:: กระทู้ดาราศาสตร์ :: Red Giant Stars ยักษ์ใหญ่แห่งแกแลคซี่ทางช้างเผือก

กระทู้สนทนา

สวัสดีครับ ผม Partita ขอเสนอสาระทางดาราศาสตร์เรื่อง "Red Giant Stars ยักษ์ใหญ่แห่งแกแลคซี่ทางช้างเผือก"

สำหรับชื่อกระทู้ SuperStars นี้ ผมก็ตั้งชื่อให้อลังการไปอย่างนั้นเอง แต่จริง ๆ แล้วหมายถึง
ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ระดับ RedGiant , SuperGiant , HyperGiant ซึ่งมีความใหญ่ และ มวล รวมถึงความสว่างมากกว่าดวงอาทิตย์
หลายสิบ จนถึงเป็นร้อยเท่า โดยเฉพาะความสว่างนี่ บางดวงมีค่าความสว่างถึง 5 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ !! (หาแว่นดำแป๊ป)
ในกระทู้นี้ ผมขอเลือกดาวฤกษ์ที่โดดเด่นเป็นที่รู้จักดี และมีคุณสมบัติพิเศษจำนวน 5 ดวง
โดยไม่เรียงตามลำดับความใหญ่ มวล และความสว่าง แต่จะเรียงตามความพิเศษและเป็นที่รู้จักดีครับ

อะไรคือดาวฤกษ์แบบ RedGiant - SuperGiant - HyperGiant
ดาวฤกษ์ทั้ง 3 แบบนี้ คือดาวฤกษ์ที่ช่วงชีวิตพ้น "ลำดับหลัก" และก้าวเข้าสู่ช่วงท้ายแล้ว คือมันใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ไปมาก
จนกระทั่งเชื้อเพลิงไฮโดรเจนถูกใช้ไปจนหมด ปฏิกิริยาฟิวชันที่แก่นดาวจะหยุด และเปลือกไฮโดรเจนที่ห่อหุ้มแก่นฮีเลียม
จะจุดฟิวชันแทน และดาวจะเริ่มขยายตัวออก (photosphere ขยายตัวพองออก) จากการที่แรงโน้มถ่วงของดาวลดลงครับ
ภาวะนี้ เรียกว่าดาวฤกษ์เข้าสู่ช่วง "ยักษ์แดง"

ภาพแสดงพัฒนาการของดาวฤกษ์

ภาพแสดงดวงอาทิตย์เมื่อเข้าสู่ภาวะยักษ์แดง มีการคำนวนจาก stellar model
พบว่าในอีก 7,590 ล้านปี ดวงอาทิตย์จะเข้าสู่สภาวะ red giant อย่างสมบูรณ์ โดยจะมีขนาดเพิ่มขึ้น 256 เท่า
แต่มวล (Mass) จะลดลงเหลือ 80% ของมวลปัจจุบัน และแรงโน้มถ่วงก็จะลดลงบ้างตามมวลที่สูญเสียไป

   ดาวฤกษ์ที่เป็น RedGiant - SuperGiant - HyperGiant นั้น แตกต่างกันที่ "มวล" ของดาวเทียบกับดวงอาทิตย์ โดยที่ ...
RedGiant     มีมวลประมาณ 0.5 - 8 เท่าของมวลดวงอาทิตย์
SuperGiant  มีมวลประมาณ 8 - 12 เท่าของมวลดวงอาทิตย์
HyperGiant  มีมวลเกินกว่าทั้ง 2 ประเภทข้างต้น โดยบางดวงจะมีมวลมากถึง 200 กว่าเท่าของดวงอาทิตย์

   5 ตัวอย่างดาวยักษ์ที่น่าสนใจของแกแลคซี่ทางช้างเผือก

ตัวอย่างดาวฤกษ์ต่อไปนี้ เป็นทั้งดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่ และ มวลมาก โดยผมจะขอเสนอโดยไม่เรียงตามลำดับความใหญ่โต
แต่จะเรียงตามความน่าสนใจโดยทั่วไป ทั้งมวลที่มากมหาศาล ขนาดใหญ่โต และลักษณะที่แปลกบางประการครับ

1. ขนาดใหญ่ที่สุด : ดาวฤกษ์ VY Canis Majoris
   ดาวฤกษ์ VY Canis Majoris เป็นดาวฤกษ์ชนิด Red Hypergiant อยู่ในทิศทางกลุ่มดาวสุนัขใหญ่ มีขนาดประมาณ 1800-2100 เท่า
ของของดวงอาทิตย์ มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2,700 ล้านกิโลเมตร จัดว่าเป็นดาวฤกษ์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่รู้จักกันในปัจจุบัน
มีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 3,500 องศา C  มีระยะห่างจากโลกประมาณ 4,900 ปีแสง
หากนำดาว VY Canis Majoris มาวางในระบบสุริยะ จะกว้างกินระยะไปถึงวงโคจรของดาวเสาร์เลยทีเดียวครับ

