สวัสดีวันเด็กแห่งชาติปี 2557 ครับ ... วันนี้ผม Partita ขอเสนอสาระทางดาราศาสตร์เรื่อง Supernova (มหานวดารา)
Supernova เป็นปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์อย่างหนึ่งที่ไม่ได้เกิดขึ้นบ่อย แต่มีความน่าสนใจสูงสุดอย่างหนึ่งทีเดียวครับ
จะขอเสนอเนื้อหาเน้นไปที่ Supernova ที่ได้เกิดขึ้นไปแล้ว , supernova remnant และดาวฤกษ์ที่มีความเสี่ยงจะเกิดในอนาคต
Supernova แบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ คือ Type 1 และ 2 ต่างกันที่กลไกการเกิด ดังนี้
Supernova type 1
เกิดจากดาวฤกษ์คู่หนึ่งในระบบ Binary stars คือมีดาวแคระขาวที่มวลประมาณไม่เกิน 1.4 เท่าของดวงอาทิตย์
และดาวฤกษ์ขนาดใหญ่อีกดวงหนึ่ง ต่อมาดวงที่ใหญ่กว่าได้พัฒนาอายุขัยไปเป็นดาวยักษ์แดง (Red gaint)
และเนื่องจากดาวทั้งสองโคจรรอบกันในระยะใกล้ระดับหนึ่ง จึงเกิดการถ่ายเทมวล (Mass transfer)
จากดาวยักษ์แดงไปยังดาวแคระขาวจนเกินมวลวิกฤต และดาวแคระขาวก็ระเบิดเป็น Supernova
Supernova type 2
กรณีนี้เกิดขึ้นได้บ่อยกว่า type 1 ครับ เกิดจากดาวฤกษ์ที่มีมวลมากเกิน 8 เท่าของดวงอาทิตย์
พัฒนาอายุขัยและใช้เชื้อเพลิงพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันจนหมด จึงเกิดการยุบตัวเป็นขั้น ๆ
รายละเอีนดตามภาพล่างนี้ครับ
ในแกแลคซี่อื่นไกลโพ้น เราก็สามารถตรวจพบ Supernova ได้เช่นกัน
เพราะความสว่างของมันโดดเด่นสามารถเห็นและแยกแยะได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ
ในภาพนี้คือ Supernova ในแกแลคซี่อื่นครับ
Supernova remnant (เศษซากมหานวดารา)
Supernova remnant เป็นเศษซากที่เหลืออยู่ของการระเบิด supernova
โดยเป็นมวลสารต่าง ๆ ที่ได้กระจายตัวออกมาจาก supernova ของดาวดวงนั้น การกระจายตัวนั้นรุนแรงมาก
มวลสารจะถูกผลักดันออกมาด้วยความเร็วนับ 30,000 กม./วินาที ด้วยอุณหภูมิหลายล้านองศา C
ทำให้อนุภาค ฝุ่น แก้ส โดยรอบบริเวณนั้นถูกความร้อนกลายเป็นพลาสมา ส่งแสงเรืองรองสวยงาม
การกระจายตัวนี้ไปไกลถึง 30 - 60 ปีแสง และยังมีพลังงานจลน์ที่จะเคลื่อนที่ไปได้อีกนับพันปี
Supernova remnant ที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ remnant ของ Supernova 1987A (SN 1987A)
เป็น supernova ในดาวฤกษ์ใน Large Magellanic Cloud ซึ่งไกลจากโลก 168,000 ปีแสง
โดยแสงเดินทางมาถึงโลกเมื่อวันที่ 23 กุมภาพันธ์ 1987
ในภาพนี้จะเห็นความแตกต่างของแสงที่จ้าขึ้นแบบเต็ม ๆ สามารถเห็นด้วยตาเปล่าจากโลก
และยังคงความสว่างจ้าอยู่นานสองเดือนก่อนที่จางลงไป เหลือเพียง remnant (ในภาพกรอบเหลือง)
ต่อไปที่น่าสนใจ คือ
Crab Nebula หรือเนบิวล่าปู (M1 , NGC 1952)
อยู่ในทิศทางกลุ่มดาววัว (constellation of Taurus) มีขนาดประมาณ 11 ปีแสง และห่างจากโลก 6,500 ปีแสง
และแสงปรากฏเดินทางถึงโลกประมาณปี ค.ศ.1054
