Featured Hubble ถ่ายรูปดาวฤกษ์ Supergiant ต่อสู้กับแรงโน้มถ่วงของตัวมันเองเพื่อเอาชีวิตรอด
Hubble ถ่ายรูปดาวฤกษ์ Supergiant ต่อสู้กับแรงโน้มถ่วงของตัวมันเองเพื่อเอาชีวิตรอด

Chottiwatt Jittprasong in Deep Space

Hubble ถ่ายรูปดาวฤกษ์ Supergiant ต่อสู้กับแรงโน้มถ่วงของตัวมันเองเพื่อเอาชีวิตรอด

April 27, 2021

ดาวฤกษ์ที่เกิดมาอย่างยิ่งใหญ่ก็พร้อมที่จะไปแบบยิ่งใหญ่เช่นกัน หากแต่การไปแบบยิ่งใหญ่เช่นนั้นล้วนแต่ผ่าน “ความพยายามเพื่อที่จะหนีออกจากสภาพสมดุล” ทั้งสิ้น การที่มนุษย์เรายังมีชีวิตอยู่นั้นก็เพราะว่าเรายังอยู่นอกจุดสภาพสมดุลหรือ Equilibrium ทุกสรรพสิ่งที่เราจะนิยามได้ทั้งหมดตอนนี้ต่างก็กำลังเคลื่อนที่เข้าสู่ “สภาพสมดุล” อย่างช้า ๆ เมื่อใดที่เราอยู่ที่สภาพสมดุล นั้นคือเราได้คืนพลังงานทั้งหมดให้กับจักรวาลที่ให้ชีวิตเราขึ้นมาแล้ว และนั่นคือนิยามของความ “ตาย” และความตายก็คือการเป็นไปตามกฎอนุรักษ์พลังงานอย่างหนึ่ง

พลังงานไม่สามารถ ถูกสร้างขึ้นใหม่หรือถูกทำลายได้ มันทำได้แต่เพียงเปลี่ยนรูปไปเท่านั้น

Law of Conservation of Energy

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble (Hubble Space Telescope: HST) ได้ถ่ายรูปดาวฤกษ์ Supergiant ดวงหนึ่งชื่อว่า AG Carinae ในขณะที่มันกำลังดิ้นรนเพื่อเอาชีวิตรอดจาก “สภาพสมดุล” ของมัน โดย AG Carinae มีชื่อเล่นว่า “Celebrity Star” หรือดาว “ดารา” เปรียบเปรยดั่งการจากไปของดาวผู้มีชื่อเสียงและยิ่งใหญ่ด้วยการระเบิดเป็น Supernova ซึ่งจะป่าวประกาศให้จักรวาลรู้ว่ามันจากไปแล้ว

รูปภาพของดาว Supergiant AG Carinae ขณะที่มันกำลังต่อสู้ดิ้นรนด้วยการปลดปล่อยแก๊สและฝุ่นต่าง ๆ จากพื้นผิวของมันออกมาเรียกว่า “Halo” รูปจาก Hubble Space Telescope – ที่มา NASA,ESA,STScl

กลุ่มของแก๊สและฝุ่นเรานั้นเราเรียกว่า “Halo” ซึ่งกระจายตัวออกจากดาวทอดยาวด้วยความกว้างกว่า 5 ปีแสง ซึ่งเท่ากับระยะทางจากโลกของเราไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดของระบบสุริยะอย่าง Proxima Centauri เลยทีเดียว

Halo เกิดจากการระเบิดขนาดใหญ่และการปะทุของพื้นผิวของดาวเมื่อประมาณ 10,000 ปีก่อนส่งผลให้ผิวชั้นนอกของดาวถูกแรงระเบิดสาดเนื้อดาวออกไปนอกอวกาศกลายเป็นแก๊ส Nebula ลักษณะเหมือนดาวกำลังเดือดและแก๊สที่กำลังผุดออกมานั้นเป็นไอน้ำ เนื้อสารที่ถูกปลดปล่อยออกมาอาจมีมวลมากถึง 10 เท่าของดวงอาทิตย์ (Solar mass) เลยทีเดียว และการค่อย ๆ ปล่อยอนุภาคมวลสารของดาวออกมาแบบนี้ ก็หมายถึงดาวกำลังคืนพลังงานให้กับจักรวาลนั่นเอง (ถามว่ามันอยากไหม ถ้ามันเป็นสิ่งมีชีวิตมันก็คงบอกไม่อะ)

ภาพของ AG Carinae จากกล้อง Hubble – ที่มา HST

ปรากฏการณ์ปะทุแบบนี้เป็นปรากฏการณ์ที่หาได้ยาก จะเจอแค่ในดาวส่วนน้อยซึ่งในที่นี้คือดาวแปรแสงสีฟ้า (Luminous Blue Variable) ซึ่งเป็นดาวที่มีความสว่างและอุณหภูมิพื้นผิวสูงมาก และการที่มันร้อนแรงกว่าก็หมายถึงการที่มันจะเผาผลาญเชื้อเพลิงของมันเร็วกว่าด้วย โดยดาวเหล่านี้จะมีอายุขัยเพียงแค่ไม่กี่ล้านปีเท่านั้น เทียบกับดาวใน Spectrum ที่ต่ำลงมาอย่างดวงอาทิตย์ของเราซึ่งมีอายุขัยถึง 10 พันล้านปี

