โลก ดวงดาว และดาราศาสตร์

ลำดับตอนที่ #2 : ดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์

    การศึกษาดวงดาวมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะทุกอณูของชีวิตบนโลก อากาศที่โอบอุ้มเราไว้หรือแม้แต่โลกที่เราอาศัยอยู่ก็ล้วนประกอบขึ้นจากธาตุที่กำเนิดขึ้นจากสภาวะรุนแรงในดวงดาว หากไม่มีดวงดาวที่ให้กำเนิดธาตุหนักขึ้น เอกภพจะมีเพียงธาตุไฮโดรเจนและฮีเลียมที่เกิดมาพร้อมกับเอกภพ ซึ่งธาตุทั้งสองเป็นธาตุที่เบาที่สุดและไม่สามารถให้กำเนิดชีวิตในลักษณะที่เป็นอยู่ได้เลย

ดาวฤกษ์ คือ กลุ่มก๊าซร้อนขนาดใหญ่ที่รวมตัวอยู่ด้วยกันเป็นก้อน ซึ่งกำลังลุกไหม้ด้วยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น ดาวฤกษ์ทั้งหมดเหมือนกับดวงอาทิตย์ของเรา มันส่องแสงเพราะมันประกอบด้วยแก๊สร้อนขนาดใหญ่ ภายในแกนของดาวฤกษ์แต่ละดวงมีปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์เกิดขึ้น เปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานที่หนักกว่า เช่น จะหลอมก๊าซไฮโดรเจน 4 โมเลกุลให้กลายเป็นก๊าซฮีเลียม 1 โมเลกุล นั่นคือดาวฤกษ์ส่วนใหญ่จะเป็นธาตุไฮโดรเจน แล้วปล่อยพลังงานมหาศาลออกมาในรูป ความร้อนแก่แก๊ส แสงสว่างและรังสี ทำให้มันส่องแสง ซึ่งเนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างอะตอมของสารนั้น เชื่อกันว่าเกิดมาจากการยุบตัวของแก๊ส และฝุ่นขนาดมหึมา ในการยุบตัวทำให้เกิดการหมุนวน จึงทำให้ดาวฤกษ์กลายเป็นทรงกลม และหมุนรอบตัวเอง แหล่งพลังงานของดาวฤกษ์อยู่ภายในใจกลางของดวงดาวอันเกิดจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์

ชนิดของดาวฤกษ์
            ดาวฤกษ์สีขาวแกมน้ำเงิน จัดเป็นดาวฤกษ์เกิดใหม่มีอุณหภูมิราว 12,000-25,000องศาเซลเซียส ส่วนดาวฤกษ์สีขาว สีเหลือง สีส้มและสีแดง จะมีอายุมากขึ้นตามลำดับ อุณหภูมิจะลดลงตามอายุแต่จะมีขนาดใหญ่ขึ้น ดาวฤกษ์แดงจะมีอุณหภูมิประมาณ 3,500องศาเซลเซียส และเป็นกระบวนการขึ้นสุดท้ายของดาวฤกษ์ซึ่งจะดับลงในไม่ช้า

ดาวฤกษ์ทุกดวงมีความเหมือนกันอยู่ 2 อย่าง คือ 1. มีพลังงานในตัวเอง 2. เป็นแหล่งกำเนิดธาตุต่างๆ เช่น ธาตุฮีเลียม ลิเทียม และเบริลเลียม

ดาวฤกษ์แต่ละดวงแตกต่างกันที่ขนาด ความหนาแน่น อุณหภูมิผิว สัดส่วนของสารที่เกิดการหลอมเหลว เนื่องจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ นอกจากนั้นยังแตกต่างกันเนื่องจากอายุ ชนิดสี องค์ประกอบทางเคมี ระยะห่าง ความสว่างและระบบดาว รวมทั้งวิวัฒนาการ

