ชีวิตความลับของดวงดาว ตอน : The End of Stars [หน้า 4/4]

ชีวิตความลับของดวงดาว ตอน : The End of Stars [หน้า 4/4]

Crab pulsar

เป็นเรื่องเข้าใจยากเพราะ Neutron star เกิดขึ้นจากเงื่อนไขที่ Nuclear ใช้เวลา นาน ความหนาแน่นสูงมาก มีความสามารถจะเร่งตนเองจากองค์ประกอบนั้นได้ จากพลังงานความร้อนของอนุภาคที่สงบนิ่ง ซึ่งทั้งหมด เป็นเรื่องน่าอัศจรรย์ จากการวิเคราะห์เชื่อว่า หลังจากเร่งความร้อนต่อเนื่องไปอีก 1,000 ปี ทำให้เกิด ความร้อน ค่าเฉลี่ยเท่ากัน (Isothermal) จากลักษณะองค์ประกอบ Superfluid (ของไหลพิเศษรวมทั้งน้ำ อากาศ) ที่อยู่ภายในมีอนุภาค Protons เป็นตัวส่งเสริม ควบคุมแม้ในภาวะวิกฤต หากมีการเย็นตัวลงมากกว่าปกติ เพราะ Neutron star มีพื้นผิวเปลือกที่เป็นสื่อไฟฟ้าอย่างดี หากการเปลี่ยนวิถีชีวิต Neutron star เกิดขึ้นด้วยการหมุนรอบตัวเอง 600 รอบ ต่อวินาที พลังงานสนามแม่เหล็ก สามารถเกิดได้จากกำลังบิด เหมือนไดโนโมปั่น ไฟฟ้า เป็นลักษณะเช่น Pulsars (ดาวที่เป็นแหล่งพลังงานคลื่นวิทยุในจักรวาล) เช่นเดียวกับ Crab pulsar (33 ms) และ Vela pulsar (80 ms) อย่างน้อยต้อง ใช้เวลาล้านปี ทั้งนี้ต้องขึ้นกับแรงหมุนปั่นที่ช้าเร็ว ว่ามีจุดบกพร่องหรือไม่ ถ้ามีการผลกระทบลดลงเพียงไม่กี่วัน Pulsars ยังสามารถเรียกพลังงานกลับคืน ได้สู่ระบบปกติในครั้งแรก หากต่อไปมีปัญหาเช่นเดิม โอกาสจะยากขึ้นด้วย กฎเกณฑ์ของ Nuclear (ในครั้งแรก) ที่เกิดจากความเร็วที่จะต้องให้พ้นจากแรง แรงดึงดูด ซึ่งจะมีข้อแตกต่างมากขึ้น ด้วยเป็นเรื่องละเอียดอ่อนต่อ Superfluid ที่มีความสัมพันธ์กันในหลายๆประการ เป็นเหตุสู่ ความวิบัติของ Neutron star อย่างไรก็ตาม Neutron star ที่เกิดจาก High-mass star ซึ่งมีขนาดที่ใหญ่กว่า ดวงอาทิตย์ 10 เท่า มักมีกำลังความเคลื่อนไหวต่ำ (Low angular momentum) จึงไม่สามารถสร้างพลังงานหมุนปั่นได้ โดย Pulsars เท่าที่สำรวจพบว่าเกิดจาก High-mass systems มีรอบหมุนมากกว่า 1,000 รอบต่อนาที จากระบบจุดจบของดาว บางดวงสงบนิ่งที่ Neutron star ด้วยศักยน้อยกว่า แต่บางดวงยังดิ้นรน ก้าวเข้าสู่วิถีความเป็นชีวิตดาว Pulsars และถือว่าเป็นดาว บริสุทธิ์ หมดจด (Purely theoretical concept) ผ่านขบวนการกลั่นกรอง ยังมี องค์ประกอบเหนือดาวในจักรวาล ทั้งมวล ด้วย Highly magnetized (สนามแม่ เหล็กพลังสูงมาก) และการหมุนปั่นอย่างรวดเร็ว แต่มีขนาดที่เล็กน้อยนิดเท่านั้น ตลอด 40 ปีที่สำรวจ เราพบและรู้จักดาว Pulsars แล้ว 1,700 ดวง เชื่อว่ายังมีอีก เป็นจำนวนมากกว่า ล้านล้านดวง ล่องลอยอยู่ในจักรวาล แต่ขณะนี้เรายังไม่ทราบ จุดสิ้นสุดของ Pulsars ว่าจะมีวิถีต่อไปเป็นเช่นใด