แถบลำดับหลักหรือที่รู้จักกันในชื่อ Hertzsprung-Russel Diagram (HR Diagram) โดยดวงอาทิตย์ของเราอยู่ที่แถบลำดับหลัก (V Main Sequence) ในขณะที่ AG Carinae อยู่ที่ (Ia Supergiant) – ที่มา Richard Powell

ตอนนี้ AG Carinae ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 70 เท่า ก็มีอายุมาหลายล้านปีแล้ว หมายความว่ามันอยู่ที่ปลายสุดของช่วงชีวิตมันแล้วนั่นเอง

โดยปกติแล้วดาวชนิด Luminous Blue Variables ตลอดชีวิตของมันจะอยู่อย่างเงียบ ๆ ก่อนที่สุดท้ายแล้วจะปะทุและค่อย ๆ ระเบิดออกอย่าง AG Carinae โดยการปะทุดังกล่าวจะเกิดขึ้นเพียงแค่ 1 ถึง 2 ครั้ง ตลอดอายุขัยของมันเท่านั้น และที่มันทำเช่านั้นก็เพื่อจะรักษาเสถียรภาพของตัวมันเองไม่ให้ยุบตัวระเบิดเป็น Supernova

หลักการยุบตัวของดาวฤกษ์เบื้องต้นถูกอธิบายไว้อย่างละเอียดในบทความนี้ – ข้อมูลจาก NICER Probe ขัดแย้งกับทฤษฎีขนาดและมวลของดาวนิวตรอนในปัจจุบัน

พูดง่าย ๆ ก็คือกำลังเกิดสงครามระหว่างแรงโน้มถ่วงของตัวมันเองที่ดันเข้าข้างในและแรงดันความร้อนที่ผลักออกมาจากแกนภายในดาวอยู่ ซึ่งเมื่อแรงใดแรงหนึ่งมีมากกว่าอีกแรง ดาวก็จะขยายตัวหรือยุบตัวไปยังจุดสมดุลของทั้งสองแรง ซึ่งในหลาย ๆ กรณีที่ดาวใกล้ระเบิดเป็น Supernova แรงดันความร้อนที่ผลักออกจะมหาศาลมากและสุดท้ายก็ชนะแรงโน้มถ่วงของตัวมันเอง ทำให้ดาวขยายตัวออกอย่างรุนแรงจนเสียสมดุลแรงโน้มถ่วงต่อแรงผลักไปด้วย จึงทำให้มันเสียมวลส่วนหนึ่งที่บริเวณชั้นนอกของดาว ก่อนที่จะหดตัวลงมาหาสมดุลของแรงทั้งสองอีกครั้งและกลับสู่ความเงียบอีกครั้ง

ถึงมันจะกลับสู่ความเงียบแล้วแต่ดาวก็ยังไม่เสถียรอยู่ดีและยังเกิดการหดและขยายตัวอย่างต่อเนื่องสลับกันไปมา แต่ไม่ใหญ่เท่าการปะทุก่อนหน้านี้

การที่มันยังหดและขยายตัวอยู่ก็หมายถึงมันกำลังเสียมวลอยู่ตลอดเวลา ทั้งจากการเสียมวลโดยตรง การแผ่รังสีความร้อน ลมสุริยะ ซึ่งก็คือการที่มันพยายามรักษาสมดุลของมันตลอดเวลา และลมสุริยะพวกนี้รวมถึงแก๊สต่าง ๆ ที่คอยพวยพุ่งเป็นระยะ ๆ ก็อาจสร้างกระแสที่คล้ายเป็นกระแสของลมแก๊สความเร็วกว่า 1 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งเร็วกว่ากลุ่มแก๊สที่กำลังเคลื่อนที่ออกไปก่อนหน้านี้แล้วกว่า 10 เท่า

โดยแก๊สความเร็วสูงนี้จะชนเข้ากับแก๊สที่ช้ากว่าและผลักมันให้พองตัวออกทำให้กลุ่มแก๊สมีลักษณะเป็นช่องกลวง ๆ บริเวณรอบ ๆ ดาวนั่นเอง (บริเวณที่มืดกว่าเพื่อน รอบ ๆ ดาว)

แก๊สสีแดงที่เราเห็นนั้นคือ Hydrogen กับ Nitrogen โดยบริเวณของแก๊สสีแดงด้านซ้ายเป็นพื้นที่ที่แพร่ออกมากกว่าปกติ นั่นหมายความว่าบริเวณนั้นคือที่ ๆ ลมสุริยะส่วนใหญ่รวมถึงแก๊สต่าง ๆ พุ่งออกมานั้นเอง

ส่วนโครงสร้างที่เป็นกลุ่มแก๊สสีฟ้า ๆ นั้นคือฝุ่นที่สะท้อนแสงของดาวทำให้มันมีความสว่าง เมื่อถ่ายในช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้และ UV จึงสามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนนั่นเอง

ปัจจุบันมีดาวชนิดของ AG Carinae (Luminous Blue Variable Stars) เพียงแค่ 50 ดวงเท่านั้นที่เรารู้จึก ทำให้มันเป็นดาวชนิดที่หายากมาก และการที่เราได้เห็นมันที่ปลายชีวิตของดาวนั่นย่อมเป็นโอกาสที่เราจะศึกษาจักรวาลของเราให้มากยิ่งขึ้นได้

เรียบเรียง ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

Hubble Captures Giant Star on the Edge of Destruction





MORE