วิวัฒนาการของดาวฤกษ์

ขั้นแรกของการเกิดดาวฤกษ์คือ แรงโน้มถ่วงของเมฆ ฝุ่น และแก๊สขนาดใหญ่ที่เรียกว่า เนบิวลา ได้เกิดการหดยุบตัวรวมตัว ขณะที่ยุบตัวลงเป็นก้อนกลม โมเลกุลของแก๊สเข้าใกล้กันมากขึ้น เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงขึ้น ความกดดันเพิ่มขึ้น ทำให้แก๊สและฝุ่นร้อนขึ้น อุณหภูมิของแก๊สที่ใจกลางสูงขึ้นเรื่อยๆ เพราะแรงโน้มถ่วงดึงให้ยุบตัวต่อไปอีก ก้อนแก๊สกลายเป็นดาวที่ยังไม่คลอด (Protostar) จนกระทั่งอุณหภูมิสูงขึ้นเป็น 15 ล้านองศาเซลเซียส จึงเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ได้พลังงานออกมามหาศาล เป็นการสร้างพลังงานของดาวฤกษ์ ทำให้ดาวเปล่งแสงคลอดออกมาเป็นดาวฤกษ์เกิดใหม่ ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ดังกล่าว เกิดขึ้นเฉพาะเมื่อดาวมีมวลสารมากพอที่จะทำให้ใจกลางมีอุณหภูมิสูงถึง 15 ล้านองศาเซลเซียส หากเนื้อสารน้อยกว่า 1 ใน 20 ของดวงอาทิตย์ ก้อนแก๊สจะร้อนขึ้นแต่อุณหภูมิภายในไม่สูงพอจะเกิดปฏิกิริยาได้ ดังนั้น จึงส่องแสงเป็นดาวฤกษ์อย่างสมบูรณ์ไม่ได้ แต่จะกลายเป็น ดาวแคระน้ำตาล

เมื่อเกิดเป็นดาวฤกษ์ขึ้นมาแล้วจะมีฝุ่นและแก๊สที่เหลือล้อมรอบดาวดวงนี้ ฝุ่นและแก๊สเหล่านี้อาจรวมกันเป็นดาวเคราะห์หรือดาวแคระน้ำตาล และในที่สุดแรงของการแผ่รังสีของดาวฤกษ์ที่ร้อนแรงจะผลักดันแก๊สและฝุ่นที่หลงเหลือให้กระจายออกสู่อวกาศ

ตั้งแต่เริ่มกำเนิดจนถึงวาระสุดท้าย ดาวฤกษ์ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า วิวัฒนาการเกี่ยวกับดาว ดาวฤกษ์มีวิวัฒนาการอย่างไรขึ้นอยู่กับมันมีมวลมากแค่ไหน ดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กกว่าจะมีแสงสว่างมากกว่า ส่องแสงนานกว่าดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่า หนักกว่าดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็ก เช่น ดวงอาทิตย์ส่องแสงได้เป็นเวลา 10,000 ล้านปี จุดจบของดาวฤกษ์จะต่างกันขึ้นอยู่กับมวลสาร              ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย มีแสงสว่างไม่มากจะใช้เชื้อเพลิงน้อย จึงมีช่วงชีวิตยาว และจบชีวิตลงด้วยการไม่ระเบิดแต่จะกลายเป็นดาวแคระขาว อย่างไรก็ตาม จุดจบของดาวฤกษ์จะช้าหรือเร็วขึ้นอยู่กับมวลสารของดาวฤกษ์นั้น

จุดจบของดาวฤกษ์

            ดาวฤกษ์ไม่อาจดำรงอยู่ได้ชั่วนิรันดร์เช่นเดียวกับมนุษย์ที่มีการเกิด แก่ เจ็บและตาย จะมีข้อแตกต่างก็เพียงแต่ดาวฤกษ์นั้นมีชีวิตที่ลิขิตตายตัวไว้แล้วตั้งแต่กำเนิด เมื่อถึงวันหนึ่งที่แก๊สไฮโดรเจนที่แกนกลางอันเป็นแหล่งพลังงานหลักของดาวฤกษ์มาโดยตลอดหมดลง ดาวฤกษ์ก็จะต้องพบกับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่อีกระลอกหนึ่ง ธรรมชาติจะพยายามทุกวิถีทางในการตอบสนองการเปลี่ยนแปลงที่เข้ามาอย่างต่อเนื่องเพื่อช่วงชิงความสมดุลภายในกลับมา แต่ในที่สุดแล้วการเปลี่ยนแปลงจะนำไปสู่การสิ้นอายุขัยที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

