จุดจบของดวงดาว

ก่อนอื่น อยากให้กลับไปอ่านเรื่องที่ผมเคยเขียนไว้ เกี่ยวกับดาวฤกษ์ก่อนนะครับ

ก็พอจะสรุปได้คร่าวๆว่า ดาวฤกษ์ทุกดวง มีมวลเริ่มต้น เป็นตัวกำหนดชะตาชีวิตของมันเอง (คงไม่ต้องอธิบายนะครับว่ามวลคืออะไร) เมื่อมีมวล ก็ต้องมีแรงโน้มถ่วง ที่จะดึงทุกอย่างเข้าจุดศูนย์กลาง แต่สิ่งที่ทำให้ดาวคงรูปอยู่ ดูเป็นก้อนๆอยู่ได้ ก็แสดงว่าต้องมีแรงอีกอย่าง ที่มาต้านแรงโน้มถ่วงที่กดลงไป ซึ่งแรงที่ว่านี้ก็คือ แรงที่เกิดจากปฏิกริยานิวเคลียร์จากใจกลางดวงดาว พอมันร้อนๆ มันก็ดันๆกันออกมาข้างนอก เหมือนน้ำเดือดนั่นแหละครับ แรงทั้งสองนี้ เป็นตัวรักษาสมดุลให้ดวงดาวคงรูปอยู่ได้

แต่เจ้าปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชันทีเกิดขึ้นตรงกลางดวงดาวนั้น มันคือการหลอมละลายมวลส่วนหนึ่ง ให้กลายเป็นพลังงานนั่นเอง (ตามกฏ E=mc^2) ยิ่งผ่านไปนานๆ มวลของดาว ซึ่งเปรียบเสมือนกับเชื้อเพลิง ก็ยิ่งเหลือน้อยลงเรื่อง .. แล้วจะเกิดอะไรขึ้น เมื่อเชื้อเพลิงนั้นหมดไป

ดาวบีเทลจุส ในกลุ่มดาวนายพราน เป็นดาวดวงหนึ่งที่เชื้อเพลิงกำลังจะหมดลงไป (ภาพจาก apod.nasa.gov)

ก็แน่นอนครับ ดาวดวงนั้นก็ต้องพบกับจุดจบไงล่ะ แต่จะจบแบบไหน จบอย่างไร นั่นคือสิ่งที่เราจะมาดูกันในวันนี้ครับ

ถ้าเราจะพิจารณาจุดจบของดวงดาว เราสามารถแบ่งดาวได้ 3 ประเภท ตามมวลของมันครับ ผมขอตั้งชื่อให้ทั้งสามว่า

  • ผอมแห้ง เป็นดาวฤกษ์มวลน้อย มีมวลน้อยกว่าหรือเท่ากับ 2 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ เมื่อ ผอมแห้ง เผาผลาญมวลจนเหลือน้อย ใกล้จะหมดเต็มที แรงโน้มถ่วงยังมีเท่าเดิม แต่แรงจากปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชันจากแกนกลาง(ซึ่งต่อไปนี้ขอเรียกว่า แรงข้าวต้ม ) เกิดลดน้อยลงไปเรื่อยๆ ทำให้เกิดความไม่สมดุลบนตัวผอมแห้ง นั่นคือ ตัวผอมแห้งเริ่มยุบลงเรื่อยๆ (เพราะแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็นแรงกดลงมีมากกว่า) มวลของผอมแห้งที่เหลืออยู่ ก็ถูกอัดกันภายในแกนกลาง อัดกันเข้าไปเรื่อยๆ ก็เกิดร้อนและหลอมรวมกันขึ้นมา เกิดแรงข้าวต้มครั้งใหม่ออกมาสู้กับแรงโน้มถ่วงอีกครั้ง คราวนี้ทำให้ตัวผอมแห้งขยายใหญ่ออกกว่าเดิมมาก กลายเป็น ดาวยักษ์แดง (Red Giant) ที่มีขนาดและความร้อนสูงกว่าเดิมมาก แต่พอใช้เวลาไปได้สักพัก เหมือนรถที่น้ำมันหมด เชื้อเพลิงของผอมแห้งเริ่มเหลือน้อย แรงข้าวต้มไม่สามารถต้านทานแรงโน้มถ่วงได้อีกครั้ง ผอมแห้งจึงยุบตัวกลายเป็น ดาวแคระขาว (White Dwarf) ที่เต็มไปด้วยธาตุคาร์บอน ส่วนเนื้อมวลสารของผอมแห้งที่เหลืออยู่โดยรอบ ก็จะหลุดออกจากตัวผอมแห้งไป มองดูก็คล้ายๆเป็นฟองขนาดใหญ่ ที่เขาเรียกว่า เนบิวลาดาวเคราะห์ (Planetary Nebula) ไงล่ะ .. นึกภาพกันออกไหม ถ้าไม่ออก ดูนี่