Neutron Star 1RXS J141256.0+792204 พบว่ามีพลังงานไฟ้า บนพื้นผิวโดยไม่มีส่วน เกี่ยวข้องกับ Supernova หรือ Pulsars หรือระบบดาวคู่ เป็นการเกิดขึ้นของตนเอง

ฺBlack hole

บางกรณีเศษซากที่เหลือของ Neutron star หลังจากการระเบิดของ Supernova ยุบตัวลงสู่ หลุมดำ (Black hole) ต่อไปในอนาคต ข้อสรุปในเรื่องจุดจบของดวงดาว มิได้หมายความว่า ทุกอย่างได้จบสิ้นไปแล้ว Low-mass stars จบชีวิตด้วยวิถี White dwarf star ใช้เวลาครั้งสุดท้ายเพียง 3 นาที เหลือเพียงเศษซากเพื่อ เพื่อเป็นสสารต่อเนื่องไปยังระบบอื่นในจักรวาล Hight-mass stars จบชีวิตด้วยวิถี Neutron star บางดวงไปสู่เส้นทาง Pulsars มีคุณภาพพลังงาน อย่างไร้เทียมทาน แม้เป็นหนทางที่เรายังทราบชัดเจนถึงจุดจบ แท้จริง ทั้งหมดก็เป็นระบบที่พิศวงแห่งจักรวาล จากการสำรวจเพียงไม่ถึง 100 ปี ของมนุษย์ หากเราวิเคราะห์อย่างลึกซึ้ง เท่าที่เราได้ศึกษาและรู้จักชีวิตดวงดาวแล้ว พบได้ ว่าวิถีชีวิตดาวไม่ได้แตกต่าง จากมนุษย์เท่าใดนัก ตั้งต้นแต่กำเนิดจนถึงบั้นปลาย ทั้งหมดไม่ง่ายดาย ดาวที่เคยใหญ่โตมีพลังอำนาจอย่างมหาศาล วันหนึ่งเหลือ เพียงซากศพ เป็นปุ๋ยสู่ระบบจักรวาล เฉกเช่นมนุษย์กลับคืนสู่ผืนดิน จักรวาลทุกอย่างไม่เคยมีด้านเดียว ปรากฎผลด้านลบ และด้านบวกคู่กันเสมอ แต่หากทั้งสองด้านมีความสมดุลยได้ ทุกอย่างที่ดำรงอยู่ราบรื่น หากมีผลกระทบ ระบบธรรมชาติของจักรวาลก็ยังพยายามแก้ไข ให้คงอยู่ได้ต่อไปได้อีก แต่การ ช่วยให้คงอยู่นั้น ไม่ใช่ความเป็นนิรันดร์ เชื่อว่าท้ายสุดทุกสิ่งทุกอย่างในจักรวาลไม่ว่า ดาวดวงใด ระบบสุริยะ ดวงอาทิตย์ โลกและมนุษย์ เมื่อถึงวันเวลาที่เหมาะสม ของแต่ละสิ่งคงจะกลับคืนสู่ต้นทางโดย ผ่านระบบหลุมดำ ซึ่งมีอยู่มากมายในจักรวาล อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

Black hole

References : The National Aeronautics and Space Administration -NASA University of Colorado – Michigan State University Williams College – University of California, Berkeley

ชีวิตความลับของดวงดาว ตอน : The End of Stars [หน้า 3/4]

ชีวิตความลับของดวงดาว ตอน : The End of Stars [หน้า 3/4]

โครงสร้าง Hight-mass star ตามกฎเกณฑ์ Main sequence stars นำพาความร้อนจาก แกนภายใน (Convective cores) โดยไม่มี Convection zone ห่อหุ้ม (เขตนำความร้อน)

