ดาวฤกษ์ (STARS)

ดาวฤกษ์ (STARS) ก้อนแก๊สร้อนขนาดใหญ่ มีองค์ประกอบส่วนใหญ่ประมาณ 99% เป็นธาตุไฮโดรเจน รองลงมาคือฮีเลียม รวมตัวอยู่ในสภาวะสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงที่มีทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลางกับแรงดันของแก๊สในทิศทางตรงกันข้าม

ดาวฤกษ์ (STARS) ดาวฤกษ์ทุกดวงมีธรรมชาติที่เหมือนกันอยู่ 2 อย่าง คือ 1. สามารถสร้างพลังงานได้ด้วยตนเอง 2. มีวิวัฒนาการ  การวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย จะทำให้เกิดพวกธาตุเบา เช่น ฮีเลียม ลิเทียม เบริลเรียม  การวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก จะทำให้เกิดพวกธาตุหนัก เช่น เหล็ก ทองคำ ยูเรเนียม ออกมาด้วย

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) ดาวฤกษ์ทุกดวงเกิดจากการยุบรวมตัวของเนบิวล่า แต่เนื่องจากดาวฤกษ์แต่ละดวงมีมวลต่างกัน จึงมีวิวัฒนาการ และจุดจบที่ต่างกัน 1) ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เช่น ดวงอาทิตย์  มีแสงสว่างไม่มาก  ใช้เชื้อเพลิงในอัตราที่น้อย มีช่วงชีวิตที่ยาว และจบชีวิตลงด้วยการไม่ระเบิด บรรยากาศรอบนอกกลายเป็นเนบิวล่าดาวเคราะห์ เนบิวล่าดาวเคราะห์ ดาวแคระขาว ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย ดาวยักษ์แดง

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เป็นดังนี้  ขณะที่เกิดเนบิวล่าเกิดจากการยุบตัว เนื่องมาจากแรงโน้มถ่วง ความดันและอุณหภูมิของก๊าซจะสูงขึ้น โดยที่ แก่นกลางของเนบิวล่า จะมีอุณหภูมิสูงกว่าที่ ขอบนอก  ช่วงดาวฤกษ์ก่อนเกิด จะเกิดขึ้นขณะที่อุณหภูมิของแก่นกลางสูงมากขึ้นเป็นหลายแสนเคลวิน

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เป็นดังนี้  เมื่อแรงโน้มถ่วงดึงแก๊สให้ยุบตัวลงไปอีก ความดันที่แก่นกลางสูงขึ้น และอุณหภูมิสูงขึ้น เป็น 15 ล้านเคลวิน ทำให้เกิดปฎิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ (Thermonuclear reaction) หลอมรวมนิวเคลียสของไฮโดรเจน ให้เป็นนิวเคลียสฮีเลียม  เมื่อเกิดความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วง กับแรงดันแก๊สร้อน ทำให้ดวงอาทิตย์เป็น ดาวฤกษ์ ที่สมบูรณ์

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เป็นดังนี้  พลังงานของดาวฤกษ์เกิดขึ้นที่แก่นกลางซึ่งเป็นชั้นในสุด เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์  เมื่อธาตุไฮโดรเจนที่เป็นเชื้อเพลิงเหลือน้อย แรงโน้มถ่วงเนื่องจากมวลของดาวฤกษ์จะสูงกว่า แรงดันของก๊าซ ทำให้ดาวฤกษ์เกิดการยุบตัวลงอีกครั้ง ส่งผลให้แก่นกลางของดาวฤกษ์มีอุณหภูมิสูงขึ้นกว่าเดิม จะเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมรวมนิวเคลียสของฮีเลียมเป็นนิวเคลียสของคาร์บอน

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เป็นดังนี้  ในขณะเดียวกัน ไฮโดรเจนที่อยู่รอบแก่นกลาง จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นตามไปด้วย  เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จะเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมรวมนิวเคลียสของไฮโดรเจนที่อยู่รอบแก่นกลางเป็น นิวเคลียสของฮีเลียมครั้งใหม่ ผลคือได้พลังงานออกมาอย่างมหาศาล ทำให้ดาวฤกษ์มีขนาดใหญ่ขึ้นเป็น 100 เท่าของขนาดเดิม