planetary nebula ภาพจาก Wikipedia

  • สมส่วน เป็นดาวฤกษ์มวลปานกลาง มีมวลมากกว่า 2 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ แต่น้อยกว่า 8 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ สิ่งทีเกิดขึ้นกับตัวสมส่วน แทบจะไม่ต่างอะไรกับที่เกิดกับผอมแห้งเลย เพียงแต่ว่าต่างกันที่ความเร็วเท่านั้น ปฏิกริยาต่างๆที่เกิดขึ้นกับตัวสมส่วน จะเร็วกว่าที่เกิดกับผอมแห้งมาก และความต่างอีกอย่างก็คือ ดาวแคระขาวของสมส่วน เป็นดาวแคระขาวที่เต็มไปด้วยธาตุออกซิเจน
  • ตุ้ยนุ้ย เป็นดาวฤกษ์มวลมาก มีมวลมากกว่า 8 เท่าของวดวงอาทิตย์ขึ้นไป .. จะว่าไปแล้ว ตัวตุ้ยนุ้ยเอง ก็ต้องประสบชะตากรรมแบบเดียวกับผอมแห้ง และสมส่วนเหมือนกัน แต่ว่าเร็วมากๆ เร็วกว่าสมส่วนเยอะเลย เท่านั้นยังไม่พอ ตัวตุ้ยนุ้ยจะยุบๆพองๆหลายรอบมาก แต่ละรอบก็จะได้ธาตุที่แตกต่างกันออกไป จนสุดท้าย เหลือธาตุเหล็ก ที่ไม่สามารถกลายเป็นธาตุอื่นได้ ตัวตุ้ยนุ้ยก็จะยุบตัวลงอย่างฉับพลัน ฟุป! กลายเป็น ดาวนิวตรอน และ ตู้ม! เกิด ซุเปอร์โนวา (Supernova) พร้อมกันทันทีทันใดนั่นเอง .. จริงๆแล้วก็ไม่รู้ว่ามีเสียงรึเปล่านะ ไม่เคยไปฟังเหมือนกัน
  • แต่ยังไม่จบเท่านั้น ถ้าตัวตุ้ยนุ้ยเกิดกินเยอะมาก ถ้าตัวตุ้ยนุ้ยมีมวลมากกว่า 18 เท่าของดวงอาทิตย์ขึ้นไป การยุบตัวจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมาก มากเกินกว่าที่แรงข้าวต้มจะต้านไหว ทันใดนั้น ตุ้ยนุ้ยก็จะยุบตัวลงกลายเป็น หลุมดำ (Black Hole) ซึ่งก็คือวัตถุที่มีขนาดเป็นศูนย์ (ยุบลงจนไม่มีขนาด) แต่ว่ามีมวลเป็นอนันต์!

(เขียนเยอะ.. เหนื่อยดีเหมือนกัน - -“) สรุปกันอีกทีครับ

มวล(เทียบกับมวลดวงอาทิตย์)จุดจบ
น้อยกว่า 2 เท่าดาวแคระขาวคาร์บอน
มากกว่า 2 เท่า แต่น้อยกว่า 8 เท่าดาวแคระขาวออกซิเจน
มากกว่า 8 เท่า แต่น้อยกว่า 18 เท่าซุเปอร์โนวา และ ดาวนิวตรอน
มากกว่า 18 เท่าหลุมดำ

คิดว่าคงเป็นประโยชน์กับผู้ที่สนใจนะครับ

Related Posts