วิชาการ.คอม-บทเรียนออนไลน์-ระยะห่างของดาวฤกษ์ | บทเรียน วิชาการ.คอม
วิทย์ทั่วไป
 

ระยะห่างของดาวฤกษ์

สร้างเมื่อ 08 มิ.ย. 2554 10:01:45
  • ระดับม.5
  • 19,010 view

ระยะห่างของดาวฤกษ์

          ดาวฤกษ์แต่ละระบบอยู่ห่าวกันมาก เช่น ระบบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะที่สุด คือ แอลฟาเซนเทารี อยู่ห่าง 4.26 ปีแสง หรือประมาณ 40 ล้านล้านกิโลเมตร    แต่ดาวในระบบสุริยะอยู่ใกล้โลกมากกว่านี้ เช่น ดวงจันทร์อยู่ห่างโลกน้อยกว่า 2 วินาทีแสง ดวงอาทิตย์อยู่ห่างโลก 500 วินาทีแสง หรือประมาณ 8.3 นาทีแสง
          นักดาราศาสตร์วัดระยะห่างของดาวฤกษ์หรือดวงดาวต่างๆ ได้อย่างไร
          ดาวฤกษ์อยู่ไกลจากโลกของดาวเรามาก   และระยะระหว่างดาวฤกษ์ที่ห่างไกลกันมาก   ดังนั้นการใช้หน่วยบอกระยะทางเป็นกิโลเมตร เช่น ที่ใช้บอกระยะทางบนโลก   จะมีค่าของตัวเลขที่มากจนยากแก่การเข้าใจ   นักดาราศาสตร์จึงได้กำหนดหน่วยระยะทางเพื่อใช้บอกระยะทางของดาวฤกษ์โดยเปรียบเทียบกับการเดินทางของแสง เรียกว่า ปีแสง คือ ระยะทาง ที่แสงเคลื่อนที่ไปได้ในเวลา 1 ปี ปี เป็นหน่วยแสดงเวลาแต่ ปีแสง เป็นหน่วยของระยะ ทาง
         การวัดระยะห่างจากโลกถึงดาวฤกษ์ทำได้หลายวิธี   วิธีหนึ่งที่สำคัญคืการหา แพรัลแลกซ์  ดาวดวงนั้น   ซึ่งนับว่าเป็นวิธีวัดระยะห่างของดาวฤกษ์ที่ค่อนข้างใกล้โลกได้อย่างแม่นยำกว่าดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลมาก   หลักการของแพรัลแลกซ์ คือการเห็นดาวฤกษ์เปลี่ยนตำแหน่งเมื่อสังเกตจากโลกในเวลาที่ห่างกัน 6 เดือน ทั้งนี้เพราะจุดสังเกตทั้ง 2 ครั้ง อยู่ห่างกันเป็นระยะทาง 2 เท่าของระยะระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์   นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณระยะห่างของดาวฤกษ์ดวงนั้นจากตำแหน่งที่เปลี่ยนไป   และระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์   นอกจากนี้ยังอาจวัดระยะห่างของดาวฤกษ์ได้ด้วยวิธีอื่นๆ เช่น จากความสว่างที่ปรากฏชองดาวฤกษ์นั้นๆ
 


การวัดระยะห่างจากโลกถึงดาวฤกษ์โดยการหาแพรัลแลกซ์


          เมื่อโลกอยู่ที่  E1 ผู้สังเกตเห็นดาวฤกษ์ S อยู่ที่ S2 ระยะเชิงมุม S1 ถึง  \displaystyle S_2=2\theta ซึ่งเป็นมุมแพรัลแลกซ์ของดาว S สังเกตุจากจุดที่ห่างกัน 2a หรือ 2 หน่วย ดาราศาสตร์ เมื่อ a =1 หน่วยดาราศาสตร์ ดังมุม \displaystyle \theta จึงเป็นมุมแพรัลแลกซ์สำหรับฐานของการสังเกตที่ห่างกัน 1 หน่วยดาราศาสตร์ ถ้า \displaystyle \theta เท่ากับ p พิลิปดา   ระยะทางของดาวฤกษ์ S จากโลกจะเป็น\displaystyle <br />
\frac{1}{p} พาร์เซก 

เนบิวลา แหล่งกำเนิดดาวฤกษ์

          เมื่อสังเกตตรงตำแหน่งศรชี้ในกลุ่มดาวนายพรานด้วยตาเปล่าหรือใช้กล้องสองตาจะเห็นบริเวณเล็กๆ ที่มีลักษณะเป็นฝ้าๆ ขาวจางๆ เรียกว่า เนบิวลาสว่างใหญ่  ในกลุ่มดาวนายพราน ดังภาพ 5.3 เนบิวลาไม่ใช่ดาวฤกษ์  แต่เป็นกลุ่มฝุ่นแก๊สขนาดใหญ่โตมาก   แก๊สและฝุ่นในเนบิวลาสว่างกำลังเคลื่อนที่ยุบตัวเข้ารวมกันเป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่หลายดวง
 


ภาพ 5.3 เนบิวลาสว่างใหญ่ (เอ็ม 42) ในกลุ่มดาวนายพราน


กิจกรรม 5.4 กลุ่มดาวนายพรานและกระจุกดาวลูกไก่
1. สังเกตกลุ่มดาวนายพรานด้วยตาเปล่า หรือใช้กล้องสองตา และสังเกตอย่างละเอียดตรงตำแหน่งศรชี้ วาดรูปและนำเสนอผล
2. สังเกตสีและวาดรูปกระจุดดาวลูกไก่ บนท้องฟ้าจริงด้วยตาเปล่าหรือใช้กล้องสองตา
 


