มิติใหมไฮเทค ดาวยอมเกิดขึ้น ตั้งอยูและดับ

มิติใหมไฮเทค

ผศ.ดร.พรชัย พัชรินทรตนะกุล http://DrPornchai.com/

นักวิชาการอิสระ

อาจารยพิเศษคณะวิทยาศาสตร จุฬาฯ คณะศาสนาและปรัชญา มมร. และคณะพุทธศาสตร มจร.

ดาวยอมเกิดขึ้น ตั้งอยู และดับไปเปนธรรมดา

วัตถุที่ปรากฏอยูบนทองฟาสวนใหญเราเรียกวาดาว ซึ่งแบงออกไดเปนดาวฤกษและดาว เคราะห ดาวฤกษเปนดาวที่มีหรือเปนแหลงแสงสวางของตัวเอง สวนดาวเคราะหไมมีและไมเปนแหลง แสงสวางของตนเอง แตเปนดาวที่สองสวางไดดวยแสงสะทอนจากดวงอาทิตย ซึ่งดวงอาทิตยก็คือดาว ฤกษดวงหนึ่งเพราะดวงอาทิตยเปนแหลงแสงสวางของตัวเองเชนเดียวกับดาวฤกษทุกดวงบนทองฟา ถาจะเปรียบเทียบจํานวนของดาวฤกษกับดาวเคราะห จะพบวาดาวบนทองฟาทั้งหมด 99.99 เปอรเซนตลวนเปนดาวฤกษทั้งสิ้น สวนจํานวนดาวเคราะห (ยกเวนโลก) มีเพียง 7 ดวงเทานั้น คือ ดาว พุธ ดาวศุกร ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน ดาวเหลานี้เปนวัตถุ

ขนาดเล็กที่อยูใกลดวงอาทิตยมาก จึงสามารถสะทอนแสงอาทิตยใหเรามองเห็นได ขณะเดียวกันดาว ฤกษมีจํานวนถึงหลายแสนลานดวง ดังนั้นจะเห็นวาไมวาเราจะมองไปทางใด เราจะพบแตดาวฤกษ

ทั้งสิ้น ดาวเคราะหแทบจะไมมีความหมายอะไรเลย เพราะฉะนั้นตอไปนี้ เมื่อเรากลาววา “ดาว” แต

เพียงลอยๆ เราจะหมายถึงดาวฤกษ แตถาเราตองการจะกลาวถึงดาวเคราะห เราก็จะเรียกใหตรง เลยวา “ดาวเคราะห” อยางไรก็ตามถาเราตองการจะเนนความเปนดาวฤกษของดาวนั้นๆโดยเฉพาะ เราก็อาจจะกลาวอยางเต็มคําก็ไดวา “ดาวฤกษ”

ในบทความตอไปนี้ เราจะมาทําความรูจักกับดาวกันอยางละเอียดและลึกซึ้ง เราจะปลิ้นไสใน ของดาวออกมาดูกัน และเราจะติดตามดูชีวิตของดาวตั้งแตเกิดจนตาย หรือตั้งแตดาวมีการเกิดขึ้น การ ตั้งอยู ตลอดจนกระทั่งการดับสูญไป เราจะเห็นวาโครงสรางภายในและชีวิตของดาวเปนอยางไร ทําไม ดาวจึงมีสีตางๆกัน ทําไมดาวจึงมีการสั่นกระเพื่อมทั่วทั้งดวงราวกับการเกิดแผนดินไหวบนโลก และเรา อาจใชปรากฏการณของ “แผนดาวไหว” หรือแผนดินไหวบนดาวนี้ เพื่อมองลึกเขาไปภายใตผิวดาวได

อยางไร

ปจจุบันนักวิทยาศาสตรไดศึกษาจนสามารถทราบไดวา ภายในดาวมีอุณหภูมิรอนสูงมากถึง หลายสิบลานองศาเซลเชียส และสสารในดาวอยูในสถานะพิเศษ คือไมไดเปนสถานะปกติของสสารทั้ง สามสถานะ ไดแกของแข็ง ของเหลว และกาซ นั่นคือไมไดเปนกอนแข็ง ไมไดเปนสิ่งที่ไหลไดเหมือนน้ํา และไมไดเปนสิ่งที่ฟุงกระจายไปไดเหมือนอากาศ แตเปนสสารในสถานะที่สี่ ซึ่งเรียกวา “พลาสมา”

