|
|
| |
 |
 |
 |
| |
เราเคยนึกหรือไม่ว่า ดาวที่เราเห็นบนท้องฟ้านั้น มีที่มาอย่างไร ทำไมจึงเกิดขึ้น
ด้วยเหตุใดจึงได้มีขนาดที่ใหญ่โตมากแล้วมีจุดจบหรือไม่ เรารู้ว่าการก่อกำเนิด
ของดาว ใช้เวลาเกินกว่าหลายล้านเท่าของชีวิตมนุษย์
กาแล็คซี่ทางช้างเผือก ปัจจุบันพบว่ามี Yong stars (ดาวใหม่) ปีละ 2- 3 ดวง
หากเปรียบพื้นที่ในจักรวาลแล้ว คงมีจำนวน ที่นับไม่ถ้วนแน่ดาวเป็นองค์ประกอบ
หลักของ จักรวาล รวมกันเป็น กาแล็คซี หรือ กระจุกดาว ด้วยแรงดึงดูดผูกมัดกัน
มีรูปแบบแตกต่างกัน จากการพัฒนาการ เมื่อดวงดาวเกิดขึ้นจึงเกิดสิ่งต่างๆร่วม
ตามมา ตั้งแต่ระบบสุริยะ รวมถึงมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ
ช่องว่างระหว่างดาว แหล่งที่ให้กำเนิด
The Interstellar Medium
เรามักคิดว่า อวกาศนั้น ว่างเปล่า (Empty) และคิดว่าในอวกาศ เป็นสุญญากาศ
(Vacuum) เหมือนกัน ไปหมด ความจริงมิได้เป็นเช่นนั้น
เราสามารถพบสิ่งต่างๆได้มากมาย อย่างน้อยคือ ก๊าซและฝุ่นหมอกที่ปรากฏอยู่
ในอวกาศ ระหว่างดวงดาว ภายในกาแล็คซี่ต่างๆ เราเรียกพื้นที่ในอวกาศ เช่นนี้ว่า
Interstellar Medium (ช่องว่างระหว่างดาว)
พื้นที่ระหว่างดาว องค์ประกอบหนาแน่นไปด้วย Hydrogen gas และ Helium gas
เกิดขึ้นตั้งแต่ยุค การปรากฏวิวัฒน์ของจักรวาล ดั้งเดิม (Big Bang) ดาวดวงแรก
แห่งจักรวาล (First stars) จึงเกิดขึ้นจาก Hydrogen gas และ Helium gas ท่ามกลางกลุ่มฝุ่นหมอกอวกาศ (Cloud of gas and dust) เช่นเดียวกับปัจจุบัน
เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ สามารถตรวจสอบได้ว่า Cloud of gas and dust
ในกาแล็คซี่ทางช้างเผือก มีสารประกอบใหม่อยู่มากมายก็ตาม ส่วนมากแล้วพบว่า
ประกอบด้วย Hydrogen gas 70% Helium gas 28% ส่วนที่เหลือ 2% เป็น
Heavier elements (ธาตุหนัก) โดยน้ำหนัก
แม้ว่ามีองค์ประกอบ ทางเคมีในอวกาศเช่นเดียวกันหมดก็ตาม สิ่งที่ต่างกันคือ
แต่ละบริเวณ มีค่าของอุณหภูมิ และความหนาแน่นไม่เท่ากัน โดยเฉพาะบริเวณ
Interstellar Medium มี อุณหภูมิ และความหนาแน่นสูงสุดขั้วอย่างชัดเจน
นั้นหมายความว่า เป็นการหมุนเวียนกลับมาใหม่ ของระบบ รังสีจักรวาล
(Cosmic recycling) ที่จะเอื้อให้เกิด Newborn stars หรือ ชีวิตของดาวใหม่ได้ |
| |
 |
|
แหล่งที่สามารถก่อตัว Newborn stars ด้วยความหนาแน่นของ
Cloud of gas and dust บริเวณ Cone Nebula |
|
| |
 |
| |
้ แหล่งที่สามารถก่อตัว Newborn stars ด้วยความหนาแน่นของ
Cloud of gas and dust บริเวณ Rho Ophiuchi Cloud |
|
| |
 |
| |
แหล่งที่สามารถก่อตัว Newborn stars ด้วยความหนาแน่นของ
Cloud of gas and dust บริเวณ DEM192 ใกล้กับ LMC galaxy |