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เป็นดังนี้  เมื่อผิวด้านนอกขยายตัว อุณหภูมิผิวจะลดลง สีจะเปลี่ยนจากเหลืองเป็นแดง กลายเป็นดาวฤกษ์สีแดงขนาดใหญ่ที่เราเรียกว่า ดาวยักษ์แดง

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เป็นดังนี้  ช่วงชีวิตของดาวยักษ์แดงจะสั้นที่สุดเมื่อเทียบกับช่วงอื่นๆ เพราะเป็นช่วงที่พลังงานถูกปลดปล่อยออกมาในอัตราที่สูงมาก  ในช่วงท้ายชีวิตของดาวยักษ์แดง ที่แก่นกลางของมันจะไม่เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมรวมนิวเคลียสของฮีเลียมไปเป็นนิวเคลียสของคาร์บอนอีกต่อไป เพราะอุณหภูมิไม่สูงมากพอ ความดันจึงลดลง ในเวลาต่อมาแรงโน้มถ่วงจะทำให้แก่นกลางของดาวยักษ์แดงยุบตัวลง กลายเป็น ดาวแคระขาว ที่มีขนาด 1 ใน 100 ของดวงอาทิตย์ในปัจจุบัน

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เป็นดังนี้  ขณะที่แก่นกลางเกิดการยุบตัว มวลของผิวดาวที่อยู่รอบนอก ไม่ได้ยุบตัวเข้ามารวมด้วย จึงมีชั้นก๊าซหุ้มอยู่รอบๆ เกิดเป็นเนบิวล่าดาวเคราะห์ ซึ่งจะเคลื่อนห่างออกไปจากดาวแคระขาวในลักษณะคล้ายๆ กับวงแหวนทรงกลม แผ่กระจายออกไปในอวกาศ  ดาวแคระขาว สามารถส่องแสงสว่างต่อไปได้อีกนานนับหลายพันปี

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) 2) ดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก  มีแสงสว่างมาก  ใช้เชื้อเพลิงในอัตราที่สูงมาก มีช่วงชีวิตที่สั้นกว่า และจบชีวิตลงด้วยการระเบิดอย่างรุนแรง ที่เรียกว่า “ซุปเปอร์โนว่า” เนบิวล่ารุ่นใหม่ ดาวนิวตรอน หรือหลุมดำ ดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก ซุปเปอร์ยักษ์แดง ซุปเปอร์โนว่า

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก เป็นดังนี้  ดาวฤกษ์จะขยายตัว และเย็นตัวลงกลายเป็น ซุปเปอร์ยักษ์แดง  เมื่อใช้เชื้อเพลิงจนหมด ไม่มีเสถียรภาพ ยุบตัวลง และพ่นส่วนนอก เกิดการระเบิดอย่างรุนแรงที่เรียกว่า ซุปเปอร์โนว่า  ส่วนผิวนอกของดาว ที่เกิดการระเบิดออกมานั้นจะทำให้เกิดธาตุหนักต่างๆ เช่น เหล็ก ทองคำ ยูเรเนียม สาดกระจายออกสู่อวกาศ กลายเป็นส่วนประกอบของเนบิวล่ารุ่นใหม่ ซึ่งจะเป็นต้นกำเนิดของดาวฤกษ์ต่อไป เช่น ระบบสุริยะ

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก เป็นดังนี้  หลังการระเบิดของซุปเปอร์โนว่า แรงโน้มถ่วงจะทำให้แก่นของซุปเปอร์โนว่ายุบตัวลงกลายเป็นดาวนิวตรอน เป็นดาวที่มีขนาดเล็กแต่มีความหนาแน่นสูงมาก  ดาวนิวตรอนจะหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็ว และปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาเป็นช่วงๆ ที่เรียกว่า “พัลซาร์”