“พลาสมา” นี้คือกาซที่แตกตัวเปนประจุไฟฟา เชน อากาศที่เราหายใจคือกาซธรรมดา แต

กาซที่อยูในหลอดเรืองแสง หรือหลอดประหยัดไฟ (fluorescent lamp) ในขณะที่ไฟติดสวาง จะเปนพลาสมา ถาอากาศบนโลกนี้กลายเปนพลาสมา นั่นคือมีประจุไฟฟากระจายอยูเต็มทั่วไปหมด ในอากาศ เราก็จะถูกไฟช็อตตายภายในพริบตา! เพราะไฟฟาจะแลบและไฟฟาจะผาตัวเราและทุกสิ่ง ทุกอยางในบรรยากาศตลอดเวลา จนเราจะตองสะดุงทุกครั้งไป และภายในเวลาไมชามนุษยและสัตว

ทั้งหลายก็จะตองถึงแกอวสานอยางแนนอน!

ดาวซึ่งเปนกอนกาซที่เต็มไปดวยประจุไฟฟานี้ จะมีการเปลี่ยนแปลงไปตามอายุขัยอยูทุกขณะ เชนเดียวกับชีวิตของมนุษย ดาวจะตองมีการเกิด การเจริญเติบโต การแก และการตาย แตตัวออนของ ดาวไมไดเกิดจากไขดังเชนสิ่งมีชีวิตสวนใหญบนโลก ซึ่งเกิดจากไขของเพศเมียทั้งสิ้น ไมวาจะเปนสัตว

ที่ออกลูกเปนตัว หรือออกลูกเปนไขกอนแลวจึงฟกเปนตัว หากแตวาตัวออนของดาวจะเกิดจากกลุม กาซและฝุนที่ลองลอยไปมาในอวกาศ โดยที่กลุมกาซและฝุนดังกลาวจะคอยๆเกาะกลุมกันแนนเขามา ดวยแรงดึงดูดของตนเอง ทําใหกาซและฝุนบีบแนนขึ้นและหนาขึ้นทุกที และอุณหภูมิก็จะรอนขึ้นและ รอนขึ้นตลอดเวลา เมื่อกลุมกาซและฝุนนี้มีความหนาแนนและอุณหภูมิขึ้นสูงถึงจุดหนึ่ง กาซจะแตก ออกเปนประจุไฟฟาหรือเปนพลาสมา และกาซไฮโดรเจนซึ่งเปนองคประกอบสวนใหญก็จะหลอม รวมกัน (fuse) กลายเปนกาซฮีเลียม ทําใหเกิดพลังงานในปริมาณมากมายมหาศาล กลุมกาซและฝุน จะสองแสงสวางออกมา กลายเปนดาว นี่คือจุดกําเนิดของดาว ขณะนี้ดาวไดถือกําเนิดขึ้นแลว (A star is born!)

การที่กลาววาไฮโดรเจนหลอมรวมกันเปนฮีเลียมนั้น ไมไดเปนการหลอมแบบโลหะหลอมเปน ของเหลว (melt) แตหมายความวา นิวเคลียสของอะตอมของกาซไฮโดรเจนจํานวนสี่นิวเคลียส มาอยู

รวมกันเปนนิวเคลียสเดียว ในทํานองเดียวกับกอนหินสี่กอนมาอยูรวมกันและเกาะกันแนนเปนกอนหิน กอนเดียว กอนหินกอนเดียวหรือนิวเคลียสเดียวนี้ก็คือนิวเคลียสของอะตอมของกาซฮีเลียมนั่นเอง

ปฏิกิริยาการหลอมตัว (fusion) จะเกิดขึ้นในชั้นแกนกลางของดาว และเปนแหลงพลังงานหรือ เปนที่มาแหงพลังงานของดาวนั้น และรอบนอกของชั้นแกนกลางจะเปน “ชั้นเนื้อ” และ “ชั้นบรรยากาศ”

