<script language="JavaScript" src="http://www.vcharkarn.com/javafeed/article/115" type="text/javascript"></script>

วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ ตอนที่ ๓ เมื่อดาวบนฟ้าใกล้ถึงคราวดับสูญ อธิบายกลไกการดับสลายของดวงดาว ผู้เขียน: พวงร้อย ชมแล้ว: 55,750 ครั้ง post ครั้งแรก: Tue 15 January 2002, 10:43 pm ปรับปรุงล่าสุด: Tue 15 January 2002, 10:43 pm อยู่ในส่วน: vservice, ดาราศาสตร์, ปัญหาเชาวน์, คณิตศาสตร์

เจ้าของงานเขียน แ้ก้ไขหน้านี้ ได้ที่นี่

๓ ช่วงกลับคืนสู่เสถียรภาพ ที่มาจากความรุนแรง

การระเบิดของฮีเลียม (Helium Flash)

เฉพาะดาวที่มีมวลน้อย คือประมาณขนาดพอๆกับดวงอาทิตย์ก็เริ่มจะมีความยุ่งยากเกิดขึ้น เพราะว่าเมื่อแกนกลางหดตัวลงไปเรื่อยๆนั้น พอมันอัดตัวกันไปจนความหนาแน่นมีสูงมาก กว่าจะได้อุณหภูมิสูงพอที่จะก่อปฏิกิริยานิวเคลียร์ของฮีเลียม จนความหนาแน่นเกิน 10⁵ กรัม/cm³ คือปริมาตร 1 ลูกบาศก์เซ็นติเมตร จะหนักเกินกว่าหนึ่งพันกิโลกรัมก็อัดไม่เข้าเสียแล้ว ด้วยเหตุที่ในแกนกลางนั้นยังมีอีเลคตรอนอิสระอยู่เป็นจำนวนมาก โดยปกติแล้วอีเลคตรอนจะโคจรไปรอบนิวเคลียส แต่จะอยู่ห่างจากนิวเคลียสเป็นระยะทางที่แน่นอน ตามแต่ว่าจะมีพลังงานมากเท่าไร หากมีพลังงานมากก็จะอยู่ห่างออกไปมาก หรือมีระดับเพดานโคจรสูง ถ้ามีพลังงานต่ำก็อยู่เพดานต่ำ หากในแต่ละระดับเพดานโคจรนี้ อีเลคตรอนจะแออัดยัดเยียดกันเข้าไปตามใจชอบไม่ได้ ไม่งั้นจะชนกันแหลก เพราะที่อยู่ของอีเลคตรอนจะเป็นเหมือนฟองหุ้มรอบนิวเคลียส ไม่ได้จำกัดอยู่แต่ในระนาบเดียว ขอแต่ให้มีรัศมีถาวร มันจะเคลื่อนไปส่วนไหนบนรัศมีโคจรนั้นก็ได้

ในแต่ละระดับเพดานรัศมีโคจรจึงจะมีอีเลคตรอนที่หมุนไปคนละทางอยู่ได้อย่างละตัวเท่านั้น อีเลคตรอน ก็เกียจคร้านได้ไม่แพ้คน หากเลือกได้มันก็จะเลือกอยู่ชั้นล่างๆ ที่ไม่ต้องใช้พลังงานมาก แต่เมื่อมันอยู่ในความกดดันสูง เป็นสภาพที่อีเลคตรอน ถูกเบียดเสียดยัดเยียดกันมากๆเข้า ต่างก็ต้องหาที่ลง ชั้นล่างๆก็ถูกแย่งกันจอดไปหมดแล้ว เหมือนกับในสนามจอดรถ ในวันที่ห้างใหญ่มีการลดแหลกแจกแถม ตัวที่มาทีหลัง ก็ต้องไปจอดห่างไกลจากศูนย์กลางออกไปเรื่อยๆ จนในที่สุดก็เหลือแต่ชั้นที่ไกลมาก จนไม่มีอีเลคตรอนตัวไหนมีปัญญาไต่ไปถึง ก็ถือว่าที่จอดรถเต็มหมดแล้วไม่มีที่ว่างแล้ว ต่อให้บีบเข้ามาอีก ก็ไม่พอลุ้นให้อีเลคตรอนไต่ขึ้นชั้นไปได้

