว่าง(brightness) ความสว่างของดาวฤกษ์เป็นพลังงานแสงจากดาวฤกษ์ดวงนั้นใน 1 วินาทีต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ความสว่างที่มีหน่วยเป็นหน่วยของพลังงาน แต่อันดับความสว่าง ไม่มีหน่วย
อันดับความสว่างของดวงดาวอันดับความสว่างของดวงดาว อันดับความสว่างของดวงดาวแบ่งเป็น 2 ประเภทคือ 1.อันดับความสว่างปรากฏ 2.อันดับความสว่างที่แท้จริง อันดับความสว่างที่แท้จริงของดาวเป็นอันดับความสว่างปรากฏ เมื่อดาวอยู่ห่างจากโลก 10 พาร์เสค หรือ 32.61 ปีแสง (parsec ย่อมาจาก parallax of one second)
สีและอุณหภูมิของดาวฤกษ์สีและอุณหภูมิของดาวฤกษ์ สีของดาวฤกษ์ จะขึ้นอยู่กับ อุณหภูมิพื้นผิวของดาวฤกษ์นั้น กล่าวคือ ดาวที่มีอุณหภูมิพื้นผิวต่ำจะมีสีค่อนข้างแดง พวกที่มีอุณหภูมิสูงจะมีสีไปทางขาวหรือขาวแกมน้ำเงิน
ระยะห่างของดาวฤกษ์ (Distance Of the Stars) การวัดระยะห่างของดาวฤกษ์ในอดีตนั้นเราคิดกันว่าดาวฤกษ์นั้นคงจะอยู่ไกลแสนไกลจนไม่สามารถวัดได้ จนกระทั่งปี ค.ศ.1838 F.W.Bessel ได้คิดวิธีวัดระยะทางของดวงดาวขึ้นเป็นครั้งแรกด้วยวิธีแพรัลแลกซ์ Parallax กับดาวฤกษ์ชื่อว่า 61cygni ในขณะเดียวกัน T.henderson ก็ใช้วิธีเดียวกันวัดระยะดาว Alpha centauri และ F.struve วัดระยะทางของดาวเวก้า
แพรัลแลกซ์ตรีโกณมิติ วิธีแพรัลแลกซ์ (Parallax) ใช้หลักของการเปลี่ยนตำแหน่งของผู้สังเกต ยกตัวอย่าง เราลองยกนิ้วหัวแม่มือ ชูขึ้นไปข้างหน้า แล้วหลับตามองนิ้วหัวแม่มือนั้นที่ละข้าง เราจะเห็นว่าตำแหน่งของนิ้วหัวแม่มือเรา เปลี่ยนแปลงไป เมื่อเทียบกับฉากหลังที่อยู่ไกลกว่า มุมที่เกิดขึ้นจากการ เปลี่ยนตำแหน่งนี้เราเรียกว่า มุมพารัลแลกซ์
ในการวัดระยะห่างของดาวดาวก็เช่นเดียวกัน เราจะใช้การเปลี่ยนตำแหน่งของผู้สังเกตที่อยู่บนโลก โดยที่ ณ.ตำแหน่ง A เราสังเกตดาวที่เราต้องการวัดระยะห่างดวงหนึ่งโดยพิจารณาตำแหน่งเมื่อเทียบกับดาวที่อยู่ไกลกว่า ณ ตำแหน่ง a หลังจากนั้นอีก 6 เดือน เมื่อโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์มาอยู่อีกคนละฝาก ที่ตำแหน่ง B สังเกตการ เปลี่ยนแปลงตำแหน่งดาวดวงเก่าเมื่อเทียบกับดาวที่อยู่ไกลกว่า ณ ตำแหน่ง b จะเห็นว่าดาวเปลี่ยนตำแหน่งเมื่อ เทียบกับฉากหลัง หาค่าออกมาเป็นมุมกี่องศา (a) เราทราบดีว่าโลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 93 ล้านไมล์ (X) และเรารู้ค่าของมุม a ที่เราได้จากการวัด และระยะทางที่เราต้องการหาคือค่า Y (ระยะจากดวงอาทิตย์ถึงดาวฤกษ์)