ซึ่งประกอบดวยชั้นลึกชั้นตื้นมากมายหลายชั้น ชั้นเนื้อและชั้นบรรยากาศแตละชั้นจะมีสภาพแตกตาง กันซึ่งอาจมีสภาพที่ปนปวนมากหรือสงบมากก็ได ชั้นตางๆเหลานี้จะมีการเปลี่ยนแปลงอยูตลอดเวลา ในขณะที่ดาวมีอายุแกขึ้นและแกขึ้นทุกที

ดาวจะมีสีหลากหลายตางๆกัน สีของดาวขึ้นอยูกับอุณหภูมิของผิวหนาของดาวดวงนั้น ดาวที่

มีอุณหภูมิรอนมากจะมีสีฟา และดาวที่มีอุณหภูมิเย็นลง จะมีสีขาว สีเหลือง สีสม และสีแดง ตามลําดับ ซึ่งเราอาจเปรียบเทียบกับสีของเปลวเทียนไดดังนี้ เปลวไฟในบริเวณที่ใกลชิดติดกับไสเทียน มากที่สุดจะมีอุณหภูมิรอนที่สุด และมีสีฟา เปลวไฟในบริเวณที่หางออกมาจะมีอุณหภูมิลดลง และจะ มีสีขาว เหลือง สม และแดงตามลําดับ

สําหรับดวงอาทิตยของเรา ซึ่งเปนดาวสีเหลืองที่โตเต็มที่ หรืออยูในวัยกลางคน มีอายุผานไป แลวประมาณสี่พันหกรอยลานป และจะมีอายุเปนดาวสีเหลืองอยูไดอีกประมาณสี่พันลานป หลังจาก นั้นกาซไฮโดรเจนที่อาจหลอมรวมกันไดก็จะถูกใชหมดไป หรืออาจกลาววาดวงอาทิตยใช “เชื้อเพลิง”

หมด ซึ่งไมไดหมายความวาดวงอาทิตยกําลังจะตาย แตจัดวาดวงอาทิตยไดเขาสูวัยชราแลว ซึ่งดาวใน วัยนี้ไดใชเชื้อเพลิงไฮโดรเจนหมดไปแลว และจะใชเชื้อเพลิงชนิดอื่นตอไป เชื้อเพลิงดังกลาวก็คือฮีเลียม ซึ่งเปน ”กาก” หรือ “ขี้เถา” ที่เหลือจากการใชไฮโดรเจนนั่นเอง ในชวงนี้แกนกลางของดวงอาทิตยจะมี

อุณหภูมิสูงขึ้นและมีความหนาแนนเพิ่มขึ้นจากขณะที่ไฮโดรเจนทําปฏิกิริยากัน อุณหภูมิและความ หนาแนนที่เพิ่มขึ้นนี้เหมาะสําหรับการทําปฏิกิริยาการหลอมตัวในขั้นที่สองตอไป ซึ่งเปนการหลอมตัว ของกาซหรือธาตุฮีเลียม กลายเปนธาตุคารบอน ขณะนี้ดวงอาทิตยมีอายุแกมากแลว และเมื่อฮีเลียม สวนที่ทําปฏิกิริยาไดหรือ “เชื้อเพลิงฮีเลียม” หมดลง ดวงอาทิตยก็จะคอยๆดับแสงลับและตายไปใน ที่สุด แตในกรณีที่ดาวนั้นๆมีปริมาณมวลสารมากกวาดวงอาทิตยมาก ดาวอาจจะไมคอยๆดับแสงไป แตอาจจะตายโดยการระเบิดออกอยางรุนแรง เรียกวาดาวระเบิด หรือซูเปอรโนวา (supernova)

