เบบิวลาดาวเคราะห์

ดาวฤกษ์แต่ละดวงมีอายุขัยที่ต่างกัน วาระสุดท้ายของดาวฤกษ์และสิ่งที่เหลืออยู่หลังสิ้นอายุขัย

โดย..วรเชษฐ์ บุญปลอด

ต่างก็ขึ้นอยู่กับมวลของดาวดวงนั้น ดาวฤกษ์แบบดวงอาทิตย์ของเรา เมื่อหมดอายุแล้วจะกลายสภาพเป็นสิ่งที่เรียกว่าเนบิวลาดาวเคราะห์ หากเป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลสูงราว 10 เท่าของดวงอาทิตย์ขึ้นไป จะสิ้นอายุด้วยการระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา และหากซากที่เหลือหลังซูเปอร์โนวามีมวลมาก ก็อาจยุบตัวลงกลายเป็นหลุมดำ

ชาลส์ เมซีเย นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ค้นพบเนบิวลาดาวเคราะห์เป็นครั้งแรกเมื่อคริสต์ศตวรรษที่ 18 โดยรวบรวมอยู่ในแค็ตตาล็อกวัตถุท้องฟ้าหลากชนิดที่รู้จักกันแพร่หลายในหมู่นักดาราศาสตร์ว่าวัตถุของเมซีเยหรือวัตถุเอ็ม

เมื่อส่องดูด้วยกล้องโทรทรรศน์กำลังขยายต่ำ วัตถุชนิดนี้มีลักษณะปรากฏเป็นดวงกลมหรือทรงรี คล้ายดาวเคราะห์แก๊สอย่างดาวพฤหัสบดี วิลเลียม เฮอร์เชลนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษเยอรมันผู้ค้นพบดาวยูเรนัส จึงเรียกวัตถุท้องฟ้าชนิดนี้ว่าเนบิวลาดาวเคราะห์ (Planetary Nebula) และกลายเป็นชื่อที่เรียกกันต่อมาจนถึงทุกวันนี้ แม้ว่ากระบวนการก่อกำเนิดของมันจะไม่เกี่ยวข้องกับดาวเคราะห์เลยก็ตาม

 

เมื่อกล้องโทรทรรศน์มีประสิทธิภาพดีขึ้น นักดาราศาสตร์พบว่าภายในเนบิวลาดาวเคราะห์มักมีจุดสว่างจุดหนึ่งอยู่ที่ใจกลาง การศึกษาสเปกตรัมเมื่อปี ค.ศ. 1864 โดย วิลเลียม ฮักกินส์ นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ ก็พบว่าสเปกตรัมของเนบิวลาดาวเคราะห์มีเส้นเปล่งแสงแตกต่างจากสเปกตรัมต่อเนื่องของดาวฤกษ์ จึงไม่ได้เกิดจากการสะท้อนแสงของแก๊สและฝุ่น

เฮอร์เชลเคยสันนิษฐานว่าเนบิวลาดาวเคราะห์อาจได้รับพลังงานจากดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เคียง อย่างไรก็ตาม ไม่มีหลักฐานพิสูจน์ จนกระทั่งปี ค.ศ. 1922 เอ็ดวินฮับเบิล ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างความสว่างของดาวที่ใจกลางกับขนาดของเนบิวลาที่อยู่รอบๆ จึงคาดว่าแก๊สและฝุ่นในเนบิวลาดาวเคราะห์ดูดกลืนพลังงานที่แผ่ออกมาจากดาวที่ใจกลาง

ต่อมาได้มีการวัดอุณหภูมิของดาว ณ ใจกลางเนบิวลาดาวเคราะห์ พบว่าสูงกว่าดาวฤกษ์ทั่วไปที่รู้จักกันในขณะนั้น การศึกษาสเปกตรัมอย่างละเอียดทำให้ค้นพบต่อไปอีกว่า กลุ่มแก๊สและฝุ่นของเนบิวลาดาวเคราะห์มีการเคลื่อนที่แบบขยายตัวออกจากศูนย์กลาง ทำให้เกิดความคิดว่ามันอาจเคยเป็นส่วนหนึ่งของดาว

เราเริ่มเข้าใจเกี่ยวกับกำเนิดและวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่กลายมาเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์เมื่อกลางคริสต์ศตวรรษที่ 20 ซึ่งนำไปสู่ข้อสรุปที่ยอมรับกันมาถึงปัจจุบันว่า เนบิวลาดาวเคราะห์คือสิ่งที่อยู่ในช่วงท้ายของวิวัฒนาการดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์มวลต่ำถึงปานกลางแบบดวงอาทิตย์มีอายุขัยราว 1 หมื่นล้านปี ใจกลางเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน หลอมไฮโดรเจนให้เปลี่ยนเป็นฮีเลียม โดยเกิดความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงที่คอยดึงดาวฤกษ์ให้ยุบตัวลงกับแรงจากการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเนื่องจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ผลักให้ดาวขยายตัวออก

เมื่อไฮโดรเจนใกล้หมด ดาวฤกษ์จะสูญเสียเสถียรภาพ ใจกลางยุบตัวลง แล้วเกิดการขยายตัวของผิวนอกกลายเป็นดาวยักษ์แดง (Red Giant) เมื่อแรงโน้มถ่วงเอาชนะแรงผลักได้ ดาวทั้งดวงจะยุบตัวลง บรรยากาศชั้นนอกของดาวถูกพ่นออกไปรอบๆ โดยมวลส่วนใหญ่กลายเป็นฝุ่นและแก๊สที่เราเรียกรวมกันว่าเนบิวลา