ภาพเปรียบเทียบ VY Canis Majoris กับดวงอาทิตย์

ภาพจริงของ VY Canis Majoris
ซึ่งเป็นภาพถ่ายโดย Hubble space telescope เมื่อปี 2007 โดยใช้อุปกรณ์ WFPC2 และ ACS
และใช้ filter หลาย ๆ ตัวเพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบของมวลแก้สที่ปล่อยออกมาจำนวนมากตามที่เห็นครับ

2. มวลมากที่สุด : ดาวฤกษ์ R136a1
   ดาวฤกษ์ R136a1 เป็นดาวที่มีมวลมากที่สุดในแกแลคซี่ของเรา คือมีมวลประมาณ 256 เท่าของดวงอาทิตย์
และมีความสว่างมากถึง 8,700,000 เท่าของดวงอาทิตย์ !!  R136a1 เป็นดาวประเภท Wolf–Rayet
คือเป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 20 ++ เท่า และมีอัตราสูญเสียมวลอย่างรวดเร็วจาก Stellar wind
อ่านรายละเอียดได้ที่ ---> http://th.wikipedia.org/wiki/ลมดาวฤกษ์
ปกติดวงอาทิตย์จะมีอัตราสูญเสียมวลประมาณ 10^-14 มวลดวงอาทิตย์ต่อปี แต่ WR Stars จะสูญเสียมวลถึง 10^-5 มวลดวงอาทิตย์ต่อปี
WR Stars นั้นร้อนมาก และมีความสว่างมากกว่าดวงอาทิตย์ตั้งแต่หนึ่งแสน ถึง หลายล้านเท่า

  R136a1 อยู่ในทิศทางกลุ่มดาวปลากระโทงแทง (Constellation Dorado) ในระยะ 165,000 ปีแสง
เป็นหนึ่งในดาวหลายดวงในกระจุกดาว R136 ซึ่งเป็นแหล่งของดาวฤกษ์กำเนิดใหม่จำนวนหนึ่ง และเป็นที่อยู่ของ
ดาวประเภทนี้ด้วย

ภาพของ R136a1 อยู่ตรงกลางในจุดที่สว่างที่สุด

ภาพของกระจุกดาว R136 จะเห็นว่ามีดาวฤกษ์เกิดใหม่สีน้ำเงินร้อนจัด มีอายุเพียง 1 - 2 ล้านปีเท่านั้น สวยงามมากครับ

3. ออกฤทธ์มากที่สุด : Eta Carinae
อีตา คารินา (Eta Carinae)
Eta Carinae เป็นดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ในกลุ่มดาวกระดูกงูเรือ (Constellation Carina) อยู่ห่างจากโลกประมาณ 7,500 ปีแสง
มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 100 เท่า สว่างกว่าดวงอาทิตย์ถึง 4 ล้านเท่า
ดาวดวงนี้มีความพิเศษอันน่ากลัว กล่าวคือมีความไม่เสถียรของดาวตลอดเวลากว่า 200 ปีที่ผ่านมาครับ
ดาวดวงนี้เปลี่ยนความสว่างขึ้น ๆ ลง ๆ ตั้งแต่ปี 1730 ถึงปี 1827 และในที่สุดในปี 1994 กล้องโทรทัศน์อวกาศ Hubble
ได้แสดงให้เห็นภาพอันน่ากลัวข้างล่างนี้ครับ คือดาวดวงนี้ได้ระเบิดปล่อยก้อนมวลก๊าซขนาดยักษ์ออกมาสองข้างตัวมัน
แต่ตัวดาวก็ยังคงสภาพอยู่ได้ ไม่ระเบิดกลายเป็น Supernova ปัจจุบันนี้ดาวดวงนี้ก็ยังคงสภาพเช่นนี้อยู่

Eta Carinae มีปรากฏใน catalog ดาวฤกษ์ในปี 1677 และเริ่มมีการศึกษาความแปลกประหลาดเรื่องความสว่างวูบวาบของมัน
จนกระทั่งปี 1843 เธอก็สว่างใกล้เคียงดาวซิริอุส ทั้งที่ซิริอุสอยู่ใกล้เรามากกว่าคารินาถึง 1,000 เท่า
(ซิริอุซ 8.6 ปีแสง ส่วนคารีน่า 8,000 ปีแสง) และล่าสุดเมื่อปี 1998 ที่ผ่านมาความสว่างก็เริ่มขยับมากขึ้นอีก
หากเราส่องเธอด้วยกล้องโทรทรรศน์ จะไม่มีโอกาสเห็นตัวดาวเลย เพราะมวลฝุ่นและแก้สหนาทึบ
ยังคงห้อมล้อมตัวเธออยู่ ...
ภาพล่างนี้คือ Carina nebula (NGC 3372) ซึ่งในกรอบสี่เหลี่ยมน้ำเงินคือ
กลุ่มฝุ่นและ Homunculus Nebula ที่รอบล้อม Eta Carinae อยู่ (อาจจะมองยากสักนิดนะครับ)