|
| |
|
| |
สัณฐานแหล่งฟักตัว ของดวงดาว
Star-Forming Clouds
แหล่งความหนาแน่นทึบสูง ของหมอกอวกาศ (Highest-density Types) บริเวณ
ช่องว่างระหว่างดาว เรียกว่า Molecular clouds ด้วยเป็นบริเวณที่มีความเพียงพอ
การปลดปล่อยของ โมเลกุลของอะตอม Molecular clouds บริเวณเช่นนี้มี
อุณหภูมิ 10-30 องศา K (บนโลกประมาณ 300 องศา K)
ด้วยความหนาแน่นประมาณ 300 โมเลกุลต่อ 1 ลูกบาศก์เซนติเมตร จนกระทั่ง
มีความหนาแน่นถึง ล้านล้านล้านเท่า ต่อ 1 ลูกบาศก์เซนติเมตร โดยจะจับตัว
เป็นก้อนๆรวมกันใหญ่ขึ้นเป็นพันเท่า เมื่อเกิดความหนาแน่นมีค่าเฉลี่ยระดับเดียว
กันหลังจากนั้นอุณหภูมิ จะเพิ่มทวีมากขึ้นกว่าเดิมหลายเท่า
Molecular clouds เราตรวจพบว่ามีมากกว่า 120 ชนิด เช่น Carbon monoxide, Ammomia, Ethyl alcohol และน้ำ เป็นต้น โดยทั้งหมดนั้นเป็นสภาพบรรยากาศ
แหล่งที่จะเกิดการฟักตัวของ Newborn stars |
 |
| |
Molecular clouds บริเวณ Eagle Nebula
สีแดงคล้ำ แสดงถึงรังสีของ Singly-ionized atoms สีเขียวแสดงรังสี Hydrogen
สีฟ้าแสดง Doubly-ionized oxygen atoms เป็นประเภท Highest-density Types |
|
| |
 |
| |
Molecular clouds บริเวณ Barnard 68 มีความหนาแน่นจนดำทึบ แสงไม่สามารถผ่านได้เลย
เป็นประเภท Highest-density Types |
|
| |
| |
ละอองแข็งของฝุ่นอวกาศ
Interstellar Dust
อากาศธาตุ (Gaseous) ที่กล่าวมา ยังไม่ใช่ทั้งหมดใน Molecular clouds ที่เป็น
วัตถุดิบให้เกิด Newborn stars สัดส่วนครึ่งหนึ่งจะต้องประกอบด้วยธาตุหนักกว่า
Helium(ในขนาดเล็ก) และ Solid grains เรียกว่า Interstellar Dust (ละอองแข็ง ของฝุ่นอวกาศ)
ละอองแข็งของฝุ่นอวกาศ มีลักษณะเป็นเมล็ดแข็งขนาดประมาณ 1 ไมครอน
(1/2 ของแบคทีเรีย) เหมือนเม็ดทรายเล็กๆ พบมากใน Carbon และส่วนประกอบ
ของธาตุอื่นๆคล้ายกับ Silicon, Oxygen และเหล็ก
แม้ว่ามีขนาดเล็กก็ตาม ด้วยความหนาแน่นอย่างสุดขั้ว Interstellar Dust ทำให
้แสงไม่สามารถที่จะผ่านเข้าไปได้ ดาวที่อยู่บริเวณขอบของ Molecular clouds
มีผลกระทบการกระเจิงของแสง เราจึงไม่สามารถเห็น ขบวนการเกิดใหม่ของ
Newborn stars ที่อยู่เบื้องหลังได้ เช่นเดียวที่ เราไม่สามารถมองสิ่งต่างๆผ่าน
ม่าน
หมอกควันไฟได้ ยกเว้นใช้กล้องแบบ Infrared |
| |
 |
| |
ตัวอย่างลักษณะ ละอองแข็งฝุ่นอวกาศ ขนาด 1 ไมครอน ใน Milky Way Galaxy |
|
| |
 |
| |
การวิเคราะห์ พบว่า มีองค์ประกอบของ Carbon, Silicon และ Oxygen ใน Interstellar Dust |
|
| |
 |
| |
การรักษาดุลยภาพของแรงดึงดูด ระหว่าง พลังงานภายในและพลังงานภายนอก ด้วยความกดของ
ความร้อน (Heat-generated pressure) จากการเผาไหม้ Hydrogen ที่สมบูรณ์ |