Life as a High-mass stars วิถีชีวิตของ ดาวที่มีขนาดมวลมาก พัฒนาการของ Low-mass stars มีวิถีชีวิตนับพันล้านปี นับว่ายุ่งเหยงมากแล้ว ส่วน High-mass stars มีความซับซ้อนเต็มรูปแบบยิ่งกว่าความแตกต่างทั้งสอง ระดับชั้นคือ Low-mass stars ไม่สามารถให้ กำเนิดธาตุต่างๆ ด้วยตนเองได้ หากภายในแกน ไม่มีความร้อนที่เพียงพอ ที่จะเป็นเชื้อเพลิงเผาผลาญธาตุหนัก และความสามารถพิเศษ พลังกระแสไฟฟ้าขนาดมหึมา ถูกเก็บไว้ใน Heavier Nuclei (ศูนย์แกนไส้ที่มีความหนาแน่นสูง) รอการผลักดันเป็นพลังอำนาจเพื่อ ป้องกันการหลอมละลาย หากมีอุณหภูมิสูงสุดขั้วเกินขอบเขต ทำให้ High-mass stars แม้เมื่อใกล้สิ้นสุดอายุขัย ยังทรงอำนาจสูงของระดับอุณหภูมิได้ เพราะ ขนาด น้ำหนัก ที่ใหญ่โตของแต่ละชั้น ภายในของดาว จึงมี ความพร้อมต่อการ หมดลงของ Hydrogen มากกว่า ข้อมูลในอดีตทราบว่า วิถีชีวิตมีความคล้ายคลึงดวงอาทิตย์ ยกเว้นเรื่องขบวนการ สืบเนื่องที่รวดเร็วกว่า ที่กล่าวเช่นนั้นเพราะเมื่อถึงจุดท้ายสุด High-mass stars ก็ยังทำงานอย่างแข็งขัน การหลอมละลายจะยุติลงต่อ เมื่อทุกอย่างหมดลงอย่าง แท้จริง เหมือนเป็นการหยุดที่สงบ แต่เกิดมูลเหตุให้ระเบิดตัวสู่ด้านในของไส้แกน ทันที่ทันใด เกิดปรากฏการณ์ Supernova ขึ้นก็เข้าสู่ขบวนการจบสิ้นละครฉาก ใหญ่ของ High-mass stars ด้วยมีระบบและขั้นตอนดังนี้     ตัวอย่าง Hight-mass stars ขนาด ใหญ่กว่า ดวงอาทิตย์ 25 เท่า (Sun=1) มีอายุตาม Main-sequence star : 5 พันล้านปี หลังจากนั้นมีโอกาส ที่จะอยู่รอดได้ อีกราว 1 ล้านปี

แสดงตนเริ่มหลอมละลายไฮโดรเจน แต่เยาว์วัย Hydrogen fusion in a Younger High-mass stars ดาวทุกชีวิตการเกิดเหมือนกันทั้งหมด แต่ High-mass stars ได้ก่อตัวภายนอก กลุ่มฝุ่นหมอกอวกาศ แบบไม่ปะติดปะต่อระหว่างพลังงานแรงดึงดูดที่จะสืบเนื่อง ไปสู่ Protostar เกิดศักยภาพของแรงดึงดูดในลำดับต่อมา แกนในมีความร้อน เพียงพอต่อการหลอมละลายทำให้ Hydrogen เริ่มเผาไหม้ ขณะเยาว์วัยในระยะ ของ Protostar อย่างไรก็ตาม เป็นการเผาไหม้หลอมละลาย แต่เป็นไปเฉพาะส่วนด้านข้างของ High-mass stars เท่านั้น จึงเป็นข้อต่างจากลำดับชีวิตของ Low-mass stars ทีมีวิถีการดำรงชีวิตคล้ายกับดวงอาทิตย์ โดยหลอมละลาย Hydrogen ผ่านพ้นสู่ Helium แบบ Proton-proton chain โดยต้องมีเงื่อนไขอุณหภูมิที่สูง กรณีของ High-mass stars แสดงอำนาจต่างออกไปกระทำให้อนุภาค Proton มีศักยภาพวิ่งปะทะสู่ Carbon – Oxygen - Nitrogen หรือ Proton อื่นๆได้โดย Carbon – Oxygen - Nitrogen ทั้งหมดนั้น เป็นวัตถุดิบที่เกิดขึ้นมีเพียง 2% จาก ดาวขณะก่อตัวท่ามกลางอวกาศ โดยปริมาณจำนวนนี้ สามารถสร้างให้ไส้แกนใน ให้ดาวมีความสมบูรณ์ได้ การมีศักยภาพดังกล่าวกลายเป็น Catalyst (ตัวช่วย) ต่อการสืบเนื่องดีกว่าแบบ Proton-proton chain อย่างเดียว ความหมายของ Catalyst อาจเปรียบเสมือนมี ภูมิคุ้มกันที่แสดงอาการโต้ตอบ โดยไม่สิ้นเปลืองสูญหายไป ทั้งให้เกิดขบวนการ ลูกโซ่อย่างรวดเร็ว ต่อการหลอมละลายของ Hydrogen เรียกว่า CNO cycle (C= carbon N= nitrogen O= oxygen มีรูปแบบเป็นวัฐจักร)

