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
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 เท่า | ดาวแคระขาวคาร์บอน |
| มากกว่า 2 เท่า แต่น้อยกว่า 8 เท่า | ดาวแคระขาวออกซิเจน |
| มากกว่า 8 เท่า แต่น้อยกว่า 18 เท่า | ซุเปอร์โนวา และ ดาวนิวตรอน |
| มากกว่า 18 เท่า | หลุมดำ |
คิดว่าคงเป็นประโยชน์กับผู้ที่สนใจนะครับ