เขียนเป็นสูตรได้ว่า sine (a/2) = X/Y หรือ Y = X/ sine (a/2) ถ้ามุมที่เราวัดได้ สมมุติว่าเท่ากับ 2 ฟิลิบดา ( 2 arc second) หรือ 2/3600 องศา (โดยทั่วไปค่ามุมจะแคบมาก)แทนค่าสูตรจะได้ Y = 93 x 106/ sine(1/3600) = 93 x 106 / 4.85 x 10-6= 19.18 x 1012ทำให้เป็นปีแสง = 19.18 x 1012/ 6 x 1012ค่า Y ที่คำนวนได้จะเท่ากับ 3.20 ปีแสง
หากวัดมุมแพรัลแลกซ์ ได้ 1 ฟิลิปดา ดาวฤกษ์ที่ต้องการวัดระยะห่าง จะอยู่ไกล 1 พาร์เสก = 3.261 ปีแสง
จากรูป P คือ มุมแพรัลแลกซ์ของดาวฤกษ์ที่ต้องการวัดระยะห่าง มีหน่วยเป็นฟิลิปดา และแปลงค่าเป็นหน่วยเรเดียน
การวัดระยะห่าง ของเทหวัตถุ การวัดระยะห่าง ของเทหวัตถุ ที่อยู่ใกล้โลก เช่น ดวงจันทร์ วัดโดยการใช้แสงเลเซอร์ ยิงไปบนดวงจันทร์ ซึ่งบนดวงจันทร์ มีกระจกสะท้อนแสงเลเซอร์ สะท้อนแสงกลับมายังกล้องโทรทรรศน์ บนโลก สามารถคำนวณระยะทาง ที่แสงเดินทางไปและกลับได้ อย่างแม่นยำ โดยเฉลี่ย ระยะห่างจากโลกถึงดวงจันทร์ คือ 384,403 กม. สำหรับ ดาวเคราะห์อื่นๆ ใช้วิธีส่งสัญญาณเรดาร์ไปยังดาวเคราะห์ และให้ดาวเคราะห์สะท้อนสัญญาณกลับมา
ดาวฤกษ์อยู่ห่างจากโลกมาก และระยะระหว่างดาวฤกษ์ด้วยกันเองก็ห่างไกลกันมากเช่นกัน การบอกระยะทางของดาวฤกษ์จึงใช้หน่วยของระยะทางต่างไปจากระยะทางบนโลก ดังนี้ ปีแสง (lightyear หรือ Ly.) คือ ระยะทางที่แสงเดินทางในอวกาศเวลา 1 ปี อัตราเร็วของแสงมีค่า 3x108เมตร/วินาที ดังนั้นระยะทาง 1 ปีแสงจึงมีค่าประมาณ 9.5 ล้านล้าน กิโลเมตร เช่น ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลก 8.3 นาทีแสง หรือประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร ดาวแอลฟาเซนเทารีในกลุ่มดาวเซนทอร์อยู่ห่างจากโลก 4.26 ปีแสง เป็นต้น
หน่วยดาราศาสตร์ (astronomical unit )หรือ (A.U) คือ ระยะทางระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ ระยะทาง 1 A.U มีค่า ประมาณ150 ล้านกิโลเมตร
พาร์เซก (parsec) เป็นระยะทางที่ได้จากการหา แพรัลแลกซ์ (parallax) ของดวงดาว ซึ่งเป็นวิธีวัดระยะห่างของดาวฤกษ์ที่อยู่ค่อนข้างใกล้โลกได้อย่างแม่นยำกว่าดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลมาก หลักการของแพรัลแลกซ์คือ การเห็นดาวฤกษ์เปลี่ยนตำแหน่ง เมื่อสังเกตจากโลกในเวลาที่ห่างกัน 6 เดือน เพราะจุดสังเกตดาวฤกษ์ทั้ง 2 ครั้งอยู่ห่างกันเป็นระยะทาง 2 เท่าของระยะทางระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ 1 พาร์เซกมีค่า 3.26 ปีแสง(parsec ย่อมาจาก parallax of one second)
สำหรับ ดาวฤกษ์ ที่อยู่ไกลกว่า 1,000 พาร์เสค เกินกว่าการใช้วิธี แพรัลแลกซ์ สามารถหาระยะห่างของดาว ได้โดยวิธีดูสเปกตรัม เรียกว่าการใช้ แพรัลแลกซ์ เชิงสเปกตรัม (spectroscopic parallax)