CNO cycle ศักยภาพที่น่าเกรงขามกว่า Proton-proton chain

High-mass stars ขนาดมวลที่ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ มากกว่า 8 เท่า เทียบแล้ว ใหญ่กว่าโลก 10 ล้านเท่า นับว่ามีขนาดที่มหาศาลใหญ่หลวง จึงมีพลังงานอย่าง แปลกประหลาด ด้วยอนุภาค Proton หลั่งไหลเหมือนสายน้ำ กระโดด กระเด้งกัน อยู่ภายในเป็นการพยายามที่จะออกแรง เรียกว่า Radiation pressure (ปฏิกิริยา โต้ตอบความกดดัน) Proton มีพลังขับดันที่แข็งแกร่งมาก วิ่งด้วยความเร็วมากกว่า 1,000 กม./วินาที เทียบได้ว่าวิ่งรอบโลกใช้เวลาเพียง 10 วินาที อายุยาวถึง 100,000 ปีในอวกาศ เพียงเริ่มต้นชีวิตของ High-mass stars ก็มีความยิ่งใหญ่เปรียบดังเกิดขึ้นอย่าง พรั่งพร้อม ทั้งขนาด ระบบของพลังงานที่กักตุนไว้อย่างน่าเกรงขาม ดังนั้น CNO cycle เป็นระบบที่คอยเอื้อความมั่นคง และมั่งคั่งต่อการหลอมละลาย Hydrogen ภายในแกนตั้งแต่เริ่มแรก High-mass stars ที่มีขนาดใหญ่ 25 เท่า ของดวงอาทิตย์ สามารถเผาไหม้ Hydrogen ภายในไม่กี่ล้านปี โดยเกิดการเผา ข้ามชั้นสู่ภายนอก มีความรวดเร็วกว่าระยะเวลาของ Low-mass stars หลายเท่า เห็นได้ว่าเพียงเริ่มต้นชีวิตของ High-mass stars ก็มีความยิ่งใหญ่เปรียบดังชีวิต ที่เกิดขึ้นอย่างพรั่งพร้อมทั้งขนาด และพลังงานที่กักตุนไว้อย่างน่าเกรงขาม แสดงตนสู่ซูเปอร์ยักษ์ สีแดง Becoming a Red supergiant หลังจากการหลอมละลายในแกน Hydrogen ที่ยาวนานได้เริ่มหมดลง มีผลให้ ไส้แกนเกิดความร้อนสูง หดตัวลง เข้าสู่การเริ่มต้นเผาไหม้เปลือกของ Hydrogen เรียกว่า Hydrogen shell burning ที่ล้อมรอบแกนในของ Helium ขบวนการ Hydrogen shell burning คือ การเผาเปลือกสัณฐานของดาว ที่อยู่ ระหว่างแกนด้านในเป็นผลส่งต่อในการโป่งพองออกของดาว ต่อมาสู่ชั้นด้านนอก บางกรณีแกนในหดตัว แรงดูดดึงหดตัว มีการปลดเปลื้องพลังงานออก จึงต้องรอ คอยจนกระทั่งความร้อนกลับคืน สู่ระดับที่จะหลอมละลาย Helium ทั้งหมดกลาย เป็น Carbon โดยจะใช้เวลาไม่มากไปกว่า 100,000 ปี แม้ว่ากิจกรรมภายในโครงสร้างของ High-mass stars ดำเนินอย่างเร่งรีบไม่หยุด ยั้งแต่การแสดงด้านนอกเป็นไปอย่างเชื่องช้า เพราะแต่ละชั้นภายในถูกเผาไหม้ หลอมละลาย ภายใต้เปลือกที่ห่อหุ้มอยู่ จนถึงเวลาหนึ่งจึงจะลุกโชติช่วง ทั้งหมด ร่วมกันเปล่งรังสีของแสง โดยเฉพาะดาวขนาดใหญ่ตอบสนองถึงการเปลี่ยนแปลง อย่างรวดเร็วแทบไม่ต้องใช้เวลา เป็นการแสดงผลเกิดขึ้นเป็น Red Supergiant ขณะที่การหลอมละลาย Helium เริ่มต้นอีก เพียงพอที่เก็บสะสมไว้ในแกน แกน ก็เติบโตขยายใหญ่ขึ้นจนแสดงออกสู่ชั้นด้านนอกอย่างเร่งรีบ จึงทำให้ชั้นด้านนอก ตอบสนองมีการหดตัว เรียกว่า Helium burning supergiant ขณะเดียวกันขบวน การเผาไหม้ ของ Hydrogen shell burning จะลดถอยลงไป

