Thermonuclear Runaway เมื่อดาวแคระห์ขาวในบิลาดาวเคราะห์ Abell 78 ฟื้นคืนชีพหลังความตาย

Thermonuclear Runaway เมื่อดาวแคระห์ขาวในบิลาดาวเคราะห์ Abell 78 ฟื้นคืนชีพหลังความตาย

เนบิลาดาวเคราะห์ Abell 78 อยู่ห่างออกไปจากโลกกว่า 5,000 ปีแสงในกลุ่มดาวหงษ์ (Cygnus Constellation) เป็นซากของดาวฤกษ์ที่เคยมีชีวิตอยู่ในลำดับหลัก (Main Sequence) เหมือนดวงอาทิตย์ของเรามาก่อน หากแต่เมื่อเชื้อเพลิงอันล้ำค่าอย่าง Hydrogen และ Helium ของดาวฤกษ์มวลปานกลางอย่าง Abell 78 ซึ่งมีมวลเพียง 0.8 เท่าของดวงอาทิตย์หมดลง ดาวไม่มีความร้อนพอจากแรงดันแก็สซึ่งเกิดจาก Thermonuclear Fusion ตามปกติ เพราะเมื่อเชื้อเพลิงหมด การเกิด Nuclear Fusion ก็หยุดลดด้วย ทำให้ดาวค่อย ๆ ยุบตัวลง

เนบิวลาดาวเคราะห์ Abell 78 – ที่มา Stellar Winds Observatory

ตามปกติแล้วดาวฤกษ์มวลปานกลางจะสามารถยุบตัวลงจนจุด Nuclear Fission กับเศษซาก Hydrogen ที่ยังหลงเหลืออยู่บริเวณเปลือกดาว เรียกว่า Hydrogen Shell Fusion และท้ายที่สุดก็จุด Nuclear Fusion กับ Helium ขยายตัวกลายเป็นดาวยักษ์แดงได้อีกครั้ง ซึ่งจะต่อชีวิตดาวไปอีกสักพักจนกว่า Helium ที่สะสมมาจะหมดลง และนั้นก็คือจุดจบที่แท้จริงของดาวฤกษ์มวลพอ ๆ กับดวงอาทิตย์

วงจรชีวิตของดาวฤกษ์แต่ละมวล – ที่มา AmericanBoard

เมื่อไม่มีเชื้อเพลิงใด ๆ ที่สามารถจุด Nuclear Fusion ได้อีกแล้ว ก็หมายความว่าไม่มีแรงดันมาดันเนื้อดาวให้พองตัว เนื้อดาวก็จะเริ่มยุบตัวลงจมสู่แกนดาวด้วยน้ำหนักของตัวมันเองจนในที่สุดก็ถูกหยุดโดยแรงที่เรียกว่า Electron Degeneracy Pressure ตามหลักการกีดกันของเพาลี (Pauli’s Exclusion Principle) ซึ่งเป็นหลักกลศาสตร์ที่ห้ามไม่ให้มีเฟอร์มิออนที่เทียบเท่ากันสองตัวใด ๆ มี Quantum State เดียวกัน ทำให้เกิดแรงผลักเกิดขึ้นเพราะสสารไม่สามารถรวมตัวกันเป็น Nucleus อันเดียวได้เมื่อยังอยู่ภายใต้ Exclusion เว้นแต่เกิน Chandrasekhar Limit

เมื่อดาวฤกษ์ไม่มีเชื้อเพลิงที่จะรับน้ำหนักมวลของตัวเองอีกครั้ง จากดาวยักษ์แดง มันก็จะเริ่มยุบตัวลงอีกครั้ง ในช่วงของการหยุบตัวครั้งนี้ ดาวจะปลดปล่อยรังสีและมวลสารของดาวเป็นจำนวนมากทำให้เกิดเป็นกลุ่มแก๊สที่เรียกว่า Planetary Nebula (ไม่เกี่ยวกับดาวเคราะห์แต่อย่างใด) และนี่คือสถานะที่ Abell 78 เป็นอยู่ตอนนี้

ปฏิกิริยา Thermal Runaway – ที่มา WikiCommons

อย่างไรก็ตามเมื่อไม่นานมานี้กล้อง Hubble พบว่า Abell 78 กำลังเกิดปฏิกิริยาที่เรียกว่า Thermal Runaway ขึ้น ซึ่งเป็นปฏิกิริยาเมื่อดาวฤกษ์ยับตัวลงแล้ว ความดันจะเพิ่มขึ้น ความร้อนก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งจะส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาคายความร้อน (Exothermic Reaction) ซึ่งจะวนไปทำให้ความร้อนยิ่งเพิ่มขึ้นหนักไปกว่าเดิม แล้วความร้อนที่ได้ก็วนลูปมาทำให้ปฏิกิริยาคายความร้อนเกิดมากขึ้นไปหนักกว่าเดิม อย่างนี้ไปเรื่อย ๆ ในขณะที่สูญเสียความร้อนไปเล็กน้อยจากการแผ่รังสี การเกิดลูปแบบนีเรียกว่า Positive Feedback หรือวงจรสะท้อนกลับเชิงบวก

ซึ่งก็คือการภาวะ ๆ หนึ่งทำให้เกิดสิ่งใดสิ่งหนึ่งขึ้นแล้ว สิ่งนั้น ๆ ย้อนกลับไปกระตุ้นทำให้เกิดภาวะเริ่มแรกให้รุนแรงขึ้นเรื่อย ๆ

เนบิวลาดาวเคราะห์ Abell 78 ที่แบ่งเป็นสองชั้น ชั้นนอกมีความสว่างน้อย กับชั้นในที่มีความสว่างและเรืองแสง พร้อมกับแกนกลางที่เป็นดาวแคระขาวซึ่งมีความร้อนสูงจากปฎิกิริยา Thermal Runaway – ที่มา NASA

การเกิด Thermonuclear Runaway ของ Abell 78 ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวของดาวสูงขึ้นอย่างรวดเร็วอีกครั้งคล้ายกับได้เกิดใหม่เป็นดาวฤกษ์อีกครั้ง เพียงแต่ไม่เหลือเชื้อเพลิงใด ๆ สำหรับการทำปฏิกิริยา Nuclear Fusion อีกแล้ว ทำได้แค่ปล่อยมวลสารของดาวไปวัน ๆ ที่อัตราที่สูงขึ้นทำให้มี Planetary Nebula ที่ชั้นขึ้นและสว่างกว่าเดิม จากภาพถ่าย Wide Field Camera 3 ของ Hubble และ Panoramic Survey Telescope นั่นเอง

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

Hubble Captures Re-energized Planetary Nebula

เราใช้คุกกี้เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพ และประสบการณ์ที่ดีในการใช้เว็บไซต์ของคุณ คุณสามารถศึกษารายละเอียดได้ที่ นโยบายความเป็นส่วนตัว และสามารถจัดการความเป็นส่วนตัวเองได้ของคุณได้เองโดยคลิกที่ ตั้งค่า

Privacy Preferences

คุณสามารถเลือกการตั้งค่าคุกกี้โดยเปิด/ปิด คุกกี้ในแต่ละประเภทได้ตามความต้องการ ยกเว้น คุกกี้ที่จำเป็น

Allow All
Manage Consent Preferences
  • Always Active

Save