Crab Nebula นี้น่าสนใจมากเพราะใจกลางเศษซากนี้มีดาวนิวตรอนอยู่ ซึ่งเป็นหลักฐานสำคัญ
ของการเกิด Supernova ดาวนิวตรอนนี้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 กม. หมุนรอบตัวเองเร็ว 30 รอบต่อนาที
** ฟังเสียงการ spin ของดาวนิวตรอนดวงนี้ --->
http://www.jb.man.ac.uk/~pulsar/Education/Sounds/crab.au
(เป็นไฟล์ .au เปิดด้วย Windows Media Player V.12 ได้)
Crab Nebula นี้เป็นวัตถุทางดาราศาสตร์ชิ้นแรกในประวัติศาสตร์ที่ระบุได้ว่าเกิดจาก Supernova
อีกอันหนึ่งคือ
Cassiopeia A Supernova remnant
อยู่ในตำแหน่งของ constellation Cassiopeia ห่างจากโลกประมาณ 11,000 ปีแสง ขนาดกว้างประมาณ 10 ปีแสง
และแสงปรากฏเดินทางถึงโลกประมาณ 300 ปีที่แล้ว
CAS A นี้ถือเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุที่เข้มมากที่สุดที่หนึ่งในทางช้างเผือก ใจกลางของ CAS A นั้น
จากการสำรวจล่าสุดโดยกล้องตรวจจับ X-Ray "Chandra" พบว่ามีจุดกำเนิดรังสีเข้มข้น สันนิษฐานว่าเป็นดาวนิวตรอน
ภาพล่างนี้คือภาพประกอบขึ้นจากกล้องโทรทรรศน์ 3 ตัว สีแดงจากกล้องตรวจ Infrared "Spitzer"
สีส้มคือย่านแสงเห็นได้ด้วยตาจากกล้อง "Hubble" ,ส่วนฟ้า-เขียว ได้จากกล้องตรวจจับ X-Ray "Chandra"
ระเบิดเวลาในอนาคต
ปัจจุบัน มีดาวฤกษ์จำนวนหนึ่งที่มีขนาดใหญ่ มีมวลมาก และมีเสถียรภาพต่ำเสี่ยงต่อการกลายเป็น Supernova
โดยอาจจะเกิดขึ้นได้ภายในหน่วยแสนหรือล้านปีจากนี้ ทั้งหมดนี้สำรวจได้เพียงแค่ภายในแกแลคซี่ทางช้างเผือกเท่านั้น
ผมขอเลือกเป็นตัวอย่างให้ 3 ดวงครับ
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
Eta Carinae ปัจจุบันถูกลิขิตให้มีอายุสั้น เนื่องจากมีการเผาผลาญเชื้อเพลิงรวดเร็ว คาดว่าจะมีอายุสั้นเพียงประมาณ 1 ล้านปี
จากดาวฤกษ์ทั่วไปที่มีอายุหลายพันล้านปี และเมื่อเธอจบชีวิตลงก็จะกลายเป็น Hypernova เลยทีเดียว
ดาววูล์ฟ-ราเยท์ (Wolf–Rayet stars หรือ WR Star)
WR Stars เป็นชื่อเรียกดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 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
ภาพ M1-67 เป็น Wind-nebula ที่ล้อมรอบ WR Star ชื่อว่า WR124
WR124 เป็น WR Star มวลประมาณ 9 เท่าดวงอาทิตย์ มีปรากฏการณ์ปล่อยมวลออกมาตลอดเวลา
ด้วยความเร็วสูงถึง 200 กม. ต่อ วินาที ทำให้เกิดกลุ่มแก้สห้อมล้อมดังในภาพ
นอกจากดาวฤกษ์ที่กล่าวไปแล้ว ยังมีดาวยักษ์แดงอีกจำนวนหนึ่งที่กำลังจะหมดอายุขัย
เช่น Betelgeuse , Antares , RS Ophiuchi , U Scorpii , VY Canis Majoris
ทั้ง 5 ดวงนี้มีองค์ประกอบครบในการไปสู่ Supernova เมื่อหมดอายุขัย กล่าวคือ
มีความสว่างที่ไม่คงที่ มีการสูญเสียมวลจากกลุ่มแก้สที่ขับออกมา และมีขนาดใหญ่เกิน 10 เท่าของดวงอาทิตย์
จบแล้วครับ ขอบคุณที่เข้ามาอ่านครับ เนื้อหาแปล / เรียบเรียงจาก
Wikipedia