Multiple shell-burning supergiant

การเผาไหม้ Helium ดำเนินต่อไปจนหมดสิ้นลง แกนในก็จะหดตัวลงรอกระทั่ง มีการหลอมละลายของ Carbon เกิดขึ้นใหม่ เมื่อมีความร้อนเพียงพอทำให้ Hydrogen และ Helium เกิดการเผาไหม้เปลือกรอบ แกนที่เหลืออยู่อย่างต่อเนื่อง จากนั้นดาวจะเต็มไปด้วยเชื้อเพลิง แบบ Heavier elements ในเปลือกแต่ละชั้น High-mass stars เกิดโครงสร้างภายในเปรียบเหมือน ชั้นเปลือกของหัวหอมด้วย การเผาไหม้หลอมละลายระหว่างชั้นภายในตลอดเวลา พัฒนาการสู่ระบบ Multiple shell-burning supergiant (ขบวนการเผาเปลือกแบบทวีคูณควบซ้อน) เริ่มด้วยไส้แกนชั้นในสุด (Iron core) ออกสู่ชั้น Silicon โดยสะสม Iron ไว้ต่อไป นับเป็นความก้าวหน้าขั้นสูงเผาไหม้ แบบนิวเคลียร์ (Advanced Nuclear Burning) จากขบวนการ Nuclear reactions (ปฏิกิริยานิวเคลียร์) แสดงใกล้ถึงวาระสุดท้าย อีกระดับ แสดงผลของ Nuclear reactions ด้วยการเกิดขึ้นพร้อมๆกัน ต่อเนื่องกันหลายๆ ครั้งของ Helium-capture reactions (ปฏิกิริยาผนวชฮีเลียม) เป็นการหลอม ละลาย Helium Nuclear กับ Nuclear อื่นๆ เช่น Helium-capture สามารถหลอม ละลาย Carbon สู่ Oxygen หรือ Oxygen สู่ Neon หรือ Neon สู่ Magnesium เป็นต้น อย่างไรก็ตาม ช่วงชีวิต Intermediate-mass stars และ High-mass stars มี ความหลากหลายมาก ด้วยลำดับขั้นตอนเกิดต่อเนื่องอย่างรวดเร็วในแบบเดียวกัน การป้องกันความเสื่อมถอย ความกดดันเพื่อรักษาสถานะภาพของ Intermediate- mass stars มีความต้องการด้วยการเผาไหม้ Carbon หรือ Oxygen กับธาตุหนัก ชนิดใดก็ได้ ในขั้นสุดท้าย Intermediate-mass stars มีวิถีจบชีวิตแบบเดียวกับ White dwarf