|
| |
| |
การเริ่มแรกของรูปแบบ
Stars Birth
เมื่อมีความสมบูรณ์พร้อมของแหล่งฟักตัว มีวัตถุดิบในสภาพแวดล้อมที่พอเพียง
อำนาจของแรงดึงดูด (Gravity) เริ่มก่อปฏิกิริยาจาก กลุ่มฝุ่นหมอกเพิ่มความ
หนาแน่น จนกระทั่งความร้อนเพียงพอจะเกิด Nuclear fusion (การหลอมละลาย
รวมตัวของอิเล็กตรอน) เป็นไส้แกน (Core) จุดเล็กๆเกิดขึ้น
อย่างไรก็ตาม การหมุนวนมวน ด้วยอำนาจของแรงดึงดูด ดำเนินต่อไปอย่างไม่
หยุดยั้งนับล้านปี ทั้งนี้ ก็ยังขึ้นกับความกดดันของก๊าซกับแรงดึงดูดการผลักดัน
ของภายในแกนจากอำนาจของแรงดึงดูด ว่ามีความเสถียรเพียงใด
เรียกว่า Gravitational equilibrium (ดุลยภาพของแรงดึงดูด) โดยหากทุกอย่าง
ขององค์ประกอบเป็นไปด้วยดี โอกาสกำเนิดดาวจะสมบูรณ์ แต่หากมีส่วนหนึ่งส่วน
ใดบกพร่อง เช่น แรงดึงดูดอ่อนกำลังลงไม่แข็งแกร่ง ทำให้การหมุนขาดดุลยภาพ
ก็ไม่สามารถให้กำเนิดดาวได้ |
| |
 |
| |
Gravity มีอำนาจเกิดขึ้นได้ จากความหนาแน่นของ Molecular clouds |
|
| |
 |
| |
Gravitational equilibrium เสริมสร้างให้ระบบการก่อตัวสมบูรณ์และแข็งแกร่ง |
|
| |
| |
การต่อสู้กันของ พลังอำนาจแรงดึงดูด ก่อนกำเนิด
Gravity Versus Pressure
ระบบอำนาจธรรมชาติของจักรวาล ด้วยพลังอำนาจแรงดึงดูดเท่านั้น มีบทบาท
สำคัญที่ผลักดัน ให้ดวงดาวสามารถถือกำเนิดได้ ภายใต้เงื่อนไข Gravitational
equilibrium โดยการผลักออก ของความกดดันจากภายใน ก๊าซกลุ่มหมอกที่มี
ความหนาแน่นและความร้อนร่วมกัน
ลักษณะคล้ายกับอนุภาคของก๊าซที่บรรจุอยู่ในลูกโป่ง ที่พยายามดันออกมาจาก
พลังงานที่รวมกันอยู่ภายใน ขณะเดียวกันหากมีการสะสมเพิ่มขึ้นเป็นจำนวนมาก
ของก๊าซในลูกโป่ง (เหมือนเราอัดอากาศ เพิ่มเข้าเรื่อยๆ) จนความหนาแน่นสูงสุด
ทำให้ลูกโป่งฉีกขาดระเบิดออกได้
ขณะเกิดระเบิดเป็นเวลาเดียวกับ การเคลื่อนย้ายพลังงานออกอย่างรวดเร็วรุนแรง
การเกิดขึ้นดังกล่าว เช่นเดียวกับ Interstellar clouds (กลุ่มหมอกของดวงดาว) เป็นการปะทะกัน กับสภาพบรรยากาศภายนอกแบบ Quantum mechanics
(กลศาสตร์การเคลื่อนไหวของพลังงาน) แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ
Degeneracy pressure ลักษณะการลดลงของความกดดัน โดยไม่ต้องอาศัย
ความร้อนของอุณหภูมิและ Thermal pressure ลักษณะมีความร้อนของอุณหภูมิ
กี่ยวข้องกัน
การเกิดแบบ Thermal pressure สามารถที่ต่อต้านพลังอำนาจแรงดึงดูดได้มัก
จะเกิดขึ้น ในกรณีแบบนี้มากกว่าและทำให้ พลังอำนาจแรงดึงดูดลดลง มากกว่า
10 -1,000 เท่าโดยเฉลี่ย
บางกรณีพลังอำนาจแรงดึงแข็งแกร่งกว่า สามารถผ่านพ้นวิกฤตไปได้แต่อุณหภูมิ
ก็ลดลง หลังจากนั้นเมื่อรวบรวมพลังงานเพิ่มขึ้น พลังอำนาจแรงดึงดูดสู่ภาวะปกติ