Eta Carinae ปัจจุบันถูกลิขิตให้มีอายุสั้น เนื่องจากมีการเผาผลาญเชื้อเพลิงรวดเร็ว คาดว่าจะมีอายุสั้นเพียงประมาณ 1 ล้านปี
จากดาวฤกษ์ทั่วไปที่มีอายุหลายพันล้านปี และเมื่อเธอจบชีวิตลงก็จะกลายเป็น Hypernova เลยทีเดียว

4. ยักษ์แดงเจ้าเก่าที่รู้จักกันมานาน : Betelgeuse
ดาวบีเทลจุส (Betelgeuse) หรืออีกชื่อว่า Alpha Orionis เป็นหนึ่งในกลุ่มดาวนายพรานดวงบนซ้ายสุด (ไหล่ขวานายพราน)
ที่เรารู้จักกันดีครับ ... เป็นดาวประเภท Red supergiant star มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1,000 เท่า ของดวงอาทิตย์
อยู่ไกลระยะ 640 ปีแสงในทิศทางกลุ่มดาวนายพราน (Constellation Orion) และเป็นดาวฤกษ์ดวงแรกนอกระบบสุริยะ
ที่เราสามารถวัดขนาดของมันได้สำเร็จในปี 1920 และยังเป็นดาวฤกษ์ดวงแรก ที่เราสามารถถ่ายภาพชั้นบรรยากาศได้อีกด้วย
สีของ Betelgeuse เปลี่ยนไปเกิดจากอุณหภูมิลดลงที่ชั้นนอกของดาว ในขณะที่ขยายขนาดออกไป ซึ่งบางครั้งจะไม่มีเสถียรภาพ
ดังนั้นอุณหภูมิ ขนาด และความสว่างจึงไม่คงที่ ,,Betelgeuse มีการเปลี่ยนแปลงความสว่าง จากสว่างที่สุด - จางลง
แล้วกลับมาสว่างที่สุดอีกครั้งทุก ๆ 5.8 ปี

ขนาดของ Betelgeuse เทียบกับขนาดอื่น ๆ

ภาพแสดง Betelgeuse เป็นจุดสีแดงชัดเจนในตำแหน่งหัวไหล่ขวานายพราน

5. ระเบิดเวลาที่ใกล้ที่สุด : HR 8210
  IK Pegasi (HR 8210) เป็นระบบดาวคู่อยู่ในทิศทางกลุ่มดาวม้าบิน ในระยะ 150 ปีแสง ระบบดาวคู่นี้ประกอบด้วย IK Pegasi A และ B
โดย IK Pegasi A เป็นดาวฤกษ์ที่ยังอยู่ในลำดับหลัก โคจรร่วมไปกับดาวแคระขาว IK Pegasi B ในระยะห่างเพียง 31 ล้านกิโลเมตรเท่านั้น
ซึ่งน้อยกว่าวงโคจรของดาวพุธรอบดวงอาทิตย์เสียอีกครับ

  ความน่ากลัวของระบบนี้ คือ การที่ดาวทั้ง 2 โคจรรอบกันใกล้มาก หาก IK Pegasi A พัฒนาไปเป็นดาวยักษ์แดงเมื่อใด
ขนาดที่พองตัวของมันจะทำให้เกิดการถ่ายเทมวลไปยัง IK Pegasi B ซึ่งจะทำให้ดาวแคระขาว IK Pegasi B
มีมวลเกิน Chandrasekar limit (ขีดจำกัดจันทรเศขร‎) ทำให้ดาวแคระขาว IK Pegasi B เกิดระเบิดเป็น Supernova ชนิด 1a ได้ครับ
จาก Stellar models ที่นักดาราศาสตร์ได้คำนวนใว้แสดงผลว่า อีกประมาณ 2 พันล้านปีจากนี้
จะเกิด supernova ชนิด 1a กับระบบดาวนี้แน่นอน (จะกังวลดีใหมเนี่ย)

ภาพจินตนาการดาว IK Pegasi A และ B เทียบกับขนาดดวงอาทิตย์ (ขนาดจริง)
จากภาพนี้  IK Pegasi A มีมวลเป็น 1.67 เท่าของดวงอาทิตย์ แต่ดาวแคระขาว  IK Pegasi B นั้น
ขนาดเล็กนิดเดียวเทียบกับดวงอาทิตย์ แต่มีมวลถึง 1.15 เท่าของดวงอาทิตย์ทีเดียว !!