(ภาพที่ ๔๙) สภาพที่อนุภาคในที่แออัดมากๆ ทำตัวเหมือนกับรถแย่งที่จอดกันในที่จอดรถ ต่างก็แย่งกันจอดที่ใกล้ๆจะได้ไม่ต้องเปลืองแรงเดินมาก แต่ที่จอดมีจำกัดมีเท่าไหร่ก็จอดได้แค่นั้น สำหรับอีเลคตรอนแล้วนี่เป็นกฎทางควอนตัมฟิสิกส์ขั้นพื้นฐาน ที่อนุภาคเช่น อีเลคตรอน โปรตอน ฯลฯ ต้องปฏิบัติตาม ภาพโดยศูนย์กล้องเอ็กสเรย์จันดรา แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด

สภาพเช่นนี้ เรียกว่าเป็นไปตามหลักทางควอนตั้มฟิสิกส์ที่เรียกว่า Pauli Exclusion Principle โดย Wolfgang Pauli นักฟิสิกส์ชาวออสเตรียผู้ค้นพบว่าอนุภาค เฟอร์มีออน (คืออนุภาคที่เรียบร้อยเหมือนผ้าพับไว้ ไม่ออกนอกคอกไปจากความคาดหมายทางทฤษฎีของคุณปู่พอลลี่ เช่น อีเลคตรอน โปรตอน นิวตรอน พวกนี้เป็นต้น) ไม่สามารถอยู่ในภาวะทางควอนตัมเดียวกันได้ ภาวะทางควอนตัมต่างๆคือ ตำแหน่งหรือระดับพลังงาน โมเมนตัม มวล และการหมุน เมื่ออีเลคตรอนสองตัวมาอยู่ในระดับเพดานโคจรเดียวกัน มีพลังงานคือโมเมนตัมเท่ากันมวลเท่ากัน จะต้องหมุนไปคนละทิศเท่านั้น จึงจะอยู่ร่วมระดับเพดานวงโคจรเดียวกันได้ เมื่อที่ว่างทั้งหลายถูกครองหมดแล้ว อีเลคตรอนไปไหนไม่ได้ สภาพเช่นนี้เรียกว่า degeneracy ถ้าอนุภาคที่อยู่ในสภาพเช่นนี้คืออีเลคตรอนแล้วก็เรียกว่า เป็นสภาพของ electron degeneracy

(ภาพที่ ๕๐) ภาวะปกติที่อีเลคตรอนยังมีที่เหลือเฟือ โดยเฉพาะที่ว่างในระดับพลังงานต่ำ ซึ่งต่างกับภาวะ degeneracy ของอีเลคตรอน ที่ชั้นล่างๆถูกครองไปหมดแล้ว ภาพโดย Dr. Nick Strobel

ก๊าซที่มีสภาพ degenerate นี้ จะไม่เหลือคุณสมบัติของก๊าซอีกแล้ว คือจะมีปริมาตรคงที่ไม่หดตัวลงอีก ไม่ว่าจะบีบลงอย่างไร เมื่อร้อนขึ้นก็ไม่ขยายตัวออก คือมันทำตัวเหมือนโลหะแข็งปึ้ก แม้อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างไร แรงกดดันก็ไม่เพิ่มขึ้น และไม่ขยายตัวเพิ่มขึ้น จะเพิ่มได้ก็แต่จำนวนพลังงานเท่านั้น

จากภาพที่ ๔๙ และ ๕๐ จะเห็นว่าโอกาสเดียวที่อีเลคตรอนที่อยู่สะเปะสะปะรอบนอก จะสามารถอัดแน่นเรียงตัวเข้ามาอีกได้ ก็ต้องได้รับพลังงานเพิ่มขึ้น ให้มีปัญญาไต่ระดับพลังงาน ขึ้นไปอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากๆได้ แหล่งพลังงานนี้จะมีมาได้ก็แต่จากแรงดึงดูดที่จะมีเพิ่มมาได้จากมวลที่เพิ่มขึ้นเท่านั้น จึงปรากฏว่าในสภาพ degenerate นี้ ยิ่งมีมวลมากขึ้น ขนาดของดาวจะเล็กลงไปอีก ซึ่งขัดกับความเข้าใจตามธรรมชาติของเรา โดยปกติถ้าอะไรที่มีมวลเพิ่มขึ้นมันก็จะใหญ่ขึ้น แต่ในแกนกลางของดาวเช่นนี้ มันไม่ได้มีสภาพไปตามธรรมดาเสียแล้ว มวลที่เพิ่มมากขึ้นก็จะไปเพิ่มแรงอัดให้อนุภาคยัดเยียดเข้าไปอีก ผลก็คือไปเสริมกำลังพลังงานกับอีเลคตรอน จากที่ท่องเที่ยวเป็นอิสระ ให้บีบตัวเข้ามาในเนื้อที่น้อยลง ที่ว่างระหว่างอนุภาคก็หดลงไปมาก ปริมาตรรวมจึงน้อยลงเมื่อมวลเพิ่มขึ้น ไม่ใช่เป็นอนุภาคสะเปะสะปะเหมือนในก๊าซธรรมดา ที่ปริมาตรส่วนใหญ่ก็มีแต่ความว่างเปล่าระหว่างอนุภาคเท่านั้นเอง

(ภาพที่ ๕๑) ในสภาวะปกติเมื่อดาวมีมวลมากก็จะมีขนาดใหญ่ แต่ในภาวะ electron degeneracy มวลที่มากขึ้นจะเพิ่มพลังงาน ให้มวลอัดตัวกันเข้าไปแทนที่ที่ว่างระหว่างอะตอมมากขึ้นจึงมีขนาดเล็กลง ภาพโดย Dr. Nick Strobel

เมื่อแกนกลางของดวงดาวอัดตัวกันมากจนอุณหภูมิขึ้นสูงถึง ๑๐๐ ล้านองศา จนพอที่จะทำให้ฮีเลียมเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นขึ้นมาได้นั้น ความหนาแน่นภายในก็สูงขึ้นเรื่อยๆ เพราะแกนยังหดตัวลงมาเรื่อยๆ จนเกิดสภาพ electron degeneracy ขึ้นมาแล้ว ปฏิกิริยาหลอมฮีเลียมให้เป็นคาร์บอนนั้น ทำให้เกิดพลังงานมากกว่าปฏิกิริยาโปรตอน-โปรตอนมากนัก จึงเกิดความร้อนมากมายมหาศาล แต่ในสภาพนี้ต่อให้ร้อนอย่างไรแกนฮีเลียมก็ไม่ขยายตัว เมื่อไม่ขยายตัวความร้อนก็ระบายออกไปไม่ได้มากนัก จึงสะสมขึ้นอย่างรวดเร็วเพียงชั่วเวลาไม่กี่ชั่วโมงหลังจากที่เกิดสภาพ electron degeneracy ปฏิกิริยานิวเคลียร์อันเร่าร้อนรุนแรงขึ้นไปกว่าแบบเดิม ก็วิ่งวุ่นลุ้นตัวเองจนยั้งไม่อยู่ เนื่องจากมันกลายสภาพไปคล้ายของแข็งมากกว่าเป็นก๊าซ คือไม่ขยายตัวด้วยความร้อนเพิ่มขึ้นความร้อนที่เกิดต่อเนื่องขึ้นมาอย่างรวดเร็วก็ไม่ถูกระบายออกไป ยิ่งร้อนขึ้นปฏิกิริยาก็คึกคักหักโหมขึ้นเรื่อยๆ การเผาผลาญให้เกิดพลังงานนิวเคลียร์อย่างไม่มีอะไรมาควบคุมนี้ ก็เหมือนระเบิดนิวเคลียร์ที่ไม่มีอะไรมาหยุดยั้ง เกิดพลังงานทะลักทลายออกมาอย่างฉับพลัน เป็นระเบิดวูบวาบออกมาทันที แม้มันไม่มากพอที่จะระเบิดตัวเองให้เป็นจุลไป แต่มันก็มากพอที่จะผลักดันแกนกลางจนขยายตัวออกมาทำลายสภาพ electron degeneracyไปได้ ทำให้แกนดาวคืนสภาพของก๊าซอย่างที่เป็นมาก่อน การระเบิดนี้เรียกว่าระเบิดฮีเลียมอย่างฉับพลัน หรือ Helium Flash

๔ กลับสู่เสถียรภาพอีกครั้งหนึ่ง

แม้อานุภาพทำลายล้างของมันจะมีมากมายมหาศาล แต่ผลของ Helium Flash กลับทำให้เกิดความสงบราบรื่นภายในดวงดาว มวลสารภายในก็กลับคืนมาเป็นมวลสารที่มีพฤติกรรมอย่างก๊าซธรรมดาๆ คือ ร้อนก็ยืดเย็นก็หด บีบก็ยุบคลายก็พอง ไม่ดื้อด้าน ทำตัวหัวแข็งอย่างพวกที่มีภาวะ degenerate อีกต่อไป แกนในของดาวจึงกลับคืนสู่สภาพสมดุลย์ที่เรียกว่า hydrostatic equilibrium เพราะเมื่อมันรู้จักพองตัวออก ก็ได้มีการระบายความร้อนอันเกิดจากปฏิกิริยารวมสามอัลฟ่า ไม่มีการอัดอั้นความร้อนไว้ตันใจกันต่อไป เมื่อมาถึงช่วงนี้ก็เป็นการสิ้นสุดการไต่ขึ้นบนกิ่งดาวยักษ์แดง แต่หันหัวกลับตัวลงมา เพราะความสมดุลย์ที่ได้มาทำให้ดาวหดตัวลง และการระบายพลังงานออกอย่างคงที่ บวกกับพื้นที่ผิวลดน้อยลง กลับทำให้รักษาความร้อนภายในไว้ได้ดีขึ้น อุณหภูมิพื้นผิวก็สูงขึ้นแต่แสงสว่างน้อยลง เพราะมันไม่ปล่อยโฟตอนออกไปมาก เหมือนตอนที่เป็นดาวยักษ์แดงเนื้อบางอยู่ ช่วงตอนนี้ในวิวัฒนาการของดวงดาว เรียกว่าเป็นช่วงกิ่งนอน หรือ Horizontal branch เพราะมันทอดจากขวาไปซ้ายดังภาพ ด้วยอุณหภูมิที่ทวีขึ้นเรื่อยๆ

(ภาพที่ ๕๒) วิวัฒนาการสู่จุดดับของดวงดาว ในช่วงหลังจากวิถีหลักที่กลายเป็นดาวยักษ์แดง จนเกิดการระเบิดฉับพลันของฮีเลียม แล้วกลับสู่เสถียรภาพที่เผาผลาญฮีเลียมให้เป็นพลังงานใจแกนกลาง ในช่วงกิ่งนอน ภาพโดย ผศ Richard W. Pogge (สงวนลิขสิทธิ์)

๕ กลับกลายเป็นดาวยักษ์แดงครั้งที่สอง

การเผาผลาญฮีเลียมนั้นดำเนินไปอย่างรวดเร็วมาก เพราะมันใช้เชื้อมากให้พลังสูง เสถียรภาพในช่วงนี้ ก็อยู่ไปได้เพียงไม่กี่สิบล้านปี ซึ่งนับว่าเป็นช่วงที่สั้นมากเมื่อเปรียบเทียบกับอายุขัย ๑๐ พันล้านปีของดาวขนาดนี้

เมื่อเผาฮีเลียมไปอุณหภูมิของแกนในก็สูงขึ้นเรื่อยๆ และก็เช่นเดียวกันกับที่เคยเป็นเมื่อตอนเผาไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม ปฏิกิริยาสามอัลฟ่า เกิดผลลัพท์คือคาร์บอนสะสมมากขึ้นเรื่อยๆในแกนกลาง แต่ก็มีสภาพเป็น เถ้าถ่าน เหมือนที่ฮีเลียมเคยเป็นมาแล้ว เพราะแม้ว่าอุณหภูมิในแกนกลางจะสูงขึ้น ในตอนนี้จะสูงกว่า ๑๐๐ ล้านองศาไปมากแล้วก็ตาม แต่การที่จะก่อให้คาร์บอน เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นขึ้นมาได้นั้น จะต้องได้รับพลังงานสูงมาก
คือจะต้องมีอุณหภูมิสูงถึง ๖๐๐ ล้านองศา คาร์บอนจึงจะติดไฟขึ้นมาได้ ซึ่งในดาวขนาดเล็กเช่นดวงอาทิตย์ของเรานั้น อุณหภูมิจะไม่มีวันสูงขนาดนั้น เพราะมีมวลไม่พอที่จะบีบตัวยุบยวบลงมาให้ร้อนขึ้นไปได้ถึงขั้นนั้น

ฉะนั้นในเวลาไม่กี่สิบล้านปีหลังจากการเกิด Helium Flash ดวงดาวก็จะเสียสภาพสมดุลย์ของ hydrostatic equilibrium ที่คงขนาดของมันอยู่ แต่จะขยายตัวใหญ่ขึ้นอย่างในสมัยที่เคยเป็นดาวยักษ์แดงมาก่อน เพราะแกนเถ้าคาร์บอนที่สะสมขึ้นมาเรื่อยๆนั้นยังไม่ได้ก่อปฏิกิริยาสร้างพลังงานอะไรมาเสริมจึงหดตัวลงไปตามระเบียบ เมื่อหดตัวลงก็ไปเพิ่มอุณหภูมิขึ้นมา ทำให้ส่วนนอกของแกนร้อนพอที่จะเผาฮีเลียมขึ้นมาได้ เมื่อมีฮีเลียมมาเผาเพิ่มขึ้นนอกเหนือไปจากไฮโดรเจนในเปลือกนอกแล้ว ก็ยิ่งมาช่วยเร่งไฟให้แรงขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื้อในนอกแกนก็ได้รับความร้อนมากขึ้นไปกว่าสมัยที่เป็นดาวยักษ์แดง ในยุคแรกมากนัก เพราะความร้อนที่สูงกว่ามาก ทำให้เนื้อในนอกแกนขยายตัวออกไปมากกว่ามากด้วยเช่นกัน จึงเป็นเหมือนอย่างที่เคยมาก่อน คือดาวก็ไต่ขึ้นจากกิ่งนอนไปอีก เรียกกิ่งดิ่งขึ้นในช่วงนี้ว่า Asymptotic Giant Branch หรือเรียกย่อๆว่า AGB เพื่อแยกช่วงชีวิตของดาวออกจากยุคดาวยักษ์แดงแรก เราเรียกดาวในช่วงนี้ว่า ดาวซุปเป้อร์ยักษ์แดง (red supergiant) เพราะมันมีขนาดใหญ่กว่าและร้อนกว่ามาก

(ภาพที่ ๕๓) ภาพของดาวซุปเป้อร์ยักษ์แดง แกนในเป็น "เถ้า" คาร์บอน ในขณะที่ฮีเลียมยังเผาผลาญในชั้นเปลือกนอกแกนใน เปลือกชั้นต่อไปก็ยังเผา ไฮโดรเจน ก่อให้เกิด ฮีเลียม มาเป็นเชื้อเปลือกชั้นในต่อ ภาพโดย Ted Snow และ Kenneth Brownsberger สงวนลิขสิทธิ์โดยสำนักพิมพ์ Brooks/Cole โปรดอ่าน *

ในขณะที่ส่วนนอกของดาวขยายตัวออกไปเรื่อยๆ มวลจำนวนมากก็ถูกโยนสาดออกไปในอวกาศ เพราะความบางเบาของเนื้อดาวไม่สามารถรักษามวลไว้ได้ดีเท่าไร เมื่อดาววิวัฒนามาถึงขั้นนี้ บ้างก็สลัดมวลออกไปถึง ๒๐-๔๐ % ของมวลดั้งเดิมทีเดียว มวลที่เหลือส่วนใหญ่ก็ไปอัดกันอยู่ในแกนกลางหมด และยิ่งดาวร้อนมากเท่าไหร่ พายุที่โหมสาดมวลสารออกสู่อวกาศ ก็จะยิ่งแรงขึ้นไปเท่านั้น

(ภาพที่ ๕๔) เมื่อเถ้าคาร์บอนสะสมมากขึ้นในแกนกลางโดยที่อยู่เฉยๆยังไม่ติดไฟเพราะมันร้อนไม่พอนั้น ก็ทำให้แกนหดตัว แต่เนื้อดาวส่วนนอกกลับขยายตัวออกไปมาก เมื่อดาวเนื้อบางลงก็สุกสว่างมากขึ้น แต่อุณหภูมิพื้นผิวกลับเย็นลง จึงเริ่มไต่ขึ้นในผังเฮิรต์สปรัง_รัสเซิ่ลไปอีก ตามกิ่งที่เรียกว่า AGB ขณะที่แกนยังหดตัวลงเรื่อยๆ เนื้อนอกของดาวก็ขยายตัวออกไปเช่นกัน ภาพโดย Richard W. Pogge (สงวนลิขสิทธิ์)

กลไกการสูญเสียมวลในช่วงนี้ก็ยังไม่เป็นที่เข้าใจกันมากนักอาจจะเป็นไปได้ว่าเป็นการโยนสาดมวลสารออกนอกอวกาศ ด้วยความเคลื่อนไหวของสนามแม่เหล็กของดวงดาวเช่นเดียวกับดาวทีทอรี หรือการเกิดพายุสุริยะที่เราเห็นจากดวงอาทิตย์ หรืออาจเนื่องมาจากความตึงผิวของดวงดาวลดน้อยลงมาก เพราะเนื้อในนอกแกนมีความเบาบางลง แรงดันจากโฟตอนซึ่งเป็นผลของปฏิกิริยานิวเคลียร์ภายใน ก็ผลักดันมวลสารส่วนหนึ่งให้หลุดออกไปด้วย แต่ไม่ว่าสาเหตุจะเป็นมาอย่างไรก็ตามที ผลที่แน่ๆก็คือดาวซุปเป้อร์ยักษ์แดง แม้จะมีขนาดใหญ่มากแต่จะมีมวลน้อยกว่าตอนยังอายุน้อยอยู่มาก ยิ่งแกนกลางร้อนมากเท่าไหร่ มันก็สูญมวลไปได้มากขึ้นและเร็วขึ้นเท่านั้น

(ภาพที่ ๕๕) เมื่อดาววิวัฒนาตัวไต่ขึ้นกิ่ง AGB นั้น จะมีลมพายุจากพื้นผิวดาวพัดพาผิวดาวเนื้อนอกออกไปสู่อวกาศ ไปรวมตัวกันกับฝุ่นธุลีระหว่างดาว เตรียมรอเพาะเชื้อก่อตัวเป็นดาวดวงใหม่ในอนาคต เปลือกธุลีดาวก็มามัวแสงให้เราเห็นดาวได้ไม่ชัด แม้ว่าดาวช่วงนี้จะสว่างกว่าดวงอาทิตย์ถึงหนึ่งหมื่นเท่า แต่เราก็เพียงจับพลังงานอินฟราเรด หรือพลังงานความร้อนของมันได้เท่านั้น ภาพโดย ศจ James Schombert

และการเผาผลาญฮีเลียมให้เป็นพลังงานในเปลือกนอกของแกนก็ไม่สู้จะเสถียรเท่าใดนัก เพราะมันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิมาก และตอนนี้ก็ใช่ว่าจะมีเชื้อเพลิงเหลือเฟือ แต่อุณหภูมิของดวงดาวในช่วงนี้จะขึ้นๆลงๆ ยิ่งมีเถ้าคาร์บอนเฉื่อยเกิดขึ้นมากเท่าไร ความผันผวนของอุณหภูมิก็เกิดขึ้นมากเท่านั้น เพราะทันทีที่การเผาผลาญลดลง จากการที่มีเชื้อเพลิงน้อยลง แกนก็จะหดและอุณหภูมิก็จะลดลง เมื่อหดตัวลงแรงอัดทำให้มันร้อนขึ้น พอร้อนขึ้นได้ถึงจุดฮีเลียมบนเปลือกแกนที่อยู่ส่วนนอกออกมาหน่อย อันเป็นเถ้าของการเผาไฮโดรเจนที่เปลือกแกนก็ติดไฟขึ้นมา แล้วได้พลังงานมาเพิ่มทำให้เนื้อนอกของดาวพองตัวขึ้นมาอีก สภาพของดวงดาวในตอนนี้ก็พองๆหดๆสลับกันอยู่ตลอดเวลาที่เรียกว่า Thermal Pulse เนื้อนอกแกนของดวงดาวไม่มีความเสถียรแบบ hydrostatic equilibrium ดังในยุคแรกๆอีกต่อไปแล้ว ดาวที่มีมวลค่อนข้างมาก การยืดและหดตัวส่งผลให้ความสว่างของดาวแปรเปลี่ยนจนเป็นที่สังเกตได้ไกล เราก็สามารถนำคุณสมบัตินี้มาใช้ประโยชน์ในการวัดระยะทางของดวงดาวได้อีก กิ่งตอนนี้ในผังชีวิตดาวนอกจากจะเรียกเป็นทางการว่า Asymptotic Giant Branch ในดาวที่มีมวลขนาดดวงอาทิตย์แล้ว สำหรับดาวที่มีมวลมากๆก็เรียกว่า Instability Strip ดาวที่ยืดๆหดๆผันแปรแสงสว่างมากไปหาน้อยพวกนี้ ก็เรียกกันว่า Pulsating Variables จัดเป็นดาวแปรแสงที่สำคัญมากชนิดหนึ่ง เพราะนักดาราศาสตร์ได้อาศัยความสัมพันธ์ระหว่าง คาบการแปรแสงอันคงที่ของดาวพวกนี้กับค่าความสุกสว่าง มาหาระยะทางจากดวงดาวได้

บทสรุปแห่งชีวิตดวงดาวที่มีมวลขนาดดวงอาทิตย์ก็เป็นดังในภาพข้างล่าง ที่แกนในเผาไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียมในวิถีชีวิตหลัก จนมาเป็นดาวยักษ์แดงที่แกนในเหลือแต่เถ้าฮีเลียม ได้แต่อาศัยพลังงานจากการเผาไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมที่เปลือกนอกของแกนใน จนกระทั่งเกิดการระเบิดฉับพลันของฮีเลียม กลายเป็นดาวในกิ่งนอนที่เผาฮีเลียมในแกนใน และเผาไฮโดรเจนที่เปลือกแกน จนกระทั่งฮีเลียมที่แกนในหมดสิ้นลง เหลือแต่เถ้าคาร์บอน พลังงานของดาวได้แต่อาศัยจากการเผาเปลือกสองชั้นของแกน คือเปลือกในสุดเผาฮีเลียม และเปลือกด้านนอกออกมาเผาไฮโดรเจน แกนคาร์บอนที่ไม่ก่อพลังงานอันใดก็จะหดตัวลงไปเรื่อยๆ ส่วนแกนนอกที่ได้รับพลังงานจากการเผาเปลือกแกน ก็จะขยายตัวออกไปเรื่อยๆ ทั้งสองส่วนของดวงดาวที่แยกจากกันก็ "หันหน้ากันคนละทาง สร้างดาวกันคนละดวง..." และในที่สุดต่างก็แยกห่างออกจากกันไปอย่างไม่มีวันหวลคืนมาหากันดังเดิม

(ภาพที่ ๕๖) การพัฒนาของดวงดาวที่มีมวลขนาดเดียวกับดวงอาทิตย์ ตั้งแต่เริ่มที่มีปฏิกิริยานิวเคลียร์ภายใน จากดาวในวิถีหลักที่เผาไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมในแกนกลาง ไปจนถึงดาว AGB ที่ฮีเลียมหมดสิ้นไปในแกนกลาง พลังงานทั้งสิ้นได้มาแต่จากการเผาเปลือกนอกแกน ส่วนแกนในก็เหลือแต่เถ้าคาร์บอนในที่สุด ภาพโดย Profs Snow & Bownsberger

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 2 27 ก.ย. 2549 (16:42)
ด้วยความเคารพในความเห็นของคุึณพวงร้อย ผู้เป็นเจ้าของบทความ
ในการอธิบายการทรงรูปอยู่ของดาวฤกษ์ใด ๆ ในจักรวาลนั้น เราจะเห็นว่าความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์จะเข้ามาเป็นพระเอกเสมอ ๆ
เวลาที่เราจะหาเหตุผลว่า อะไรส่งแรงดันออกมาจากจุดศูนย์กลางแกนในของดาวฤกษ์ คำอธิบายที่ว่า ความร้อนทำให้แก๊สขยายตัวออก ดูเป็นคำอธิบายที่ดี เพราะโดยทั่วไปแก๊สบนโลกพอถูกความร้อนมันก็จะขยายตัวออก (เนื่องจากมันแปลงพลังงานที่ได้รับไปเป็นพลังงานจลน์) แต่ต้องไม่ลืมว่า ระเบิดนิวเคลียร์ที่ระเบิดขึ้นบนโลกนั้น มักมีการระบายความร้อนที่แย่มาก ๆ โดยเหตุที่ความร้อนของมันมีมากมายมหาศาล แม้ในที่ที่มีมวลแวดล้อมมากพอที่จะให้มันระบายความร้อนได้ เช่น การระเบิดในอากาศ หรือในน้ำ มันก็ยังระบายความร้อนไม่ทันอยู่ดี ทำให้มันมีการออตัวกันอยู่เป็นกลุ่มก้อน ผลลงเอยก็คือ ระเบิดนิวเคลียร์มักจะมีรูปเป็นดอกเห็ดยักษ์อย่างที่ระเบิดอื่นไม่มี เนื่องเพราะการระบายความร้อนไม่ค่อยจะออกของมันนี่เอง
ถ้าระเบิดนิวเคลียร์เกิดในอวกาศ ที่ซึ่งไม่มีมวลสารที่มันจะระบายความร้อนต่อเนื่องไปได้ ผมว่าน่าจะทำให้มันขมวดตัวเองเป็นก้อนมากกว่านะครับ
ย้อนกลับมาที่ดวงดาว เมื่อเราจะอธิบายถึงแรงดึงดูดภายในที่เป็นไปในทิศทางตรงกันข้าม เราก็อ้างเหตุนี้แหละ ที่บอกว่าจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น ทำให้มันร้อนจัด ภายใต้ความร้อนจัดนี้เอง อนุภาคต่าง ๆ จะถูกบีบอัดตัวกันแน่นเข้าแน่นเข้า ภายใต้การเคลื่อนไหวที่ถูกจำกัดอยู่ในพื้นที่แคบ ๆ นี่แหละ ที่กดดันให้อนุภาคต่าง ๆ เหล่านั้น ค่อยๆ สร้างตัวเองเป็นเนื้อมวลขึ้น เมื่อมีมวล มันจึงมีแรงดึงดูดระหว่างมวลภายในตัวของมันเอง และแรงดึงดูดนี้เอง ที่ต้านทานการขยายตัวออกของดวงดาวเอาไว้
เอาไปเอามา เราก็อ้างมันแต่ความร้อนจากปฏิกิริยานิวเคลียร์นี่แหละ แม้แต่ว่ามันจะขัดแย้งกันอยู่ในตัวเองก็ตาม ตกลงเราก็เลยไม่ทราบว่า ความร้อนทำให้ดวงดาวเกิดการขยายตัวออกหรือยุบตัวเข้ากันแน่
ลองพิจารณาดูภาพของเนบิวลาที่ถูกเป่าเอาพวยแก๊สออกมาเป็นรัศมีสวยงาม แสดงว่ามันมีแรงอะไรบางอย่างที่เป่าเอารังสีและอาจจะ “ความร้อน” จากจุดศูนย์กลางเนบิวลาออกมา
เป็นไปได้ไหมว่า มันอาจจะมีสนามพลังอะไรบางจากอยู่ที่จุดศูนย์กลางของเนบิวลา ซึ่งมีทิศทางดันออกอยู่ก็ได้ ?
สอดคล้องกับดวงอาทิตย์ของเรา ซึ่งเราพบมานานแล้วว่ามันมีลมพายุสุริยะ Solar Wind แต่ทุกวันนี้เราก็ยังไม่สามารถอธิบายได้ว่า ลมพายุสุริยะนี้ เกิดมาจากอะไรกันแน่? แน่นอนครับ หนึ่งในบรรดาคำตอบทั้งหมด ก็หนีไม่พ้น การระเบิดเอาความร้อนที่อยู่ภายในดวงอาทิตย์ ออกมาสู่ภายนอก
แล้วอะไรล่ะ? ที่ทำให้ระบบสุริยจักรวาลทรงตัวเป็นระบบสุริยจักรวาลอยู่ได้
หรือว่าจะเป็น "ความร้อน" อีก

einstine
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 29 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 9 ม.ค. 2550 (18:31)
อยากรุประวัติอะคะ พอดีต้องทามงานส่งครูคายรุประวัติช่วยส่งมาทางเมลนี้หน่อยนะค่ะ

violinjung_m_e_w_@hotmail.com (IP:203.113.38.12)

พวงร้อย
(P Khamriang)

ผู้ชมข้อมูลนี้แล้ว 11,467 ครั้ง
เป็นสมาชิก: นานกว่า 8 ปี
แบ่งปันความรู้ 1,144 ครั้ง
ได้รับดาว 233 ดวง

โหวตเพิ่มดาว

Hot Links

ขอบคุณผู้สนับสนุน