Starbirth

• เมษายน 28, 2024

ผู้คนเคยคิดว่าดวงดาวนั้นเป็นนิรันดร์ แต่ตอนนี้เรารู้ว่าพวกเขามีวงจรชีวิตของการเกิดและความตาย นี่คือเรื่องราวของการเกิดของดาวคล้ายดวงอาทิตย์

เริ่มต้นด้วยเมฆโมเลกุลขนาดยักษ์
แม้ว่าเราอาจคิดว่าดวงอาทิตย์เป็นลูกบอลก๊าซเพลิงขนาดใหญ่ แต่ศูนย์กลางของมันนั้นหนาแน่นกว่าเหล็กมาก ยังมีการสร้างดาว เนบิวล่า โดยเฉลี่ยแล้วมีเพียง 100 อนุภาคในหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตร - หนึ่งลูกบาศก์เมตรของอากาศที่เราหายใจมีประมาณ 100 quadrillion เท่าที่หลาย ๆ

ดูเหมือนไม่น่าเชื่อว่ามีบางสิ่งบางอย่างที่ยิ่งใหญ่ในฐานะดาราที่ทำจากสิ่งที่บอบบางเหมือนเนบิวลา อย่างไรก็ตามเมฆขนาดมหึมานั้นแผ่ขยายออกไปในระยะทางไกลหลายสิบปีแสง ดังนั้นแม้ว่ามันจะบาง แต่มวลรวมของมันก็อาจจะมากถึงหนึ่งล้านเท่าของมวลของระบบสุริยะ มีวัสดุมากมาย แต่มีรูปร่างอะไร

แรงโน้มถ่วงประติมากร
แรงโน้มถ่วงเป็นแรงที่ทำให้เนบิวลายุบตัวลงในสิ่งที่หนาแน่นพอที่จะสร้างดาวได้ เมฆโมเลกุลขนาดยักษ์เป็นสถานที่ที่เหมาะสำหรับการก่อตัวดาวฤกษ์ ไม่เพียง แต่จะมีวัสดุมากมาย แต่ก็ยังเย็นพอที่อะตอมจะรวมตัวกันเพื่อสร้างโมเลกุลและในบางสถานที่ที่สสารเริ่มรวมตัวกัน

ความแข็งแกร่งของแรงโน้มถ่วงขึ้นอยู่กับมวลดังนั้นพื้นที่ที่มีความหนาแน่นสูงกว่าสามารถดึงสสารได้มากขึ้นเพิ่มมวลของมันและดึงดูดความโน้มถ่วง กว่าสองสามล้านปีนี่คือสาเหตุที่เนบิวลาสามารถยุบตัวได้ แต่มีแนวโน้มว่าการล่มสลายจะช่วยได้บ้าง มีทริกเกอร์ที่เป็นไปได้จำนวนมากสำหรับการก่อตัวดาวฤกษ์เช่นคลื่นกระแทกซูเปอร์โนวาผลักดันสสารเข้าด้วยกันเพื่อสร้างพื้นที่หนาแน่นขึ้น

เนบิวลาไม่ยุบทั้งหมดในคราวเดียว บริเวณที่หนาแน่นขึ้นและเมฆแตกตัว นี่คือสาเหตุที่ดาวก่อตัวเป็นกลุ่ม แต่ละส่วนจะยุบตัวเป็นเอกเทศและเป็นดาวที่มีศักยภาพ มวล จะทำเครื่องหมายเรื่องราวชีวิตของมัน กระจุกดาวกลุ่มดาวลูกไก่ที่แสดงในภาพส่วนหัวเป็นตัวอย่างของกลุ่มดาวฤกษ์ที่ก่อตัวขึ้นจากเมฆยักษ์เดียวกัน มวลของดาวแต่ละดวงจะเป็นตัวกำหนดว่ามันจะส่องสว่างอย่างไรมันจะมีชีวิตอยู่นานแค่ไหนและมันจะตายอย่างไร ชิ้นส่วนบางชิ้นไม่มีมวลพอที่จะก่อตัวดาวฤกษ์ได้ แต่อาจกลายเป็น ดาวแคระน้ำตาลดาวที่ล้มเหลว [เครดิตภาพ: Greg Hogan, EarthSky]

มีเศษของ
ชิ้นส่วนร้อนขึ้นหมุนและยุบต่อไป

สสารนอกภาคกลางได้ พลังงานศักย์โน้มถ่วงเหมือนเขื่อนกั้นน้ำไว้ เมื่อมันตกลงสู่จุดศูนย์กลางพลังงานศักย์จะกลายเป็น เกี่ยวกับการเคลื่อนไหว พลังงาน (การเคลื่อนไหว) และความร้อนจะถูกปล่อยออกมา