Supernova

แสดงตนเป็นซูเปอร์โนวา The Supernova Explosion การบุกรุกคือสัญญาณที่บ่งบอกของ ถึงการหมดวัตถุดิบของดาว โดยการหลอม ละลายสู่ชั้น ไส้แกนชั้นในสุด (Iron core) เป็นเป้าหมายหลัก ถ้าการลุกไหม้ที่ สามารถเผาธาตุ Iron สุดแข็งแกร่งได้แล้ว ก็จะเป็นการไม่ยากเลยที่จะเผาธาตุใน ชั้นอื่นๆของตนได้ต่อไป เป็นสิ่งที่หยุดยั้งไม่ได้ ข่าวร้ายของชีวิตดาวได้เกิดขึ้นแล้ว ส่วนประกอบของธาตุ Iron ที่เป็นไส้จุดศูนย์กลางดาว High-mass stars เรายังไม่ ทราบทั้งหมด แต่เป็นสิ่งน่าสนใจมาก เพียงรู้ว่าคงไม่ใช่มีเพียงธาตุเดียวเท่านั้นแน่ ที่จะสามารถสร้างสรรค์ได้ระดับ Nuclear energy ได้ การถดถอยลงแบบรวบรัด ของความกดดัน เป็นผลพวงให้เกิดสู่ระบบแกนภายใน การยุบตัวลงอย่างมหาศาลมากกว่า 1,000 เท่า หากเรากล่าวเท่านี้อาจไม่น่าตกใจ ลองนึกภาพว่า High-mass stars มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ ไม่น้อยกว่า 8 เท่า แล้วระเบิดยุบตัวลง จะเกิดสะเทือนเลื่อนลั่นเพียงใด นั่นเป็นการเปลี่ยนวิถีชีวิตสู่ Supernova อย่างสมบูรณ์

Supernova 1987A

ตัวอย่างการสำรวจสืบค้น ซากดาวระดับชั้น High-mass stars พบ Supernova 1987A เชื่อว่าเป็นที่สิ้นสุดวาระแล้ว ด้วยเหตุผลที่ปรากฏแวดล้อมไปด้วยวงแหวน (Circumstellar ring) ขนาดใหญ่ เกิดมาแล้ว 400 ปี ตำแหน่งอยู่บริเวณ Large Magellanic Cloud ระยะทางห่างจาก โลก 160,000 ปีแสง เมื่อสำรวจลึกเข้าไป ในบริเวณเดียวกันพบ Blue supergiant star โดยตั้งชื่อว่า Sanduleak -69º 202 (หรือ SK -69) ขนาดมวลใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ 20 เท่า อายุราว 10 ล้านปี ส่วนชั้นนอกของดาวได้สูญเสียวัตถุแทบหมดสิ้น พบการเคลื่อน ตัวของ Stellar wind อย่างเชื่องช้ามาก เป็นบริเวณกว้างใหญ่ไพศาล ส่วนลมที่มี ความเร็วพัดไป หยุดค้างตามช่องหลุม บริเวณผิวที่ความร้อนกัดเซาะไว้ ทำให้ก๊าซ ในช่องโพรงเหล่านั้นเย็นตัวลง มีความเข็มข้นของรังสี Ultraviolet และรังสี X-ray เกิดเป็นแสงวาวจากด้านขอบ Supernova เป็นการส่งพลังงานแบบ Shock wave มีเสียงครางคล้ายฟ้าลั่น เรายังไม่ทราบว่าถูกส่งออกมาจากดาว SK-69 หรือจาก Circumstellar ring ของ Supernova 1987A หลังจากนั้นผ่านไปเกิดยุบตัวลงเป็น ลูกกลมเล็กของ Neutrons ขึ้น เราจึงเรียกว่า NeutronsStar ในบางกรณีสิ่งที่เกิดขึ้น จากเศษซากหลงเหลืออยู่ มีขนาดใหญ่ เกินกว่าอำนาจ แรงดึงดูด ที่จะยุบตัวเป็น Neutrons Star ได้ การยุบตัวยังต้องยืด เยื้อต่อไป

Neutrons Star มีพื้นผิวแน่นหนาทึบ ราว 2 กม. โครงสร้างภายใน เป็นลักษณะของไหล โดยองค์ประกอบที่ชัดเจนของ Core (ไส้แกนใน) เรายังไม่ทราบว่ามีลักษณะเช่นใด

Neutron star ที่สำรวจพบมีขนาด 11 กม. ส่วน Quark star มีขนาด 7 กม. ในภาพเทียบสัดส่วนกับ Grand Canyon

Neutron star เกิดขึ้นด้วยส่วนผสมอนุภาคที่มีพลังอิสระ เป็นองค์ประกอบของ Electrons และ Protons โดยรวม Neutrons จึงเป็นศูนย์รวม อนุภาคที่เข้มข้นสูง น่ากลัว มักจะไม่กระทบกระทั่งกัน หรือสลับฉากไปมากับสิ่งใดๆ ทำให้เย็นตัวเร็ว ระยะ 10-10,000 ปี ด้วยการเปล่งของ อนุภาค Neutrino การเย็นตัวที่ได้ระดับ (Standard cooling) ในครั้งแรกเมื่อปรากฏออกมาสามารถ เกิดเปลี่ยนแปลงสร้างความร้อนบนพื้นผิวได้ นับล้าน Kelvin จากการพัฒนาการ ของ อนุภาค Neutrino ในเวลา 1,000 ปี

ชีวิตความลับของดวงดาว ตอน : The End of Stars [หน้า 2 /4]

ชีวิตความลับของดวงดาว ตอน : The End of Stars [หน้า 2 /4]

การแสดงตนเป็น Red giant star ของดวงอาทิตย์ มีผลกระทบสู่ระบบข้างใกล้

แสดงตนเป็น ดาวยักษ์สีแดง Red giant stage การหลอมละลายของ Hydrogen เป็นตัวก่อให้เกิดพลังงานความร้อน ที่จะรักษา สมดุลยเพื่อความอยู่รอดของชีวิตดวงดาว ถึงเวลาหนึ่งแล้ววัตถุดิบหมดไปเปรียบ เหมือนขาดเชื้อเพลิง จึงหยุดการหลอมละลาย แต่ดวงดาวยังต้องดิ้นรนต่อสู้ การที่จะต้องอยู่รอด เมื่อแกนในไม่สามารถต้านทานแรงดึงดูดได้หดตัวลง ฉะนั้น การรักษาสมดุลยเริ่มเกิดเผาไหม้ผุดขึ้นสู่ด้านนอกที่มีก๊าซเหลืออยู่ เป็นขบวนการ เผาไหม้ข้ามชั้น ขนาดดาวเริ่มต้นขยายตัวใหญ่ขึ้น เรียกว่า Subgiant เวลาต่อมาการเผาไหม้ก็ยังดำเนินอย่างไม่ลดละ ด้วยจำนวนของก๊าซภายนอก ยังเพียงพอ รังสีของแสงสว่างจากดาวนั้น ค่อยๆเพิ่มขนาดขึ้นไปอีกจากการเผา ไหม้ภายนอก ปรากฏการณ์นี้ เรียกว่า Red giant หากเกิดกับดวงอาทิตย์แล้ว จะมีขนาดใหญ่ขึ้นไปอีกมากกว่า 100 เท่าจากรัศมี มีแสงสว่างมากกว่า 1,000 เท่า จากปัจจุบันวันนี้ สิ่งที่จะพบคำตอบภายในโครง สร้างของดวงอาทิตย์ จากการขยายตัวเป็นขนาดที่ใหญ่โตขึ้น เพราะหลังจาก Hydrogen หมดไปเพราะนำไปผลิต Helium และ Helium คือต้นเหตุ เถ้าถ่าน (Ash) เศษซากเหลือจากการหลอมละลาย ก่อนหน้านี้ ก๊าซที่ล้อมรอบอยู่ มีแต่ Hydrogen บริสุทธิ์ มากมายอุดมสมบูรณ์ การหลอมละลายไม่เคยย้อนกลับ ด้วยสมดุลยของระบบ และมี Hydrogen ห่อหุ้ม เป็นเปลือกของแกนอยู่ แต่เมื่อถึงระยะนี้ เปลือกของ Hydrogen ก็ถูกเผาไปด้วย เรียกว่า Hydrogen shell burning จนร้อนเท่ากับแกนกลางภายใน จึงทำให้เกิด แสงสว่างอย่างมากมายขึ้น ระบบภายในไม่สามารถรักษาสมดุลย เก็บรักษาพลังงานไว้ได้ เพราะมีขนาดที่ มหาศาลขึ้นตามลำดับ เปรียบได้เป็นความร้อนที่ถูกสร้างขึ้นมาใหม่สะสมทวีคูณ ถูกผลักออกสู่ภายนอก เราจึงเห็นขนาดการขยายตัวขึ้นของดาว โดยเป็นปฏิกิริยา ของมวลที่หดตัวในส่วนลึก จากเศษซากซึ่งเหลืออยู่ภายในแกน

