Embedded Files
บทที่ 2 ดาวฤกษ์
บทที่ 2 ดาวฤกษ์
ดาวฤกษ์ (star) คือวัตถุท้องฟ้าที่เป็นก้อนพลาสมาสว่างขนาดใหญ่ที่คงอยู่ได้ด้วยแรงโน้มถ่วง ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด คือ ดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักของโลก เราสามารถมองเห็นดาวฤกษ์อื่น ๆ ได้บนท้องฟ้ายามราตรี หากไม่มีแสงจากดวงอาทิตย์บดบัง ดาวฤกษ์ที่โดดเด่นที่สุดบนทรงกลมท้องฟ้าจะถูกจัดเข้าด้วยกันเป็นกลุ่มดาว และดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดจะได้รับการตั้งชื่อโดยเฉพาะ นักดาราศาสตร์ได้จัดทำบัญชีรายชื่อดาวฤกษ์เพิ่มเติมขึ้นมากมาย
สมบัติของดาวฤกษ์
สมบัติของดาวฤกษ์
ดาวฤกษ์ที่เรามองเห็นด้วยตาเปล่าเป็นรูปกลุ่มดาว อยู่ห่างจากโลกประมาณ 4 - 1500 ปีแสง นักดาราศาสตร์ทำการศึกษาดาวฤกษ์ได้โดยการวิเคราะห์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดาวแผ่ออกมา เพื่อให้ได้ทราบสมบัติ ดังนี้
ระยะห่างของดาว: ใช้กำลังขยายของกล้องโทรทรรศน์ตรวจวัดมุมแพรัลแลกซ์ เรียกว่า "กระบวนการแอสโตรเมทรี" (Astrometry)
โชติมาตร: บันทึกแสงของดาวด้วย CCD แล้วคำนวณเปรียบเทียบอันดับความสว่าง เรียกว่า
"กระบวนการโฟโตเมทรี" (Photometry)กำลังส่องสว่าง: แปรผันตรงตามความสว่าง แต่แปรผกผันกับระยะห่างของดาว
สเปกตรัม: แยกแแสงดาวของดาวด้วยสเปกโตรมิเตอร์ เรียกว่า "กระบวนการสเปกโตรสโคปี" (Spectroscopy)
องค์ประกอบทางเคมี: ได้จากการวิเคราะห์เส้นดูดกลืนและเส้นแผ่รังสีของสเปกตรัม
ทิศทางการเคลื่อนที่และความเร็วเชิงเรเดียน: ได้จากการวิเคราะห์ปรากฏการณ์ด็อปเปลอร์
อุณหภูมิ: ได้จากการวิเคราะห์กราฟแสง หาค่าความยาวคลื่นเข้มสุด (λmax) ด้วยกฎการแผ่รังสีของวีน (Wien’s displacement Law)
รัศมีของดาว: ได้จากการแทนค่ากำลังส่องสว่างและอุณหภูมิชองดาว ตามกฏความเข้มพลังงานของสเตฟาน-โบลทซ์มานน์ (Stefan – Boltzmann Law)
มวลของดาว: ได้จากการคำนวณความสัมพันธ์ระหว่างคาบวงโคจรและระยะห่างระหว่างดาวสองดวงในระบบดาวคู่
ดาวฤกษ์
ดาวฤกษ์
จะเปล่งแสงได้เนื่องจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่นที่แกนของดาว ซึ่งจะปลดปล่อยพลังงานจากภายในของดาว จากนั้นจึงแผ่รังสีออกไปสู่อวกาศ ธาตุเคมีเกือบทั้งหมดซึ่งเกิดขึ้นโดยธรรมชาติและหนักกว่าฮีเลียมมีกำเนิดมาจากดาวฤกษ์ทั้งสิ้น นักดาราศาสตร์สามารถระบุขนาดของมวล อายุ ส่วนประกอบทางเคมี และคุณสมบัติของดาวฤกษ์อีกหลายประการได้จากการสังเกตสเปกตรัม ความสว่าง และการเคลื่อนที่ในอวกาศ มวลรวมของดาวฤกษ์เป็นตัวกำหนดหลักในลำดับวิวัฒนาการและชะตากรรมในบั้นปลายของดาว ส่วนคุณสมบัติอื่นของดาวฤกษ์ แผนภาพคู่ลำดับระหว่างอุณหภูมิกับความสว่างของดาวฤกษ์จำนวนมาก ที่รู้จักกันในชื่อ ไดอะแกรมของแฮร์ทสชปรุง-รัสเซลล์ (H-R ไดอะแกรม) ช่วยทำให้สามารถระบุอายุและรูปแบบวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ได้