กลุ่มดาวเต่า หรือกลุ่มาวนายพราน แสดงตำแหน่งเนบิวลาสว่างใหญ่ หรือเอ็ม 42 (ตรงลูกศรชี้) เป็นเนบิวลาสว่างประเภทเรืองแสง


- ดาวฤกษ์ในกลุ่มดาวนายพรานดวงใดที่มีอายุมากใกล้ถึงจุดสุดท้ายของชีวิต
- จาการสังเกตสีของดาวฤกษ์ในกระจุกดาวลูกไก่   ดาวฤกษ์เหล่านี้ มีอายุเป็นอย่างไร
          กระจุกดาวลูกไก่ในภาพ 5.4 เป็นดาวฤกษ์ที่เกิดใหม่ เป็นดาวฤกษ์สีน้ำเงินขาว   อุณหภูมิผิวสูงมองเห็นเนบิวลาเป็นฝ้าฟุ้งขาวจางๆ รอบดาวฤกษ์ดวงหนึ่งในกระจุกดาวลูกไก่ได้อย่างชัดเจน   โดยเฉพาะเมื่อมองดูจากภาพถ่าย   ในคืนที่ฟ้าโปร่งแจ่มใสไม่มีแสงไฟรบกวน   จะเห็นกระจุกดาวลูกไก่ได้ง่าย   ชัดเจนสวยงามแปลกตา   และเห็นจำนวนมาก


 
ภาพ 5.4 กระจุกดาวลูกไก่ รอบดวงล่างจะเห็นเนบิวลาสว่างประเภทสะท้อนแสง


          นอกจากเนบิวลาสว่างใหญ่และเนบิวลาในกระจุกดาวลูกไก่ที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าแล้ว   กล้องดูดาวยังส่องเห็นเนบิวลาอีกมากมาย   ภาพถ่ายของเนบิวลาจากกล้องโทรทรรศน์มีความสวยงาม แปลกตา  หลากสี และมีรูปร่างต่างๆ กัน   ลักษณะที่ปรากฏมักเป็นชื่อเฉพาะของเนบิวลานั้น
             องค์ประกอบของเนบิวลาคือแก๊สไฮโดรเจนและฮีเลียมที่เกิดหลังบิกแบง   ซึ่งอาจเรียกว่าเนบิวลาดั้งเดิม   ส่วนเนบิวลาที่เกิดจากการระเบิดของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่และการจบชีวิตลงของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่และการจบชีวิตลงของดาวฤกษ์ขนาดเล็กจะประกอบด้วย    คาร์บอนตลอดทั้งธาตุหนักทั้งหลายเนบิวลาจึงเป็นสมาชิกสำคัญอย่างหนึ่งของกาแล็กซีและเนบิวลาเป็นต้นกำเนิดของดาวฤกษ์ด้วย
          มีเนิบวลาจำนวนมากที่กำลังยุบตัวเพื่อเกิดดาวฤกษ์ดวงใหม่   และมีเนบิวลาอีกหลายแห่งที่กำลังเคลื่อนที่กระจายออกจากกัน   ซึ่งเกิดจากการระเบิดของดาวฤกษ์   นอกจากนี้ยังมีเนบิวลาที่เป็นฝุ่นและบังแสดงดาวฤกษ์จนเห็นเป็นสีดำเรียกว่าเนบิวลามืดตัวอย่างเนบิวลาประเภทต่างๆ ดังภาพ 5.5 , 5.6 และ 5.7
 


ภาพ 5.5 ตัวอย่างเนบิวลาสว่างประเภทที่กำลังยุบตัวเกิดเป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่
 


ภาพ 5.6 ตัวอย่างเนบิวลาสว่างประเภทเรืองแสงที่กระจายออกจากกันเนื่องจากการะเบิดของดาวฤกษ์ในอดีต


 
ภาพ 5.7 ตัวอย่างเนบิวลามืดเพราะเป็นฝุ่นบังแสงดาวฤกษ์ที่อยู่เบื้องหลัง

 


          วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ใช้เวลายาวนานมากเราไม่สามารถเฝ้าสังเกตการเปลี่ยนแปลงของดาวฤกษ์ดวงใดดวงหนึ่งได้โดยตลอด   แต่จากตัวอย่างการสังเกตดาวฤกษ์จำนวนมากที่อยู่ในขั้นตอนต่างๆ กัน   ทำให้นักดาราศาสตร์เข้าใจวิวัฒนาการของดาวฤกษ์   รวมถึงการเกิดของระบบสุริยะ ดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ บริวาร และโลกของเราด้วย
         จากข้อมูลการศึกษาดาวฤกษ์   ละเนบิวลาซึ่งมีลักษณะต่างๆ มากมาย สามารถนำมาสรุปขั้นตอนชีวิตของดาวฤกษ์ได้

คำถามท้ายบท
1. ดาวฤกษ์แต่ละดวงมีความเหมือนและความแตกต่างกันในเรื่องใดบ้าง
2. หลุมดำคืออะไร   แตกต่างจากนิวตรอนอย่างไร
3. เนบิวลาคืออะไร   เกี่ยวข้องกันกับดาวฤกษ์อย่างไร
4. ธาตุต่างๆ ในโลกและในตัวเรา เกิดจากที่ใด
5. ดาวฤกษ์ที่อยู่ในกลุ่มดาวฤกษ์เดียวกัน   อยู่ห่างจากโลกเท่ากันหรือไม่