                ในดาวฤกษ์ทุกดวง จะมีความสมดุลกันระหว่างแรงโน้มถ่วงที่พยายามทำให้ดาวแตกสลายและยุบตัวลงเข้าสู่ใจกลางของตัวเองกับผลของความร้อนที่พยายามทำให้มันแยกเป็นเสี่ยงๆ ความสมดุลนี้จะอยู่ได้นานตราบเท่าที่ยังมีไฮโดรเจนหลงเหลืออยู่ เมื่อขาดเชื้อเพลิงความสมดุลจะหมดไปและดาวก็จะเริ่มดับลง แรงโน้มถ่วงจะเริ่มมีพลังเหนือผลของความร้อนและดวงดาวก็จะเริ่มแตกสลาย อย่างไรก็ตามไม่ใช่ว่าดาวฤกษ์ทุกดวงจะมีจุดจบเช่นนี้ อนาคตของมันขึ้นอยู่กับมวล ซึ่งก็คือปริมาณของสสารในตัวมันนั่นเอง

การสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์มวลน้อย

                ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย ขนาดเล็กอย่างเช่น ดวงอาทิตย์ มีแสงสว่างไม่มากจะใช้เชื้อเพลิงในอัตราที่น้อย จึงมีช่วงชีวิตยาวจะถึงจุดจบเมื่อเชื้อเพลงของมันหมดลง ก่อนอื่นมันจะพ่นควันไฟออกมา ขยายตัวจนกลายเป็น “ดาวยักษ์สีแดง” (Red Giant) เกิดระเบิดเป็นโนว่า มวลที่ศูนย์กลาง จะถูกอัดแน่น จากนั้นก็กลืนดาวพุธและดาวศุกร์เข้าไปแล้วระเบิดส่วนเปลือกนอกออกสู่อวกาศแล้วยุบตัวลงเป็นวัตถุขนาดเล็กที่เรียกว่า “ดาวแคระขาว” (White Dwarf) เต็มไปด้วยธาตุคาร์บอนและมีเนบิวลาดาวเคราะห์ (Planetary Nebula) ซึ่งเป็นซากของส่วนที่เคยเป็นพื้นผิวดาวห้อมล้อมอยู่ ดาวแคระขาวมีขนาดไม่ใหญ่ไปกว่าโลกของเรา ค่อย ๆ มีแสงริบหรี่ลง... จนมองไม่เห็น และในที่สุดสีของมันจะจางลงและกลายเป็น “ดาวแคระดำ” (Black Dwarf) ในที่สุด จบชีวิตการเป็นดาวฤกษ์ไปอย่างสงบ

การสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์มวลปานกลาง

            ดาวฤกษ์ระดับมวลปานกลาง (มวลมากกว่า 2 เท่า แต่น้อยกว่า 8 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) จะมีจุดจบในลักษณะเดียวกับมวลน้อย คือ จบชีวิตลงอย่าสงบและกลายเป็นดาวแคระขาวที่ห้อมล้อมไปด้วยเนบิวลาดาวเคราะห์ สิ่งที่แตกต่างเป็นเพียงผลเนื่องมาจากมวลที่มากกว่าเท่านั้น กล่าวคือ (1) กิจกรรมในทุกช่วงของชีวิตและทุกขั้นตอนของการสิ้นอายุขัยจะดำเนินไปอย่างรวดเร็วกว่าดาวมวลน้อยอย่างมาก และ (2) มวลที่มากขึ้นส่งผลให้ความร้อนและความดันที่แกนกลางมากขึ้นไปด้วย ดาวฤกษ์มวลปานกลางจึงมีมวลพอที่จะกดดันให้แกนกลางมีอุณหภูมิ 600 ล้านเคลวิน เพียงพอสำหรับจุดฟิวชันหลอมรวมคาร์บอนให้เป็นออกซิเจนและนีออนได้ ดาวแคระขาวที่เกิดจากดาวมวลปานกลางจึงเป็นดาวแคระขาวที่เต็มไปด้วยธาตุออกซิเจน ซึ่งต่อมาก็คือแก๊สออกซิเจนที่เราใช้หายใจนั่นเอง