จะหมุนวนม้วนตัว สร้างรูปแบบดาวต่อไป |
|
| |
 |
| |
พลังงานความร้อนสู่ด้านนอก แรงดึงดูดสู่ด้านในเกิดการต่อต้่านกัน เช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ |
|
| |
|
| |
การเตรียมพร้อมเพื่ออนาคต
Preventing a Pressure Buildup
ความแข็งแกร่งพลังอำนาจแรงดึงดูด จะสร้างผลตอบสนองของ Gravitational
contraction (การหดเกร็งของแรงดึงดูด) ทำให้กลุ่มก๊าซ กลุ่มหมอกอวกาศหด
ตัวตามลงลงด้วย ยิ่งเพิ่มขีดความสามารถ ระดับความดันไฟฟ้า ไปสู่พลังงาน
ความร้อน
หากว่า Molecular clouds ไม่สามารถปลดเปลื้องพลังงานความร้อนออกมาได้
เร็วรวดแล้ว ความร้อนสะสมเพิ่มให้อุณหภูมิสูงมากเกิน การพัฒนากำเนิดดาวจะ
ไม่ราบรื่นนัก
แต่ถ้า Molecular clouds หายไปอย่างรวดเร็วได้ ความพร้อมจะเกิดขึ้น ด้วยการ
ชนกันระหว่าง Gas molecules ในกลุ่มหมอกการเปลี่ยนแปลงพลังงานความร้อน
ของ Photos ที่หมุนเวียนกันอย่างโกลาหล เกิดการสั่นสะเทือนด้วย เวลาที่ยาวนาน
อย่างไม่น่าเชื่อ |
| |
 |
| |
Gravitational contraction เพิ่มศักยภาพของการสร้างรูปแบบกำเนิด |
|
| |
 |
| |
กลุ่มของดาวเป็นจำนวนมาก เกิดจากความซับซ้อนของการเคลื่อนตัวความร้อนและ แรงดึงดูด |
|
| |
| |
รูปแบบ การเกิดร่วมกันเป็นกลุ่ม
Clustered Star Formation
การกำเนิดดาวมักก่อตัวเป็นกลุ่ม นับพันดวง สาเหตุจากความซับซ้อนของแรงดึง
ดูดจาก Thermal pressure หากพลังอำนาจแรงดึงดูดแข็งแกร่งยิ่งเป็นเรื่องง่าย
และถ้าอุณหภูมิ ความหนาแน่น ของ Molecular clouds มากกว่าความกดดันอาจ
ทำให้เกิด ดาวขนาดใหญ่กว่าดวงอาททิตย์ 100 เท่าได้
ปฏิกิริยาก่อตัวของ Magnetic fields (สนามแม่เหล็ก) จะเกิดขึ้นเพียงเลี้ยววินาที
ขณะมีอำนาจแรงดึงดูด ทั้งนี้โดยแท้จริงใน Molecular clouds มีสนามแม่เหล็ก
อยู่แล้ว เพราะในอวกาศมีปะจุไฟฟ้าและคลื่นสนามแม่เหล็ก สั่นสะเทือนแบบไม่
เลือก
ที่อยู่อย่างมากมาย
แต่คลื่นสนามแม่เหล็กที่ผ่านเข้ามา โดยตรงสู่ Dust grains มีลักษณะเป็นเส้น
แนวตรงตั้งฉาก เรียกว่า Polarizations ผลของสนามแม่เหล็กอาจเปรียบเหมือน
การเต้นระบบหายใจของดาว เพราะเป็นปฏิกิริยาทำให้มีการเปลี่ยนแปลงหมุนวน
ของอนุภาพของ Molecular clouds
สนามแม่เหล็กนั้น การเกิดเป็นไปโดยธรรมชาติแห่ง ระบบจักรวาล เริ่มด้วย
ลักษณะรูปไข่ขนาดเล็กก่อน ด้วยแรงดึงดูดพยายาม ให้อนุภาพเคลื่อนตัวและ
ขยายใหญ่ขึ้น เพิ่มความแข็งแกร่งตามลำดับด้วยการพัฒนาการช้าๆ โดยจะดึงให้
โมเลกุลทับถมที่ละน้อย |
| |
 |
| |
สนามแม่เหล็กเปรียบเหมือนเป็นหัวใจ ระบบหายใจของดาว หากสนามแม่เหล็กหมด
ความสามารถ หรือลดลงทุกอย่างหยุดชะงักตามไปหมด รวมถึงแรงดึงดูด |
|
|
|
|
|