|
๗ ดาวแคระขาว
- ชะตากรรมของดาวที่มีมวลน้อย
เมื่อมาถึงขั้นนี้แล้ว คือ แกนในก็เริ่มมี คาร์บอน
อันเป็นผลจาก ปฏิกิริยาสามอัลฟ่า สะสมขึ้นมาอีก คาร์บอนนี้ก็คือ
เถ้าถ่าน ของการเผาฮีเลียม ที่ไม่ได้ก่อปฏิกิริยาอะไรให้เกิดพลังงานใหม่ๆ
ดวงดาวก็ได้แต่อาศัยแต่พลังงานจากการเผา ฮีเลียม ที่เปลือกใน
และเผา ไฮโดรเจน ที่เปลือกนอก เถ้าคาร์บอนที่แกนใน เมื่อไม่มีพลังงานมายันตัวไว้
ก็ยุบยวบตัวลงมาเรื่อยๆด้วยแรงดึงดูด หากมีมวลมากพอให้อัดตัวยุบแน่นให้เกิดความร้อนเพียงพอ
คือสูงถึง ๖๐๐ ล้านองศาได้ ก็จะสามารถเผา คาร์บอน ให้เกิดพลังงานมาชะลอความตายอันใกล้ได้
แต่ อนิจจา สำหรับดาวที่ไม่ได้มีมวลมากมาแต่เกิด เมื่อมาถึงในขั้นนี้แล้ว
จุดจบก็ไม่ไกลเท่าไรนัก เพราะเมื่อหดตัวมาได้จนอุณหภูมิขึ้นถึง
๓๐๐ ล้านองศา "เท่านั้น" แต่ความหนาแน่นมีถึง ๑๐,๐๐๐ ล้านกิโลกรัมต่อ
๑ ลูกบาศก์เมตร คือ ปริมาตรขนาดลูกองุ่นหนึ่งลูกของมวลในแกนนี้
จะหนักถึงหนึ่งตัน !!! ก็ขนาดรถยนตร์คันย่อมทีเดียว แต่ก่อนที่มันจะยุบตัวลงไปมากกว่านี้
ก็เกิดสภาวะ electron degeneracy ที่มายันตัวดำรงสภาพไว้ ไม่ให้ดาวสลายกลายเป็นจุลไป
ด้วยการถล่มเข้าภายใน ด้วยแรงดึงดูดของตัวเอง
ถ้าดาวมีมวลมากพอ ก็คงจะสามารถสร้างความร้อนจากการหดตัว
จนเกิดปฏิกิริยาเผาคาร์บอนขึ้นมาได้ในแกนกลาง เกิดเป็นวงจรวนเวียนเปลี่ยนธาตุให้หนักขึ้นไปเรื่อยๆ
แต่ดาวที่มีมวลไม่เกิน ๘ เท่าของดวงอาทิตย์ เมื่อเริ่มถือกำเนิดมาเป็นดาว
ก็จะจบชีวิตลงตรงนี้ ในที่สุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เปลือกแกน
ซึ่งเผา ฮีเลียม และ ไฮโดรเจน ก็จะมอดดับลง แกนกลางที่ยังร้อนอยู่
ก็จะเผยตัวออกมาให้เห็น หลังจากที่เนื้อดาวส่วนนอก กระจายตัวออกห่างไปทุกที
ฟองก๊าซจากเนื้อดาวก็เย็นลง จนในที่สุดก็จะประสานเป็นเนื้อเดียวกับ
มวลสารระหว่างดวงดาว เป็นแหล่งให้ ฮีเลียม และ คาร์บอนส่วนหนึ่งในหมู่มวลสารเหล่านี้
ส่วนที่หลงเหลือจากกากดาว ก็คือ แกนกลาง ซึ่งยังไม่หยุดวิวัฒนาการทีเดียวนัก
เมื่อมันเผยตัวออกมาจากม่านดาวยักษ์แดง ก็มีขนาดเล็กมาก ประมาณเท่ากับโลก
หรือเล็กกว่าโลกเสียอีก แสงที่เปล่งออกมา ก็มาจากซากพลังงาน
คือความร้อน ที่หลงเหลือจาก ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ที่ในตอนนี้
ได้ดับลงไปแล้วอย่างสิ้นเชิง แต่ความร้อนก็ยังหลงเหลืออยู่มาก
โดยเฉพาะในระยะแรกๆ ทำให้เปล่งแสงเป็นสีขาว ด้วยความที่มันมีขนาดเล็กมาก
จึงเรียกว่า ดาวแคระห์ขาว ที่ค่อยๆคายความร้อนออกไปอย่างช้ามากๆ
ดาวแคระห์ขาว จะต้องใช้เวลานับ ล้านล้านปี (trillion years)
จึงจะคายความร้อนจนหมดและกลายเป็น ดาวแคระห์ดำ ได้ จักรวาลของเรายังอายุไม่มากขนาดนั้น