4

การสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์มวลมาก

            ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่ มีมวลมาก สว่างมาก จะใช้เชื้อเพลิงอย่างสิ้นเปลืองในอัตราที่สูงมาก จึงมีช่วงชีวิตที่สั้นกว่า ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าจะขยายตัวกลายเป็นยักษ์ใหญ่สีแดง เมื่อเชื้อเพลิงหมดใจกลางของมันจะยุบลง ส่วนเปลือกนอกจะเกิดการระเบิดอย่างรุนแรงออกกลายเป็น ซูเปอร์โนวา (supernova) ซึ่งจะปลดปล่อยพลังงานอย่างมากมายมหาศาล แสงสว่างจากการระเบิดจะพอๆ กับกาแล็กซี ตรงใจกลางของมวลมันมักจะเกิดวัตถุที่มีความหนาแน่น ถูกแรงอัดมหาศาลและมืด แรงโน้มถ่วงจะทำให้ดาวยุบตัวลงกลายเป็น ดาวนิวตรอน (neutron star) ซึ่งเป็นดาวที่มีขนาดเล็กมากมีมวลและความหนาแน่น สูง มากหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็วปล่อยคลื่นวิทยุออกมาเป็นช่วง ๆ เรียกว่า พัลซ่าร์ (Pulsar) หรือถ้าดาวมีมวล มากกว่าดวงอาทิตย์มาก ๆ หลังการระเบิดรุนแรงเป็นซุปเปอร์โนว่า จะมีแรงอัดรุนแรง มหาศาลยิ่งอัดมวล ให้มี ขนาดเล็กลง ไปอย่างไม่มีที่สิ้นสุด บริเวณแปลกประหลาดที่เรียกว่า หลุมดำ (black hole) ซึ่งมีแรงโน้มถ่วงมหาศาล ดูดได้ทุกอย่าง ขนาดที่แสงยังไม่อาจเล็ดลอดออกไปได้ ขณะที่เกิดหลุมดำก็จะมีแรงสะท้อนที่ทำให้ส่วนภายนอกของดาวระเบิดเกิดธาตุหนักต่างๆ เช่น ยูเรเนียม ทองคำ ซึ่งถูกสาดกระจายออกสู่อวกาศกลายเป็นส่วนประกอบของเนบิวลารุ่นใหม่และเป็นต้นกำเนิดของดาวฤกษ์รุ่นต่อไป

ดาวแคระขาว (White Dwarf)

บุคคลแรกที่สามารถไขความลับเรื่องการยุบตัวของดวงดาว คือ นักวิทยาศาสตร์ชาวอินเดีย ดร.สุบามายันต์ จันทรสิกขาร์ (Dr. Subrahmanyan Chandrasekhar) จันทรสิกขาร์ พบว่า ในดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่า 1.4 เท่า ของมวลดวงอาทิตย์ (โดยประมาณ) เมื่อเผาไหม้ เชื้อเพลิงนิวเคลียร์จนหมดแล้วจะเกิดการยุบตัวลง เป็นวัตถุท้องฟ้าที่เรียกว่า ดาวแคระขาว

ดาวแคระขาว คือ ซากของส่วนที่เคยเป็นแกนกลางของดาวฤกษ์ที่มีมวลเริ่มต้นน้อยกว่า 1.4 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ จึงประกอบด้วยธาตุคาร์บอนหรือออกซิเจนเป็นส่วนใหญ่ ดาวแคระขาวมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10,000 กิโลเมตร ซึ่งไม่ต่างจากโลกของเรามากนัก แต่ก็มีมวลมากได้ถึง 1.4 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ (พึงระลึกว่าดวงอาทิตย์มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าโลก 109 เท่า) ทำให้ดาวแคระขาวมีความหนาแน่นสูงถึง 100-1,000 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร เป็นดาวที่หนาวเย็นและมีขนาดเล็ก (ประมาณโลกของเรา)

จากการคำนวณโดยอาศัยกลศาสตร์ควอนตัม (Quantum mechanics) พบว่า ในขณะที่ดาวยุบตัว เนื่องจากแรงโน้มถ่วง อะตอมของธาตุต่างๆ จะถูกอัดให้ใกล้กันมากจนอิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมมาอยู่ใกล้กันมากจนเกินไป มันจะผลักกันทำให้เกิดแรงดันขึ้น ซึ่งเรียกว่า Electron degeneracy pressure แรงดันนี้เป็นคุณสมบัติทางควอนตัมฟิสิกส์ของอิเล็กตรอน ไม่ใช่เกิดจากแรงผลักของประจุไฟฟ้า แรงผลักจากประจุไฟฟ้านั้นมีค่าน้อยมาก เมื่อเทียบกับแรงบีบอัดเนื่องจากความโน้มถ่วง

แรงดัน Electron degeneracy นี้มีค่ามากเสียจนกระทั่งสามารถหยุดยั้งการยุบตัวของดวงดาวได้ และทำให้เกิดเป็นวัตถุท้องฟ้าชนิดใหม่ ซึ่งเรียกกันว่า ดาวแคระขาว เป็นดาวที่หนาวเย็นและมีขนาดเล็ก (ประมาณโลกของเรา) อย่างไรก็ตามถ้าหากว่าดาวมีมวลมากกว่า 1.4 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ แรงดันจากอิเล็กตรอน จะไม่สามารถต้านทานการยุบตัวของดาวได้อีกต่อไป ดาวที่มีมวลมากกว่านี้จะเปลี่ยนสภาพเป็นวัตถุที่แปลกประหลาดยิ่งขึ้น ซึ่งมวลในระดับนี้ต่อมาเรียกว่า “ขีดจำกัดของจันทรสิกขาร์” (Chandrasekhar limit) เพื่อเป็นเกียรติแก่จันทรสิกขาร์นั่นเอง

ดาวนิวตรอน (Neutron Star)

                ในกรณีที่ดาวมีมวลมากกว่า Chandrasekhar limit แรงดันจากอิเล็กตรอนจะไม่สามารถยับยั้งการยุบตัวของดาวได้อีก ดาวจะยุบตัวลงจนอัดนิวเคลียสของอะตอมต่างๆ เข้าใกล้กัน เกิดเป็นวัตถุท้องฟ้าชนิดใหม่ ที่ประกอบด้วยอนุภาคนิวตรอน หรือที่รู้จักกันในชื่อ “ดาวนิวตรอน”

                ดาวนิวตรอน คือ ซากแกนของดาวที่มีมวลเริ่มต้นระหว่าง 8-18 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ที่ยังหลงเหลืออยู่จากการเกิดซูเปอร์โนวา ดาวนิวตรอนเป็นดาวที่มีความหนาแน่นสูงยิ่งยวด เพราะเนื้อสารที่มีมวลอาจมากถึง 3 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ถูกบีบอัดให้อยู่ในดาวขนาดเพียง 10-20 กิโลเมตรเท่านั้น ในทางนิวเคลียร์ฟิสิกส์นั้น นิวเคลียสของธาตุต่างๆ ประกอบด้วยอนุภาคสองชนิด คือ โปรตอนและนิวตรอน ที่น่าสนใจคือ อนุภาคทั้งสองมีนิสัยไม่ชอบอยู่ใกล้ๆ กัน เหมือนอิเล็กตรอน ดังนั้นเมื่อถูกอัดให้ใกล้กันมากๆ มันก็จะเกิดแรงผลักกันเกิดเป็น Degeneracy pressure เช่นเดียวกับกรณีของอิเล็กตรอนในดาวแคระขาว แต่ที่น่าสงสัยยิ่งไปกว่านั้นคือ อนุภาคโปรตอนหายไปไหน ทำไมดาวทั้งดวงจึงมีแต่นิวตรอน?  โดยธรรมชาตินิวตรอนสามารถสลายตัวให้โปรตอน อิเล็กตรอนกับนิวทริโน (neutrino) ในปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Beta-Decay process ซึ่งเป็นการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสี ซึ่งให้อนุภาคเบต้า (อนุภาคเบต้าก็คือ อิเล็กตรอน นั่นเอง) แต่ในดาวนิวตรอนนั้นมีความดันสูงมากจึงทำให้ปฏิกิริยาย้อนกลับที่เรียกกันว่า ปรากฏการณ์ Inverse Beta-Decay คือ อิเล็กตรอนรวมกับโปรตอน เกิดเป็นนิวตรอนและนิวทริโน ในสภาพปกตินิวตรอนและนิวทริโนที่เกิดขึ้นจะรวมตัวกลับไปเป็นโปรตอนดังเดิมแต่เนื่องจากนิวทริโนมีพลังงานสูง และเคลื่อนที่ด้วย อัตราเร็วเกือบๆ เท่าแสง มันจึงหนีออกจากดาวหมด ปฏิกิริยาย้อนกลับจึงเกิดได้ไม่สมบูรณ์ เป็นสาเหตุให้โปรตอนถูกใช้หมดไป ดาวทั้งดวงจึงเหลือแต่นิวตรอนในที่สุด

