|
ข ความทึบแสงของเนื้อดาว
อัตราความเร็วในการระบายความร้อนจากภายใน จะถูกกำหนดด้วยปริมาณความทึบแสงของเนื้อดาว
จากสมการ ลูกโซ่โปรตอน-โปรตอน ที่กล่าวมาแล้ว จะเห็นได้ว่า เกิดพลังงานในรูป
โฟตอน คือ รังสีแกมม่า ออกมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ โฟตอนที่แผ่พาพลังงานกระจายออกมา
จะกระจายออกไปได้เร็วเท่าไรนั้น ก็ขึ้นอยู่กับว่า ดวงดาวมีความทึบแสงแค่ไหน
ถ้าไม่ทึบมาก พลังงานก็แผ่กระจายออกไปได้เร็ว ทำให้ดวงดาวเย็นตัวลงเร็ว
ถ้าทึบมากก็แผ่พลังงานออกไปได้ช้า ทำให้ความร้อนสะสม ก็จะมีอุณหภูมิสูงขึ้น
เนื่องจากดวงดาวประกอบด้วยก๊าซเป็นหลัก ขนาดของดาวเป็นส่วนสำคัญที่จะกำหนดความทึบแสงของดาว
เพราะหากมีมวลมาก แรงดึงดูดก็มากไปตามตัว ทำให้เนื้อในของดาวมีความหนาแน่นมาก
จึงมีความทึบมากกว่าดาวที่มีมวลน้อย และความหนาแน่นต่างๆกัน
จะมีผลต่อการจัดตัวของโครงสร้างภายใน ว่าจะใช้วิธีอะไรมาถ่ายเทพลังงานออกจากแกนกลางของดาว
สู่อวกาศจากพื้นผิวเบื้องนอก
มวลสารของดวงดาวจากด้านนอกของแกนกลางจนถึงผิวนอก
คือเนื้อในนอกแกนของดวงดาวนั้น ก็ประกอบด้วยไฮโดรเจนเป็นหลักเหมือนกับแกนกลาง
ที่ถูกอัดด้วยกำลังจากสนามแรงดึงดูดมากน้อยไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่ว่าจะอยู่ห่างจากแกนกลางเท่าไหร่
ส่วนที่อยู่ข้างในมากก็โดนอัดมาก ส่วนที่อยู่ไกลใจกลางออกมาหน่อย
ใกล้พื้นผิวส่วนนอกๆก็มีแรงอัดน้อย สภาพของก๊าซที่มีแรงดัน และความร้อน
ไม่เท่ากันนี้ ทำให้มีลักษณะทางกายภาพต่างกัน เช่น ความทึบแสงไม่เท่ากัน
วิธีการระบายถ่ายเทพลังงาน ก็จะต่างกันไปด้วย
|
|
| (ภาพที่ ๓๔) เนื้อสารที่มีความหนาแน่นน้อย ทำให้มีความทึบแสงน้อย
พลังงาน โฟตอน ก็เล็ดรอดออกไปได้มาก หากมีความหนาแน่นมาก
ก็ทึบมากขึ้น โฟตอนสะท้อนกลับไปบางส่วน ทำให้ความร้อนสะสมภายในเนื้อสารที่ทึบแสงมากกว่า
ภาพโดย Prof.
James Schombert, U. Oregon |
ค การถ่ายเทพลังงาน
วิธีการถ่ายเทพลังงาน ซึ่งมีส่วนกำหนดด้วยขนาดของดวงดาว
จะกำหนดว่า อุณหภูมิพื้นผิวของดวงดาวจะเป็นเท่าไร ผลสุดท้ายก็คือ
จะกำหนดว่า ดวงดาวจะเป็นสีอะไร
พลังงานถ่ายเทได้สามวิธี คือด้วย การนำ (conduction)
การพา (convection) หรือการแผ่รังสี (radiation) การนำความร้อนจะเกิดได้ก็แต่ในของแข็งและของเหลว
แต่ดวงดาวคือกลุ่มก๊าซ จึงถ่ายเทพลังงานได้ก็แต่ด้วย การพา หรือ
การแผ่รังสี เท่านั้น
|
|
| (ภาพที่ ๓๕) การพาความร้อนในเนื้อสารที่เป็นก๊าซและของเหลว
ก็เช่นเดียวกับการไหลวนของน้ำในกาตั้งเตา พลังงานจะเคลื่อนตัวระหว่างบริเวณที่มีอุณหภูมิต่างกัน
กลุ่มก๊าซร้อนๆจากแกนกลางของดวงดาวด้านล่าง จะลอยตัวผ่านเนื้อดาวมายังพื้นผิว
แล้วพลังงานความร้อน จะถูกถ่ายเทออกที่พื้นผิว กลุ่มก๊าซก็จะเย็นตัวลง
ทำให้จมกลับลงไปยังแกนกลางใหม่ เกิดการไหลวนของมวลสารภายใน
(convection) ภาพโดย Prof. Richard Pogge |
|
|
| (ภาพที่ ๓๖) การแผ่รังสีของโฟตอน ก็จะพาความร้อนออกจากแกนกลางมายังพื้นผิว
ภาพโดย Prof James Schombert |
กว่าพลังงานโฟตอน คือรังสีแกมม่าที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น
จะหลุดรอดออกมายังพื้นผิวด้วยการแผ่รังสีได้ ก็ต้องผ่านก๊าซอันหนาแน่นภายในที่เป็นเนื้อดาว
เมื่อ โฟตอน เดินทางไปได้หน่อย ก็หนีไม่พ้นที่จะชนกับมวลสารเหล่านี้
อันมี โปรตอน และ อีเลคตรอน เป็นหลัก ชนกับใครครั้งหนึ่ง ก็จะสูญเสียพลังงานไปหน่อยหนึ่ง
ล้มลุกคลุกคลานใช้เวลานานมาก กว่าจะหลุดออกมาที่พื้นผิวดาวได้
เหมือนกลาสีขี้เมา เดินฝ่าฝูงชนไปได้ไม่เท่าไหร่ก็โดนชนจนล้มลง
ล้มๆลุกๆอยู่อย่างนี้ กว่าจะไปถึงไหนๆก็ใช้เวลานานโข ประมาณว่า
โฟตอนรังสีแกมม่า ของดาวขนาดดวงอาทิตย์ ต้องใช้เวลาเป็นล้านปี
กว่าจะเดินทางจากแกนกลางออกมายังพื้นผิว แล้วแผ่รังสีออกมาเป็น
โฟตอน หรือแสงที่เห็นได้ด้วยตาเปล่า เพราะไปถ่ายพลังงานให้มวลสารที่ไปชนเอา
|
|
| (ภาพที่ ๓๗) กว่าโฟตอนจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในแกนกลางจะหลุดรอดออกมาได้
ก็ล้มลุกคลุกคลานทรมานเหลือแสน จึงจะหลุดออกมายังพื้นผิวของดวงดาวได้
ภาพโดย Prof. Richard Pogge |
ข้ามไปอ่านหน้า [1]
[2] [3]
[4] [5]
[6] [7]
[8] [9]
[10] [11]
|