http://chandra.harvard.edu
http://hubblesite.org
:: กระทู้ดาราศาสตร์ :: ว่าด้วย Supernova , Supernova remnant และระเบิดเวลาในอนาคต
Supernova เป็นปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์อย่างหนึ่งที่ไม่ได้เกิดขึ้นบ่อย แต่มีความน่าสนใจสูงสุดอย่างหนึ่งทีเดียวครับ
จะขอเสนอเนื้อหาเน้นไปที่ Supernova ที่ได้เกิดขึ้นไปแล้ว , supernova remnant และดาวฤกษ์ที่มีความเสี่ยงจะเกิดในอนาคต
Supernova แบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ คือ Type 1 และ 2 ต่างกันที่กลไกการเกิด ดังนี้
Supernova type 1
เกิดจากดาวฤกษ์คู่หนึ่งในระบบ Binary stars คือมีดาวแคระขาวที่มวลประมาณไม่เกิน 1.4 เท่าของดวงอาทิตย์
และดาวฤกษ์ขนาดใหญ่อีกดวงหนึ่ง ต่อมาดวงที่ใหญ่กว่าได้พัฒนาอายุขัยไปเป็นดาวยักษ์แดง (Red gaint)
และเนื่องจากดาวทั้งสองโคจรรอบกันในระยะใกล้ระดับหนึ่ง จึงเกิดการถ่ายเทมวล (Mass transfer)
จากดาวยักษ์แดงไปยังดาวแคระขาวจนเกินมวลวิกฤต และดาวแคระขาวก็ระเบิดเป็น Supernova
Supernova type 2
กรณีนี้เกิดขึ้นได้บ่อยกว่า type 1 ครับ เกิดจากดาวฤกษ์ที่มีมวลมากเกิน 8 เท่าของดวงอาทิตย์
พัฒนาอายุขัยและใช้เชื้อเพลิงพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันจนหมด จึงเกิดการยุบตัวเป็นขั้น ๆ
รายละเอีนดตามภาพล่างนี้ครับ
ในแกแลคซี่อื่นไกลโพ้น เราก็สามารถตรวจพบ Supernova ได้เช่นกัน
เพราะความสว่างของมันโดดเด่นสามารถเห็นและแยกแยะได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ
ในภาพนี้คือ Supernova ในแกแลคซี่อื่นครับ
Supernova remnant (เศษซากมหานวดารา)
Supernova remnant เป็นเศษซากที่เหลืออยู่ของการระเบิด supernova
โดยเป็นมวลสารต่าง ๆ ที่ได้กระจายตัวออกมาจาก supernova ของดาวดวงนั้น การกระจายตัวนั้นรุนแรงมาก
มวลสารจะถูกผลักดันออกมาด้วยความเร็วนับ 30,000 กม./วินาที ด้วยอุณหภูมิหลายล้านองศา C
ทำให้อนุภาค ฝุ่น แก้ส โดยรอบบริเวณนั้นถูกความร้อนกลายเป็นพลาสมา ส่งแสงเรืองรองสวยงาม
การกระจายตัวนี้ไปไกลถึง 30 - 60 ปีแสง และยังมีพลังงานจลน์ที่จะเคลื่อนที่ไปได้อีกนับพันปี
Supernova remnant ที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ remnant ของ Supernova 1987A (SN 1987A)
เป็น supernova ในดาวฤกษ์ใน Large Magellanic Cloud ซึ่งไกลจากโลก 168,000 ปีแสง
โดยแสงเดินทางมาถึงโลกเมื่อวันที่ 23 กุมภาพันธ์ 1987
ในภาพนี้จะเห็นความแตกต่างของแสงที่จ้าขึ้นแบบเต็ม ๆ สามารถเห็นด้วยตาเปล่าจากโลก
และยังคงความสว่างจ้าอยู่นานสองเดือนก่อนที่จางลงไป เหลือเพียง remnant (ในภาพกรอบเหลือง)
ต่อไปที่น่าสนใจ คือ Crab Nebula หรือเนบิวล่าปู (M1 , NGC 1952)
อยู่ในทิศทางกลุ่มดาววัว (constellation of Taurus) มีขนาดประมาณ 11 ปีแสง และห่างจากโลก 6,500 ปีแสง
และแสงปรากฏเดินทางถึงโลกประมาณปี ค.ศ.1054