                จากการศึกษาโดยนักฟิสิกส์หลายท่านพบว่า ถ้าดาวมีมวลมากกว่า 3 เท่าของมวลดวงอาทิตย์แล้วละก็จะไม่มีสิ่งใดสามารถหยุดยั้งการยุบตัวของดาวได้ แม้แต่แรงต้านจากนิวตรอน ดวงดาวจะยุบตัวลงเรื่อยๆ จนกระทั่งกลายเป็นวัตถุประหลาด ที่มีแรงดึงดูดมากมายมหาศาล ขนาดที่ไม่มีสิ่งใดจะหลุดรอดออกมาได้หากพลัดหลงเข้าไป เจ้าวัตถุที่ว่านั้นก็คือ “หลุมดำ” นั่นเอง

6

วิวัฒนาการของดวงอาทิตย์
        ปัจจุบัน ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์สีเหลือง  อุณหภูมิผิวราว 6000 เคลวิน มีอายุราว 5000ล้านปี อยู่ในช่วงกึ่งกลางชีวิต ประมาณว่าดวงอาทิตย์คงมีอายุราว 10000 ล้านปี ซึ่งเป็นชีวิตโดยเฉลี่ยของดาวฤกษ์ เมื่อราว 5000 ล้านปีมาแล้วกลุ่มฝุ่นก๊าซ ขนาดใหญ่ (เนบิวลา) ได้ยุบตัว เกิดเป็นดาวฤกษ์มีการเปลี่ยนแปลง ในช่วงเวลาไม่มากนักจนดาวฤกษ์อยู่ในสภาพสมดุลยเป็นดวงอาทิตย์ ซึ่งจะอยู่ในสมดุล นานกว่า 8000 ล้านปี          คือเกือบตลอดชีวิตของ ดวงอาทิตย์ ช่วงปลายชีวิต ดวงอาทิตย์จะขยายตัว มีขนาดใหญ่กลายเป็น ดาวยักษ์แดง ใช้พลังงานหมดเปลืองอย่างรวดเร็ว จากนั้นเกิดการระเบิดเป็นโนวา(Nova) มวลด้านนอก กระจายออกเป็น เนบิวลา (ซึ่งจะไปรวมตัวกัน เพื่อเกิดเป็นดาวฤกษ์รุ่นต่อไป) มวลที่ศูนย์กลาง จะถูกแรงอัดกลายเป็น ดาวแคระขาว (White Dwarf) ซึ่งจะเย็นลงช้า ๆ มีแสง ริบหรี่ลง ตามลำดับจนมองไม่เห็นในที่สุด จบชีวิต การเป็นดาวฤกษ์ ของดวงอาทิตย์

ความสว่างและอันดับความสว่างของดาวฤกษ์

                ความสว่างของดาวฤกษ์เป็นพลังงานแสงจากดาวฤกษ์ดวงนั้นใน 1 วินาทีต่อ 1หน่วยพื้นที่ ความสว่างเป็นปริมาณที่มีหน่วย แต่อันดับความสว่างไม่มีหน่วยเป็นเพียงตัวเลขที่กำหนดขึ้น โดยมีหลักว่า ดาวฤกษ์ที่ริบหรี่สุดมีอันดับความสว่าง 6 และดาวฤกษ์ที่มีอันดับความสว่างที่สุดมีอันดับความสว่าง 1

                ดาวที่มีอันดับความสว่างต่างกัน 1 จะมีความสว่างต่างกันประมาณ 2.5 เท่า ถ้าอันดับความสว่างต่างกัน 5 จะสว่างต่างกัน 2.5 ยกกำลัง 5 หรือ 100 เท่า