โมเมนตัมเชิงมุม คือการวัดการหมุนของวัตถุโดยคำนึงถึงรัศมีและความเร็วของวัตถุ เนบิวลายักษ์หมุนช้ามาก แต่โมเมนตัมเชิงมุมคือ ป่าสงวน - นั่นหมายความว่าส่วนของคลาวด์ที่มีรัศมีเล็กกว่าจะหมุนเร็วขึ้น ตัวอย่างของโลกที่ชื่นชอบคือนักสเก็ตน้ำแข็งกำลังหมุน เธอเริ่มต้นด้วยแขนที่ยื่นออกไป หากเธอดึงแขนของเธอเข้าไปในร่างกายรัศมีของการหมุนจะน้อยลงดังนั้นเธอจึงหมุนเร็วขึ้นโดยไม่ต้องใช้ความพยายามเป็นพิเศษ

ดังนั้นเมื่อชิ้นส่วนยุบการหมุนจะเพิ่มความเร็วขึ้น และแทนที่จะเป็นรูปร่างผิดปกติของชิ้นส่วนดั้งเดิมการหมุนทำให้มันเป็นรูปทรงกลมมากขึ้น

โปรโตสตาร์
ส่วนประกอบด้วยภาคกลางที่หนาแน่นที่กลายเป็น Protostar แล้วก็เป็นดาว สิ่งที่เหลือคือฝุ่นและแก๊ส เมื่อมันหมุนตัวฝุ่นและก๊าซที่หลวมจะถูกผลักเข้าไปในดิสก์รอบ ๆ เส้นศูนย์สูตรของโปรโตสตาร์ ไม่เพียง แต่ดาวฤกษ์ก่อตัวเพียงวันเดียวจากดาวฤกษ์ แต่ระบบดาวเคราะห์ก็สามารถก่อตัวจากสิ่งนี้ได้ ดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์.

Protostar เติบโตขึ้นโดยดึงดูดวัสดุดิสก์ เมื่อมวลเพิ่มขึ้นมันจะยังคงหดตัว การหดตัวของแรงโน้มถ่วงทำให้เกิดความร้อนจำนวนมาก ก๊าซร้อนในแกนกลางจะผลักออกไปด้านนอกทำหน้าที่ต้านแรงโน้มถ่วง ดังนั้นแม้ว่าการยุบตัวครั้งแรกจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่มันก็ช้าลงเมื่อ Protostar ร้อนขึ้น ใช้เวลาประมาณหนึ่งล้านปีในการทำให้อุณหภูมิสูงถึงหนึ่งล้านองศาเซลเซียสและนั่นก็ไม่ร้อนพอที่จะเป็นดาวได้

ดาวส่วนใหญ่ที่เราสังเกตเห็นคือ ลำดับหลัก ดาว ความร้อนและแสงสว่างของพวกมันมาจากการหลอมรวมของไฮโดรเจนในแกนกลาง เพื่อให้การหลอมนิวเคลียร์เริ่มต้นอุณหภูมิแกนจะต้องมีอย่างน้อย 10 ล้าน° C (18 ล้าน° F)

ดาวเกิด
เมื่อฟิวชั่นไฮโดรเจนเริ่มต้นขึ้นโปรโตสตาร์ก็เป็นดาวลูกน้อยที่เหมาะสม แต่มีบางอย่างที่ต้องทำก่อนที่จะเข้าร่วมลำดับหลัก

ดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักมีความสมดุลระหว่างแรงดันภายนอกของความร้อนจากการหลอมนิวเคลียร์ในแกนกลางและแรงโน้มถ่วงภายใน สิ่งนี้เรียกว่า สมดุลอุทกสถิต. ต้องใช้เวลาสักครู่ก่อนที่ดาวจะเสร็จสิ้นการทำสัญญาและเพื่อให้เกิดความสมดุลนี้

มวลของดาวฤกษ์จะไม่เพิ่มขึ้นเมื่อฟิวชั่นนิวเคลียร์ยังคงมีอยู่เนื่องจากลมดาวฤกษ์แรงพัดวัสดุดิสก์ออกไป ในความเป็นจริงภายในไม่กี่ล้านปีมันจะล้างดิสก์ฝุ่นอย่างสมบูรณ์

ความยาวของอายุการเรียงลำดับหลักของดาวขึ้นอยู่กับมวลของมัน ดาวคล้ายดวงอาทิตย์มีชีวิตอยู่ประมาณ 10 พันล้านปีดังนั้นดวงอาทิตย์ของเราก็ครึ่งชีวิตดาวแคระแดงที่มีมวลครึ่งหนึ่งของดวงอาทิตย์อาจมีชีวิตอยู่ได้ 80 พันล้านปีหรือมากกว่านั้นซึ่งนานกว่ายุคปัจจุบันของจักรวาลมาก แต่ดาวมวลสูงมีอายุสั้น ดาวฤกษ์หนึ่งเท่ามวลดวงอาทิตย์มีอายุเพียง 20 ล้านปีเท่านั้น ดาวจะอยู่ในลำดับหลักจนกว่าเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะหมด