โดยมี
f = Flux หรือความสว่างปรากฏ
L = Luminosity หรือความสุกสว่าง (ที่ได้จากพล็อตความสัมพันธ์ของคาบการแปรแสง กับความสุกสว่าง)
d = distance คือ ระยะทางจากดาวดาวมายังโลก

จะเห็นได้จากพล็อตว่าจุดต่างๆคือค่าที่แท้จริงของดวงดาว ไม่ได้เรียงกันเป็นเส้นตรงทีเดียวนัก แต่จะประมาณเป็นเส้นตรง จึงทำให้ค่าความสุกสว่าง (luminosity) มีความคลาดเคลื่อนตามมาถึง ๒๕ % แต่ก็ไม่มีวิธีอื่นมาหาระยะทางของดาวที่อยู่ไกลๆ เป็นร้อยๆปีแสงขึ้นไป นอกจากวิธีนี้ซึ่งจะใช้ประมาณได้เป็นล้านๆปีแสง ทำให้ดีกว่าไม่มีอะไรมาใช้วัดเลยทีเดียว

animationข้างล่างแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของขนาด และอุณหภูมิของดวงดาว เนื่องจากความไม่สมดุลย์กัน ระหว่างแรงดึงดูดเข้าหาศูนย์กลาง และแรงดันออกจากการเผาผลาญพลังงาน ที่ส่งผลให้ความสุกสว่างเปลี่ยนแปลงไป ดังเส้นกราฟที่แสดงไว้ สังเกตได้ว่าดาวจะสว่างมากที่สุดเมื่ออุณหภูมิพื้นผิวจะสูงที่สุด แต่ขนาดของดาวจะเล็กที่สุด ดาวแปรแสงพวกนี้จะมีคาบคงที่

(ภาพที่ ๖๘) แสดงวงจรการแปรแสงของดาว ในช่วง Instability Strip ที่หมุนเวียนเป็นคาบเวลาคงที่ โดย Dr Nick Strobel

ดาวแคระขาว - เศษซากของดวงดาว

ตามที่กล่าวมาข้างต้นว่าส่วนที่หลงเหลือจากแกนของดวงดาว เมื่อกลายสภาพมาเป็นดาวแคระขาว ซึ่งที่แท้แล้วก็เป็นเพียงซากที่เหลือของแกนดาวเท่านั้นเอง จะไร้ซึ่งแหล่งพลังงานจากภายใน ถ้ามวลที่ยังหลงเหลืออยู่ภายในแกนกลางนี้ ยังเหลือให้มีมากเกินกว่า ๑.๔ เท่าของมวลดวงอาทิตย์แล้ว แรงหดตัวอันเป็นผลมาจากแรงดึงดูดเข้าสู่ศูนย์กลางของมวลจำนวนนี้ จะมีมากพอเกิดขีดจำกัดที่เรียกว่า ขีดจำกัดจันดราเศกขาร์ หรือ Chandrasekhar's Limit ซึ่งตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อเมริกันเชื้อสายอินเดีย สุพราห์มัณญัณ จันดราเศกขาร์ (Subrahmanyan Chandrasekhar) ผู้ค้นพบความสัมพันธ์นี้ จากการคำนวณมวลของดาวในสภาพ electron degeneracy และตีพิมพ์ผลงานเรื่องนี้ในปี คศ ๑๙๓๘ ท่านจันดราเศกขาร์ เป็นนักวิทยาศาสตร์รุ่นแรกท่านหนึ่ง ที่นำทฤษฎีทางฟิสิกส์มาทำความเข้าใจชีวิตของดวงดาว และได้รับการยกย่องว่า เป็นผู้บุกเบิกคนสำคัญท่านหนึ่งของสาชาวิชาที่เรียกว่า Astrophysics ท่านได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากผลงานชิ้นนี้ในปี คศ ๑๙๘๓

จันดราเศกขาร์ พบว่ามวลที่มากกว่า ๑.๔ เท่าของดวงอาทิตย์นี้ จะทำให้ดาวแคระขาวมีแรงดึงดูดมากจนเอาชนะแรงดันจาก Electron degeneracy ในแกนกลางของมันได้ แต่แม้ว่ามวลสูงสุดที่จะคงดาวให้มีสภาพเป็น ดาวแคระขาว อยู่ได้จะกำหนดว่าต่ำกว่า ๑.๔ เท่าของดวงอาทิตย์ก็ตาม ดวงดาวส่วนใหญที่มีมวลแรกเริ่มในวิถีหลักของชีวิตมากถึง ๘ เท่าของดวงอาทิตย์ ก็จะเป่าสาดสูญเสียมวลส่วนใหญ่ไป จนเมื่อมาถึงขั้นนี้มวลในแกนที่เหลือ จะมีน้อยกว่า ๑.๔ เท่าของดวงอาทิตย์ จึงประมาณว่าดวงดาวที่มีขนาดต่ำกว่า ๘ ถึง ๑๑ เท่าของดวงอาทิตย์ จะมีจบชีวิตลงด้วยการเป็นดาวแคระขาว

จากทฤษฎีความสัมพันธ์ระหว่างมวลและขนาดของดวงดาว ในสภาวะที่เป็น degenerate เช่นนี้ยิ่งมีมวลมากขนาดก็จะเล็กลง ดังที่ได้กล่าวมาข้างต้น หากมวลเพิ่มขึ้นแรงยุบยวบตัวก็มากขึ้น ขนาดของดาวก็จะเล็กลงเรื่อยๆ จนเมื่อดาวมีมวลมากกว่า ๑.๔ เท่าของดวงอาทิตย์ แรงดึงดูดจะทำให้ดาวถล่มตัวลงมาเข้าหาศูนย์กลางจนไม่มีอะไรเหลือ ที่เห็นเป็นรัศมีมีค่าเป็นศูนย์ในกราฟข้างล่าง คือดาวจะไม่สามารถคงตัวเป็นดาวแคระขาวอยู่ได้อีกแล้ว

(ภาพที่ ๖๙) แสดงค่าของมวลของดวงดาว ที่จะอำนวยให้ดาวดำรงความเป็น ดาวแคระขาว คือมวลที่เหลือจะต้องมีไม่เกิน ๑.๔ เท่าของมวลของดวงอาทิตย์ ดาวจึงจะจบชีวิตด้วยการเป็นดาวแคระขาว หากมีมวลที่เหลือมากกว่านี้ ชะตาชีวิตของดวงดาวก็จะกลายเป็นอื่นไป เรียกค่าจำกัดสูงสุดของมวลนี้ว่า ขีดจำกัดของจันดราเศกขาร์ ภาพโดย ศจ James Schombert

คราวหน้าจะมาพูดถึงจุดจบของดาวที่มวลมากๆที่ตายแบบดังระเบิด กลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ ขอขอบคุณที่ได้ติดตามอ่านกันมา

แหล่งอ้างอิงทางดาราศาสตร์

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)