คำถาม

1.       ธาตุที่เป็นองค์ประกอบมากที่สุดของดาวฤกษ์คือธาตุใด

ก. ธาตุไฮโดรเจน                

ข. ธาตุไนโตรเจน

ค. ธาตุออกซิเจน                 

ง. ธาตุคาร์บอน

2. สิ่งที่เหมือนกันของดาวฤกษ์แต่ละดวงคือข้อใด

ก. พลังงานและส่วนประกอบ                         

ข. แหล่งกำเนิดและส่วนประกอบ

ค. พลังงานและแหล่งกำเนิด                           

ง. สีและแหล่งกำเนิด

3. ดาวฤกษ์แต่ละดวงจะมีความแตกต่างกันในข้อใด

ก. มวล อุณหภูมิผิว สี                         

ข. ระยะห่าง ขนาด ความสว่าง

ค. องค์ประกอบทางเคมี                    

ง. ถูกหมดทุกข้อ

4. ข้อใดถูกต้องเกี่ยวกับดาวฤกษ์

ก. ดาวฤกษ์เกิดจากการยุบรวมตัวของเนบิวลา                              

ข. ดาวฤกษ์ทุกดวงจะมีสีขาว

ค. มวลดาวฤกษ์จะสัมพันธ์กับสี       

ง. ดาวฤกษ์จะให้กำเนิดธาตุเรเดียม

5. จุดจบของดาวฤกษ์แต่ละดวงขึ้นอยู่กับข้อใด

ก. สี                       

ข. มวล

ค. อุณหภูมิ                           

ง. องค์ประกอบทางเคมี
6. การระเบิดอย่างรุนแรงของดาวฤกษ์ก่อนจะดับสลาย เรียกว่าอะไร

ก. เนบิวลาดาวเคราะห์                      

ข. ซูเปอร์โนวา

ค. กลุ่มก้อนแก๊สยักษ์                         

ง. การระเบิดครั้งใหญ่

7. เมื่อดาวฤกษ์มวลมากเกิดระเบิด บริเวณใจกลางดาวจะยุบตัวเป็นสิ่งใด

ก. ดาวแคระขาว  

ข. ดาวนิวตรอน

ค. หลุมดำ                             

ง. ข้อ ข. และ ค. ถูกต้อง

8. ข้อใดให้ความหมายของคำว่า “หลุมดำ” ถูกต้อง

ก. บริเวณที่มืดสนิท                            

ข. บริเวณที่แสงส่องไปไม่ถึง

ค. บริเวณที่มีแรงโน้มถ่วงมาก                          

ง.  ผิดหมดทุกข้อ

9. ดาวฤกษ์จะหลอมก๊าซไฮโดรเจน 4 โมเลกุล ให้เป็นอะไร

ก. ก๊าซไนโตรเจน 1 โมเลกุล                            

ข. ก๊าซไนโตรเจน 2 โมเลกุล

ค. ก๊าซฮีเลียม 1 โมเลกุล                    

ง. ก๊าซฮีเลียม 2 โมเลกุล

10. ดวงอาทิตย์จะให้แสงสว่างเช่นนี้ไปอีกกี่ล้านปี

ก. 1,000 ล้านปี    

ข. 2,000 ล้านปี

ค. 4,000 ล้านปี                    

ง. 5,000 ล้านปี

11. จุดจบของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยเป็นอย่างไร

ก. ดาวเคราะห์

ข. เนบิวลา

ค. ดาวแคระดำ                    

ง. ดาวแคระขาว

12. ดวงอาทิตย์ที่มีสีแดงมีชื่อว่าอะไร

ก. ดาวแดง                            

ข. ดาวยักษ์แดง

ค. เนบิวลาสีแดง                 

ง. ตะวันสีแดง

13. ดาวที่มีอันดับความสว่างต่างกัน 1 จะมีความสว่างต่างกันประมาณกี่เท่า

ก. 2                        

ข. 2.5

ค. 3                        

ง. 5

14. ความสว่างปรากฏของดาวฤกษ์ที่เราเห็นอยู่บนโลกจะขึ้นอยู่กับข้อใด

ก. ปริมาณแสงของดาวดวงนั้น        

ข. กำลังส่องสว่างของดาวดวงนั้น

ค. ระยะทางของดาวที่อยู่ห่างจากโลก

ง. ความเข้มของแสงของดาว

15. ดาวฤกษ์ที่ริบหรี่สุดมีอันดับความสว่างเท่าไหร่

ก. -26.7 

ข. 1.6

ค. 2.6                     

               ง. 6

เฉลย

1. ก.                                        6. ข.                                        11. ง.

2. ค.                                        7. ง.                                        12. ข.

3. ง.                                        8. ค.                                        13. ข.

4. ก.                                        9. ค.                                        14. ค.

5. ข.                                        10. ง.                                      15. ง.