วิวัฒนาการดาวฤกษ์ (STARS) วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก เป็นดังนี้  หากเป็นการระเบิดของดาวฤกษ์ที่มีมวลสูงมากๆ แก่นของซุปเปอร์โนว่า จะยุบตัวลงอย่างรวดเร็ว ภายใต้แรงโน้มถ่วงอันมหาศาล กลายไปเป็นหลุมดำ ซึ่งมีแรงโน้มถ่วงเยอะมาก หลุมดำนี้จะดูดทุกสิ่งทุกอย่างเข้าไปได้แม้กระทั่งแสง เราจึงไม่สามารถสังเกตเห็นหลุมดำได้โดยตรง

ภาพแสดง วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลสารต่างๆ กัน

ความสว่าง และอันดับความสว่าง ของดาวฤกษ์ ความสว่าง   และอันดับความสว่าง ของดาวฤกษ์                 เมื่อเราดูดาวจากโลกจะเห็นดาวแต่ละดวงมีความสว่างต่างๆ กัน ความสว่างที่เห็นนั้นไม่ใช่ความสว่างที่แท้จริง บางดวงที่สว่างมากแต่อยู่ไกลจะปรากฏแสงริบหรี่ได้ ความสว่างของดาวที่สังเกตจากโลกของเราเรียกว่า ความสว่างปรากฏ

ความสว่างของดาวฤกษ์บอกได้จากตัวเลขที่เรียกว่า อันดับความสว่าง (โชติมาตร) หรือ แมกนิจูด (Magnitude) ของดาว ดาวที่มีอันดับความสว่างต่างกัน 1 จะสว่างมากกว่ากัน 2.5 เท่า โดยอันดับความสว่างที่เป็นบวกหรือตัวเลขมากๆ จะมีความสว่างน้อยกว่าดาวที่มีอันดับความสว่างเป็นลบหรือตัวเลขน้อยๆ  เช่น ดาวฤกษ์ที่มีอันดับความสว่างเป็น -1 จะมีความสว่างมากกว่าดาวฤกษ์ที่มีอันดับความสว่าง 1

ตาราง แสดงอันดับความสว่างของดาวดาวบนท้องฟ้า ตัวอย่าง -26.7 ดวงอาทิตย์ -4.5 ดาวศุกร์เมื่อสว่างที่สุด -3.5 ดาวศุกร์เมื่อริบหรี่ที่สุด -2.7 ดาวอังคารเมื่อสว่างที่สุด -2.5 ดาวพฤหัสบดีเมื่อสว่างที่สุด -1.5 ดาวพุธเมื่อสว่างที่สุด -12.6 ดวงจันทร์วันเพ็ญ

ตาราง แสดงอันดับความสว่างของดาวดาวบนท้องฟ้า ตัวอย่าง -1.5 ดาวซีรีอัส -1.4 ดาวพฤหัสบดีเมื่อริบหรี่ที่สุด -0.5 ดาวเสาร์เมื่อสว่างที่สุด -1 ดาวฤกษ์ประมาณ 20 ดวง 1 1.2 ดาวเสาร์เมื่อริบหรี่ที่สุด

ตาราง แสดงอันดับความสว่างของดาวดาวบนท้องฟ้า ตัวอย่าง 1.6 ดาวอังคารเมื่อริบหรี่ที่สุด 2.6 ดาวพุธเมื่อริบหรี่ที่สุด 3 ดาวฤกษ์ริบหรี่ที่สุดอาจมองเห็นได้ในเมืองใหญ่ 6 ดาวฤกษ์ริบหรี่ที่สุดอาจมองเห็นได้ในชนบท

ความสว่าง(brightness) ความสว่างของดาวฤกษ์เป็นพลังงานแสงจาก ดาวฤกษ์ดวงนั้นใน 1 วินาทีต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ความสว่างที่มีหน่วยเป็นหน่วยของพลังงาน แต่อันดับความสว่าง ไม่มีหน่วย

อันดับความสว่างของดวงดาว อันดับความสว่างของดวงดาวแบ่งเป็น 2 ประเภทคือ 1.อันดับความสว่างปรากฏ 2.อันดับความสว่างที่แท้จริง อันดับความสว่างที่แท้จริงของดาวเป็นอันดับความสว่างปรากฏ เมื่อดาวอยู่ห่างจากโลก 10 พาร์เสค หรือ 32.61 ปีแสง (parsec ย่อมาจาก parallax of one second)