ใบงาน
ความส่องสว่างเเละโชติมาตรของดาวฤกษ์
ความส่องสว่างเเละโชติมาตรของดาวฤกษ์
ความส่องสว่าง(Brightness)ของดาวฤกษ์ เป็นพลังงานจากดาวฤกษ์ที่ปลดปล่อยออกมาในเวลา 1 วินาทีต่อหน่วยพื้นที่ มีหน่วยเป็นวัตต์ต่อตารางเมตร ค่าการเปรียบเทียบความสว่างของดาวฤกษ์ เรียกว่า อันดับความสว่าง (Magnitude) ดาวที่มีค่าโชติมาตรต่างกัน 1 จะมีความสว่างต่างกัน 2.512เท่า ดาวที่มีค่าโชติมาตรน้อยจะมีความสว่างมากกว่าดาวที่มีค่าโชติมาตรมาก
โชติมาตรของดาวฤกษ์ที่สังเกตได้จากโลก เรียกว่า โชติมาตรปรากฏ(Apparent magnitude) นำมาใช้เปรียบเทียบความสว่างที่แท้จริงของดาวฤกษ์ไม่ได้ นักดาราศาสตร์จึงกำหนดโชติมาตรสัมบูรณ์(Absolute magnitude) เป็นค่าโชติมาตรของดาวเมื่อดาวนั้นอยู่ห่างจากโลกเป็นระยะทางเท่ากับ 10 พาร์เซก หรือ 32.62 ปีแสง นำมาใช้เปรียบเทียบความสว่างของดาวฤกษ์ทั้งหลาย
สีและอุณหภูมิของดาวฤกษ์
สีและอุณหภูมิของดาวฤกษ์
ดาวฤกษ์ที่ปรากฏบนท้องฟ้าจะมีสีต่างกัน เมื่อศึกษาอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์จะพบว่า สีของดาวฤกษ์มีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์ด้วย นักดาราศาสตร์แบ่งชนิดของดาวฤกษ์ตามสีและอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์ได้ 7 ชนิด คือ O B A F G K และ M แต่ละชนิดจะมีสีและอุณหภูมิผิวดังตารางต่อไปนี้
วิวัฒนาการของดาวฤกษ์
วิวัฒนาการของดาวฤกษ์
ดาวฤกษ์ทั้งหลายเกิดจากการยุบรวมตัวของ เนบิวลา หรือกล่าวอีกอย่างว่าเนบิวลาเป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์ทุกประเภท แต่จุดจบของดาวฤกษ์จะต่างกันขึ้นอยู่กับมวลของดาว
ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย ตัวอย่างเช่น ดวงอาทิตย์มีแสงสว่างไม่มากจะใช้เชื้อเพลิงในอันตรายที่น้อย จึงมีช่วงชีวิตยาว และจบชีวิตลงด้วยการกลายเป็นดาวแคระขาว สำหรับดาวฤกษ์ที่มีมวลพอๆ กับดวงอาทิตย์ จะมีช่วงชีวิตและการเปลี่ยนแปลงแบบเดียวกับดวงอาทิตย์
ดาวกฤษ์ที่มีขนาดใหญ่ มีมวลมาก สว่างมาก จะใช้เชื้อเพลิงอย่างสิ้นเปลืองในอัตราที่สูงมาก จึงมีช่วงชีวิตที่สั้นกว่า และจบชีวิตด้วยการระเบิดอย่างรุนแรงที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา (supernova) แรงโน้มถ่วงจะทำให้ดาวยุบตัวลงกลายเป็นดาวนิวตรอน หรือ หลุมดำ ในขณะเดียวกันก็มี แรงสะท้อนที่ทำให้ส่วนภายนอกของดาวระเบิดเกิดธาตุหนักต่างๆ เช่น ยูเรเนียม ทองคำ ฯลฯ ซึ่งถูกสาดกระจายออกสู่อวกาศกลายเป็นส่วนประกอบของเนบิวลารุ่นใหม่ และเป็นต้นกำเนิดของดาวฤกษ์รุ่นต่อไป เช่น ระบบสุริยะก็กำเนิดจากเนบิวลารุ่นหลัง ดวงอาทิตย์และบริวารจึงมีธาตุต่างๆ ทุกชนิด เป็นองค์ประกอบ ดังนั้น เนบิวลา ดาวฤกษ์ การระเบิดของดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ โลกของเรา สารต่างๆ และชีวิตบนโลก จึงมีความสัมพันธ์กันอย่างลึกซึ้ง
กำเนิดและวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์
กำเนิดและวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยถึงปานกลางและอยู่ใกล้โลกที่สุด เริ่มต้นก่อกำเนิดจากองค์ประกอบสำคัญ คือ ไฮโดรเจน 71% และฮีเลียม 27% ส่วนอีก 2% เป็นธาตุอื่นๆ ดวงอาทิตย์มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับ 1.392 x 106 กิโลเมตร ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลกของเราถึง 109 เท่า และมีปริมาตรเป็น 1.41 x 1018 ลูกบาศก์กิโลเมตร จึงเป็นดาวฤกษ์ที่นักดาราศาสตร์ศึกษามากที่สุดเมื่อเทียบกับดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ ดวงอาทิตย์เกิดจากยุบรวมตัวของเนบิวลา เมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว และจะฉายแสงสว่างอยู่ในสภาพสมดุลเช่นทุกวันนี้ต่อไปอีกประมาณ 5,000 ล้านปี
ระยะห่างของดาวฤกษ์
ระยะห่างของดาวฤกษ์
ดาวฤกษ์แต่ละระบบอยู่ห่างกันมาก เช่น ระบบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะที่สุด คือ แอลฟาเซนเทารี อยู่ห่าง 4.26 ปีแสง หรือประมาณ 40 ล้านล้านกิโลเมตร แต่ดวงดาวในระบบสุริยะนั้นอยู่ใกล้กับโลกมากกว่านี้ เช่น ดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลกน้อยกว่า 2 วินาทีแสง ดวงอาทิตย์อยู่ห่างโลก 500 วินาทีแสง หรือประมาณ 8.3 นาทีแสง
นักดาราศาสตร์วัดระยะห่างของดาวฤกษ์หรือดวงดาวต่างๆ ได้อย่างไร
ดาวฤกษ์อยู่ไกลจากโลกของดาวเรามาก และระยะระหว่างดาวฤกษ์ที่ห่างไกลกันมาก ดังนั้นการใช้หน่วยบอกระยะทางเป็นกิโลเมตร เช่น ที่ใช้บอกระยะทางบนโลก จะมีค่าของตัวเลขที่มากจนยากแก่การเข้าใจ นักดาราศาสตร์จึงได้กำหนดหน่วยระยะทางเพื่อใช้บอกระยะทางของดาวฤกษ์โดยเปรียบเทียบกับการเดินทางของแสง เรียกว่า ปีแสง คือ ระยะทาง ที่แสงเคลื่อนที่ไปได้ในเวลา 1 ปี ปี เป็นหน่วยแสดงเวลาแต่ ปีแสง เป็นหน่วยของระยะทาง
การวัดระยะห่างจากโลกถึงดาวฤกษ์ทำได้หลายวิธี วิธีหนึ่งที่สำคัญคืการหา แพรัลแลกซ์ ดาวดวงนั้น ซึ่งนับว่าเป็นวิธีวัดระยะห่างของดาวฤกษ์ที่ค่อนข้างใกล้โลกได้อย่างแม่นยำกว่าดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลมาก หลักการของแพรัลแลกซ์ คือการเห็นดาวฤกษ์เปลี่ยนตำแหน่งเมื่อสังเกตจากโลกในเวลาที่ห่างกัน 6 เดือน ทั้งนี้เพราะจุดสังเกตทั้ง 2 ครั้ง อยู่ห่างกันเป็นระยะทาง 2 เท่าของระยะระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณระยะห่างของดาวฤกษ์ดวงนั้นจากตำแหน่งที่เปลี่ยนไป และระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ นอกจากนี้ยังอาจวัดระยะห่างของดาวฤกษ์ได้ด้วยวิธีอื่นๆ เช่น จากความสว่างที่ปรากฏชองดาวฤกษ์นั้นๆ
Play list คลิปบทเรียน บทที่ 2 ดาวฤกษ์
ดูบน You tube แตะเบาๆที่ลิงค์https://youtu.be/XkzOqXAvWcE
PL คลิปแหล่งเรียนรู้ ดาวฤกษ์
ดูบน You tube แตะเบาๆที่ลิงค์https://youtu.be/..
Report abuse