เราจึงยังไม่มี ดาวแคระห์ดำ ให้ดูเป็นตัวอย่าง
|
|
| (ภาพที่ ๖๓) เมื่อดวงอาทิตย์กลายเป็น ดาวแคระขาว ก็จะมีขนาดเล็กลงมาก
ภาพโดย ทีมงานจันดรา แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด |
 |
| (ภาพที่ ๖๔) วาระสุดท้ายในชีวิตของดวงดาว จะมีอุณหภูมิสูงที่สุด
เนื่องจากการหดตัวลงอย่างมากของแกนกลาง อุณหภูมิก็พุ่งขึ้นไปจนร้อนมาก
แต่เมื่อปฏิกิริยานิวเคลียร์สิ้นสุดลง ส่วนที่เหลือคือแกนกลาง
ก็ลดความสุกสว่างและอุณหภูมิ ทำให้ไต่ลงมาอยู่ด้านล่างซ้าย
กลายเป็น ดาวแคระขาว ที่มีแต่จะเลือนหาย มองหาได้ยากเข้าทุกที
จนในที่สุดก็ดับสนิทกลายเป็น ดาวแคระดำ ไป ภาพโดย ผศ Richard
Pogge |
เมื่อฟองก๊าซส่วนนอกถูกเป่าให้มลายหายไปจากซากดาว
ส่วนที่เหลือก็มีเพียงแกนเปล่าเปลือย ที่มอดแสงลงไปทุกขณะ กล้องฮับเบิล
ได้ถ่ายภาพของ กระจุกดาว (globular cluster) ซึ่งเป็นกลุ่มดาวที่มีอายุมาก
เพื่อหา ดาวแคระขาว ดังภาพกระจุกดาว M4 (ภาพที่ ๖๕) ซึ่งประกอบด้วยดาววัยชรา
ทั้งดาวยักษ์แดง และดาวแคระขาว อยู่ประมาณ ๑๐๐,๐๐๐ ดวง และอยู่ห่างจากโลก
๗๐๐๐ ปีแสง นับว่าเป็นกระจุกดาวที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด
ปัญหาของการศึกษา ดาวแคระขาว ก็คือ มันไม่ค่อยจะสว่าง
กล้องดูดาวบนพื้นโลก ที่มีถ่ายภาพมาได้ก็ไม่กี่ดวง แม้กล้องฮับเบิลจะถ่ายเอง
ก็ไม่ใช่ของง่าย แสงจาก ดาวแคระขาวใน กระจุกดาว M4 นี้ เปรียบเทียบได้กับหลอดไฟขนาด
๑๐๐ วัตต์ ที่ไปติดตั้งไว้บนดวงจันทร์ (ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ
๒๒๐,๐๐๐ กิโลเมตร) ในภาพที่ ๖๕ ข้างล่าง ทีมนักดาราศาสตร์ ใช้กล้องมุมกว้าง
WFPC2 ของฮับเบิล ถ่ายด้วยการเปิดเลนส์รอรับจับแสงอยู่ถึง ๕
ชั่วโมง ก็ถ่ายภาพดาวแคระขาวมาได้ ๗๕ ดวง จากที่ประมาณว่าจะมี
ดาวแคระขาว ๔๐๐๐๐ ดวงในกระจุกดาวนี้
เนื่องจาก ดาวแคระขาว เย็นตัวลงช้ามาก ถ้าเราทราบอัตราการคายความร้อน
โดยถ่ายภาพมาศึกษาความสว่าง ก็ประมาณอุณหภูมิพื้นผิวได้ จึงสามารถคำนวณอายุของมันได้
เป็นอีกวิธีหนึ่งที่เราใช้คำนวณหาอายุของจักรวาลของเรา เพราะกระจุกดาวเช่นนี้
เกิดขึ้นในยุคแรกๆของจักรวาลของเรา และเชื่อว่าเกิดมาพร้อมๆกัน
วิวัฒนาการที่ต่างกันไป ก็ขึ้นอยู่กับมวลที่มีมาแต่เดิมเท่านั้น
|
|
| (ภาพที่ ๖๕) ภาพซ้ายเป็นภาพของ กระจุกดาว M4 ที่ถ่ายด้วยกล้องดูดาวภาคพื้นดิน
Kitt Peak Mational Observatory โดย M. Bolte(U. California,
Santa Cruz) ความกว้างของภาพครอบคลุมระยะทางกว้างถึง ๔๗
ปีแสง ภาพขวาถ่ายด้วยกล้อง ฮับเบิล ในระยะกว้าง ๐.๖๓ ปีแสง
โดย Harvey Richer(U. of British Columbia) และ NASA |
ข้ามไปอ่านหน้า [1]
[2] [3]
[4] [5]
[6] [7]
[8] [9]
[10] [11]
|