สีและอุณหภูมิของดาวฤกษ์ สีของดาวฤกษ์ จะขึ้นอยู่กับ อุณหภูมิพื้นผิวของดาวฤกษ์นั้น กล่าวคือ ดาวที่มีอุณหภูมิพื้นผิวต่ำจะมีสีค่อนข้างแดง พวกที่มีอุณหภูมิสูงจะมีสีไปทางขาวหรือขาวแกมน้ำเงิน                 

ระยะห่างของดาวฤกษ์ (Distance Of the Stars) การวัดระยะห่างของดาวฤกษ์       ในอดีตนั้นเราคิดกันว่าดาวฤกษ์นั้นคงจะอยู่ไกลแสนไกลจนไม่สามารถวัดได้ จนกระทั่งปี ค.ศ.1838 F.W.Bessel ได้คิดวิธีวัดระยะทางของดวงดาวขึ้นเป็นครั้งแรกด้วยวิธีแพรัลแลกซ์ Parallax          

ดาวฤกษ์อยู่ห่างจากโลกมาก และระยะระหว่างดาวฤกษ์ด้วยกันเองก็ห่างไกลกันมากเช่นกัน การบอกระยะทางของดาวฤกษ์จึงใช้หน่วยของระยะทางต่างไปจากระยะทางบนโลก ดังนี้ ปีแสง (lightyear หรือ Ly.) คือ ระยะทางที่แสงเดินทางในอวกาศเวลา 1 ปี อัตราเร็วของแสงมีค่า 3x108 เมตร/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 หน่วยดาราศาสตร์ (astronomical unit )หรือ (A.U) คือ ระยะทางระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ ระยะทาง 1 A.U มีค่า ประมาณ150 ล้านกิโลเมตร

พาร์เซก (parsec) เป็นระยะทางที่ได้จากการหา แพรัลแลกซ์ (parallax) ของดวงดาว ซึ่งเป็นวิธีวัดระยะห่างของดาวฤกษ์ ที่อยู่ค่อนข้างใกล้โลกได้อย่างแม่นยำกว่าดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลมาก หลักการของแพรัลแลกซ์คือ การเห็นดาวฤกษ์เปลี่ยนตำแหน่ง เมื่อสังเกตจากโลกในเวลาที่ห่างกัน 6 เดือน เพราะจุดสังเกต ดาวฤกษ์ทั้ง 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)

เนบิวลา (nebula)

เนบิวลา (nebula) เนบิวลา (nebula) คือ กลุ่มแก๊สที่อยู่ระหว่างดาวฤกษ์ เนบิวลาที่เกิดขึ้นหลังจากเกิดบิกแบง ประมาณ 300,000 ปี เรียกว่า เนบิวลาดั้งเดิม ส่วนเนบิวลาที่เกิดจากการระเบิดของดาวฤกษ์ (ซูเปอร์โนวา) เรียกว่า เนบิวลาใหม่

เราแบ่งเนบิวล่า ออกเป็น 4 กลุ่มใหญ่คือ 1 เราแบ่งเนบิวล่า ออกเป็น 4 กลุ่มใหญ่คือ 1. Emission nebula เนบิวล่าเรืองแสง มีแสงในตัวเอง 2. Reflective nebula เนบิวล่าสะท้อนแสง 3. Planetary nebulaเนบิวล่าดาวเคราะห์ 4. Dark nebula เนบิวล่ามืด

เนบิวลาเรืองแสง (Emission Nebula)

M8 Lagoon Nebula

เนบิวลาสว่างใหญ่ (Great Orion Nebula, M42) อยู่บริเวณใต้เข็มขัดของนายพราน 

M17 เป็นเนบิวลาสว่าง มีความสว่างปรากฏประมาณ 7

M20 เนบิวลาสามแฉก เป็นเนบิวลาสว่าง มีความสว่างปรากฏประมาณ 7