การแผ่รังสีอัลตราไวโอเลตพลังงานสูงที่ออกมาจากดาว กระตุ้นให้แก๊สและฝุ่นที่อยู่โดยรอบเรืองแสง ส่องสว่างปรากฏให้เห็นอยู่ได้นานราว 3.5 หมื่นปี จนกว่าจะจางลงจนสังเกตไม่ได้ เนบิวลาดาวเคราะห์มีบทบาทในการปล่อยธาตุสำคัญออกสู่อวกาศ ได้แก่ คาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน

ดาวที่ใจกลางเนบิวลาดาวเคราะห์ คือ ดาวแคระขาว (White Dwarf) มีขนาดเล็ก ความหนาแน่นสูง ภายในประกอบขึ้นจากอิเล็กตรอนที่ถูกอัดให้เข้าไปอยู่ใกล้นิวเคลียสของอะตอมจนเกิดแรงต้านแรงโน้มถ่วง ดาวจึงไม่ยุบตัวลง ยกเว้นแต่จะมีมวลมากกว่าขีดจำกัดค่าหนึ่ง

อุณหภูมิพื้นผิวของดาวแคระขาวอาจสูงหลายหมื่นองศาเซลเซียส ซึ่งนับว่าสูงมากเมื่อเทียบกับอุณหภูมิพื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่ราว 5,800 องศาเซลเซียส ดาวแคระขาวค่อยๆ เย็นตัวลงอย่างช้าๆ จึงน่าจะมีอยู่ในดาราจักรเป็นจำนวนมาก แต่พบได้เฉพาะที่อยู่ไม่ไกลนักหรือในระบบดาวคู่

สำหรับดวงอาทิตย์ของเรา ปัจจุบันคาดว่ามีอายุราว 4,570 ล้านปี ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่ใจกลางดวงอาทิตย์จะดำเนินต่อไปอีกราว 5,000 ล้านปี หลังจากนั้นจึงกลายเป็นดาวยักษ์แดง ดวงอาทิตย์อาจมีรัศมีขยายออกถึงวงโคจรของโลก แล้วเข้าสู่ระยะสุดท้ายด้วยการเป็นดาวแคระขาวที่ปกคลุมด้วยเนบิวลา

แล้วโลกของเราจะเป็นเช่นไร? นักดาราศาสตร์คาดคะเนว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกอาจสูญสิ้นไปนานแล้ว ก่อนที่ดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวยักษ์แดงเสียอีก เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้น ซึ่งจะทำให้น้ำบนโลกระเหยไปหมดภายใน 1,000 ล้านปีข้างหน้า

ปรากฏการณ์ท้องฟ้า (12–19 ก.พ.)

ท้องฟ้าเวลาหัวค่ำมีดาวศุกร์กับดาวพฤหัสบดีเป็นดาวสว่าง 2 ดวงอยู่ทางทิศตะวันตก ดาวศุกร์สว่างกว่าดาวพฤหัสบดี สามารถมองเห็นได้ตั้งแต่พลบค่ำขณะท้องฟ้ายังไม่มืด จนกระทั่งตกลับขอบฟ้าราว 3 ทุ่มเศษ ดาวพฤหัสบดีอยู่สูงกว่า ห่างดาวศุกร์ประมาณ 30 องศา จึงตกลับขอบฟ้าหลังดาวศุกร์ 2 ชั่วโมง

เวลาประมาณ 2 ทุ่มครึ่ง ดาวอังคารเริ่มปรากฏเหนือขอบฟ้าทิศตะวันออกด้วยมุมเงย 10 องศา ดาวอังคารเคลื่อนถอยหลังจากกลุ่มดาวหญิงสาวเข้าสู่กลุ่มดาวสิงโต เคลื่อนสูงผ่านเหนือศีรษะในเวลาตี 2 ครึ่ง จากนั้นคล้อยต่ำลงไปทางทิศตะวันตก ดาวเสาร์อยู่ในกลุ่มดาวหญิงสาว ใกล้ดาวรวงข้าวหรือดาวสไปกา ซึ่งเป็นดาวสว่างในกลุ่มดาวนี้ ดาวอังคารเริ่มปรากฏเหนือขอบฟ้าในเวลา 5 ทุ่มครึ่ง ขณะนี้กำลังสว่างมากขึ้นเรื่อยๆ กำลังจะใกล้โลกที่สุดในต้นเดือน มี.ค.

เมื่อฟ้าสางในเวลาเช้ามืด ดาวอังคารจะอยู่สูงทางทิศตะวันตกที่มุมเงย 40 องศา ส่วนดาวเสาร์อยู่สูงบนท้องฟ้าทิศตะวันตกเฉียงใต้ที่มุมเงย 60 องศา

สัปดาห์นี้เป็นข้างแรม ดวงจันทร์อยู่บนท้องฟ้าเวลาเช้ามืดของทุกวัน วันจันทร์ที่ 13 ก.พ. จะเห็นดวงจันทร์ ดาวเสาร์ และดาวรวงข้าว เรียงกันเกือบเป็นสามเหลี่ยมด้านเท่า เมื่อลากเส้นสมมติเชื่อมต่อกัน แต่ละด้านห่างกันเป็นระยะเชิงมุม 6 องศา วันพุธที่ 15 ก.พ. ดวงจันทร์สว่างครึ่งดวง มีตำแหน่งอยู่บริเวณหัวของกลุ่มดาวแมงป่อง เช้ามืดวันพฤหัสบดีที่ 16 ก.พ. จันทร์เสี้ยวอยู่ใกล้ดาวแอนทาเรสหรือดาวปาริชาตในกลุ่มดาวนี้ที่ระยะห่าง 5 องศา