ที่กลาวมานี้เปนประวัติชีวิตของดาวอยางยอๆ ตั้งแตดาวเกิด ดาวแก จนกระทั่งดาวตาย ตอไป เราจะพิจารณาลึกเขาไปจากผิวดาว หรือลึกเขาไปจนถึงเนื้อดาว การศึกษาดาวชั้นเนื้อนี้จะใชวิธีการ เชนเดียวกับการศึกษาชั้นเนื้อในใตผิวของโลกโดยการใชคลื่นแผนดินไหว ในกรณีของโลกเมื่อเกิด แผนดินไหว โลกทั้งลูกจะสั่นสะเทือนเลือนลั่น โดยที่สารชนิดตางๆภายในโลกจะสั่นไมเหมือนกัน จาก ความไมเหมือนกันนี้ ทําใหเราสามารถคํานวณไดวามีสารชนิดใดอยูที่ไหนบางในชั้นเนื้อใตผิวโลก ใน ทํานองเดียวกับเมื่อเราเคาะสารตางๆใหสั่นสะเทือน เชน ไม โลหะ หรือแกว เราจะไดยินเสียงดัง แตกตางกัน และโดยปกติเราจะบอกไดวาเสียงที่เคาะนั้นเปนเสียงของไม หรือโลหะ หรือแกว เปนตน ในทํานองเดียวกัน เราอาจใชเทคนิคนี้ในการศึกษาการสั่นสะเทือนของดาวเพื่อบอกวาในชั้นเนื้อของ ดาวนั้นๆประกอบดวยสารอะไรบาง และสารนั้นๆอยูที่ใดบาง

ดวงอาทิตยและดาวตางๆมีการสั่นสะเทือนอยูตลอดเวลา เชนเดียวกับการเกิดแผนดินไหว ซึ่ง อาจเรียกวาแผนดาวไหว หรือดวงอาทิตยสั่นไหว หรือดาวสั่นไหว และนักวิทยาศาสตรไดศึกษาดาวสั่น ไหวนี้มาหลายสิบปแลว โดยการวัดความสวางของดาวซึ่งจะแปรเปลี่ยนตลอดเวลา และการวัดผิวหนา ของดาวซึ่งจะกระเพื่อมขึ้นลงตลอดเวลาเชนกัน การวัดนี้เปนการวัดที่นักวิทยาศาสตรสามารถทําได

อยางแมนยํามาก

จากการวัดการสั่นไหวของดาวดังกลาว นักวิทยาศาสตรจะสามารถคํานวณสภาพภายในของ ดาวได เชนสามารถคํานวณไดวา

ƒ แกนกลางของดาวมีขนาดใหญหรือเล็กเทาไร

ƒ กาซที่อยูในชั้นเนื้อดาวที่อยูระหวางชั้นแกนกลางกับชั้นผิวหนา มีความปนปวนหรือมี

ความสงบมากนอยเพียงไร และชั้นของความปนปวนหรือชั้นของความสงบของกาซมี

ความหนาเทาไร

ƒ ชั้นแกนกลางและชั้นเนื้อดาวมีการหมุนรอบตัวเองในทิศเดียวกับหรือทิศตรงขามกับ ชั้นผิวหนาหรือไม และหมุนดวยความเร็วมากนอยเทาไร

ƒ รอยตอระหวางชั้นแกนกลางและชั้นเนื้อ และรอยตอระหวางชั้นเนื้อและชั้นผิวหนา มี

สภาพเชนไร

ฯลฯ ฯลฯ ฯลฯ

ที่กลาวมานี้จะเห็นวา ปจจุบันนักวิทยาศาสตรมีความรูเกี่ยวกับชีวิตของดาว และสภาพ ภายในของดาวอยางมากมายลึกซึ้งไมนอยทีเดียว ทําใหเรารูสึกวาดวงดาวตางๆบนทองฟาชักจะ เหมือนมนุษยมากขึ้นทุกที มีการเกิดขึ้น การตั้งอยู และการดับไป และมีสภาพภายในที่เราอาจศึกษา ได ไมผิดกับอวัยวะภายในของมนุษยที่เราใชรังสีเอกซในการศึกษา แตสําหรับดาวแทนที่เราจะใชรังสี

เอกซ เราจะใช “คลื่นแผนดาวไหว” ในการศึกษา

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

สีเหลืองหรือสีแดง? ดาวหลายพันดวงในกลุมดาวนายขมังธนู (Sagittarius) มีสีแตกตางกัน หลากหลายสี

ดาวรอนๆจา! ดาวมีสีหลากหลายแตกตางกันซึ่งขึ้นกับอุณหภูมิ ดาวสีฟาขาวจะมีอุณหภูมิรอนที่สุด ดังเชนดาวซีเรียส (Sirius) ในภาพวาดนี้

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

ปญญาจักษุมิติใหมไฮเทค\ดาวยอมเกิดขึ้น ตั้งอยู และดับไปเปนธรรมดา