Crab Nebula นี้น่าสนใจมากเพราะใจกลางเศษซากนี้มีดาวนิวตรอนอยู่ ซึ่งเป็นหลักฐานสำคัญ
ของการเกิด Supernova ดาวนิวตรอนนี้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 กม. หมุนรอบตัวเองเร็ว 30 รอบต่อนาที
** ฟังเสียงการ spin ของดาวนิวตรอนดวงนี้ ---> http://www.jb.man.ac.uk/~pulsar/Education/Sounds/crab.au
(เป็นไฟล์ .au เปิดด้วย Windows Media Player V.12 ได้)
Crab Nebula นี้เป็นวัตถุทางดาราศาสตร์ชิ้นแรกในประวัติศาสตร์ที่ระบุได้ว่าเกิดจาก Supernova
อีกอันหนึ่งคือ Cassiopeia A Supernova remnant
อยู่ในตำแหน่งของ constellation Cassiopeia ห่างจากโลกประมาณ 11,000 ปีแสง ขนาดกว้างประมาณ 10 ปีแสง
และแสงปรากฏเดินทางถึงโลกประมาณ 300 ปีที่แล้ว
CAS A นี้ถือเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุที่เข้มมากที่สุดที่หนึ่งในทางช้างเผือก ใจกลางของ CAS A นั้น
จากการสำรวจล่าสุดโดยกล้องตรวจจับ X-Ray "Chandra" พบว่ามีจุดกำเนิดรังสีเข้มข้น สันนิษฐานว่าเป็นดาวนิวตรอน
ภาพล่างนี้คือภาพประกอบขึ้นจากกล้องโทรทรรศน์ 3 ตัว สีแดงจากกล้องตรวจ Infrared "Spitzer"
สีส้มคือย่านแสงเห็นได้ด้วยตาจากกล้อง "Hubble" ,ส่วนฟ้า-เขียว ได้จากกล้องตรวจจับ X-Ray "Chandra"
ระเบิดเวลาในอนาคต
ปัจจุบัน มีดาวฤกษ์จำนวนหนึ่งที่มีขนาดใหญ่ มีมวลมาก และมีเสถียรภาพต่ำเสี่ยงต่อการกลายเป็น Supernova
โดยอาจจะเกิดขึ้นได้ภายในหน่วยแสนหรือล้านปีจากนี้ ทั้งหมดนี้สำรวจได้เพียงแค่ภายในแกแลคซี่ทางช้างเผือกเท่านั้น
ผมขอเลือกเป็นตัวอย่างให้ 3 ดวงครับ
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
Eta Carinae ปัจจุบันถูกลิขิตให้มีอายุสั้น เนื่องจากมีการเผาผลาญเชื้อเพลิงรวดเร็ว คาดว่าจะมีอายุสั้นเพียงประมาณ 1 ล้านปี
จากดาวฤกษ์ทั่วไปที่มีอายุหลายพันล้านปี และเมื่อเธอจบชีวิตลงก็จะกลายเป็น Hypernova เลยทีเดียว
ดาววูล์ฟ-ราเยท์ (Wolf–Rayet stars หรือ WR Star)
WR Stars เป็นชื่อเรียกดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 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
ภาพ M1-67 เป็น Wind-nebula ที่ล้อมรอบ WR Star ชื่อว่า WR124
WR124 เป็น WR Star มวลประมาณ 9 เท่าดวงอาทิตย์ มีปรากฏการณ์ปล่อยมวลออกมาตลอดเวลา
ด้วยความเร็วสูงถึง 200 กม. ต่อ วินาที ทำให้เกิดกลุ่มแก้สห้อมล้อมดังในภาพ
นอกจากดาวฤกษ์ที่กล่าวไปแล้ว ยังมีดาวยักษ์แดงอีกจำนวนหนึ่งที่กำลังจะหมดอายุขัย
เช่น Betelgeuse , Antares , RS Ophiuchi , U Scorpii , VY Canis Majoris
ทั้ง 5 ดวงนี้มีองค์ประกอบครบในการไปสู่ Supernova เมื่อหมดอายุขัย กล่าวคือ
มีความสว่างที่ไม่คงที่ มีการสูญเสียมวลจากกลุ่มแก้สที่ขับออกมา และมีขนาดใหญ่เกิน 10 เท่าของดวงอาทิตย์
Wikipedia
http://chandra.harvard.edu
http://hubblesite.org