การเกิด Red giant star ระบบภายใน จะเปลี่ยนไปจากเดิมจากการหลอมละลาย

เวลาที่ผ่านพ้นไป การขยายตัวเกิดขึ้นอย่างสุดขั้ว จากการเผาไหม้หลอมละลาย เศษซากของ Helium ภายในแกนกลางเรียกว่า Helium-burning star โดยมีการ ตอบสนองความร้อนตามอัตราการหลอมละลาย กระทั่งอัตราดังกล่าวเริ่มลงถอยลง ใกล้เวลาที่จะไม่มีสิ่งใดเหลืออีกภายในแกน พลังงานอำนาจแรงดึงดูด จะกระชากตัวให้หดเล็กลง เกิดความหนาแน่นของมวล วัตถุและความร้อนสูง ขนาดของดาวจะเล็กลงตาม เศษซากของเถ้าถ่าน Helium เกาะกันกลับสู่แกนใน เป็นวงจรที่เกิดขึ้นอย่างเลวร้ายเพราะระบบทั้งหมดกำลังจะ ยุติลงเรื่อยๆ การหลอมละลายดำเนินต่อไป ลุกลามสู่ชั้นนอกถัดขึ้นมา การเผาไหม้ Hydrogen shell burning ลดถอยลง ไม่ช้านานต่อมา Helium ภายในแกนกลาง ก็หมดลง เช่นกันและยังมีความร้อนสูงอยู่ คงเหลือแต่แกนที่ถูกเผาไหม้ของ Carbon core จึงเริ่มต้นการเผาไหม้ขึ้นใหม่เป็นครั้งที่ 2 ลุกลามสู่ Hydrogen shell burning อีก ครั้ง เรียกว่า Double shell-burning red giant อย่างไรก็ตามองค์ประกอบที่จะตอบสนองกัน ขึ้นอยู่กับขนาดของแกนกลางภาย ในและเปลือก โดยวัดความร้อนได้ราว 100 ล้าน Kelvin เป็นอัตราที่เพียงพอใน การเริ่มต้นให้เกิดพลังงานอำนาจแรงดึงดูด สู่ด้านบนของผิวพื้นได้ ช่วงการเกิดเราสามารถเห็น Stellar wind (พายุระหว่างดวงดาว) จาก Red giant มีความหนาแน่นของสสารมากกว่า Solar wind (พายุสุริยะ) แต่พัดผ่านในอัตรา เชื่องช้ากว่า Solar wind สำหรับ Low-mass stars อื่นๆทั่วไป การเปลี่ยนวัยสู่ Red giant เป็นไปเหมือน ดวงอาทิตย์ของเรา ด้วยระยะเวลาขึ้นอยู่กับมวลสสาร โดยดวงดวงอาทิตย์ใช้ เวลาช่วงจะผ่านวัยนี้ ราว 10 พันล้านปี ส่วน Red giant เกิดขึ้นเก่าแก่ ครั้นดึกดำบรรพ์ของจักรวาลใช้เวลา 14 พันล้านปี บางกรณี Very Low-mass stars มวลน้อยเกินไปไม่สามารถเกิดความร้อนเพียง พอในการเผาไหม้หลอมละลาย Helium ได้ ก็จะยุบตัวลงอย่างทุกลักทุกเล ด้วย ความกดดัน เป็น Helium white dwarf (ดาวแคระขาวฮีเลียม)

Stellar wind

แสดงตนเมื่อใกล้ถึงวาระสุดท้าย Last gasps หลังจากมวลสสารของดาว ถูกเผาไหม้ จาก Hydrogen สู่ Helium แล้วไม่ได้ยุติ เพียงนั้น แกนกลางที่เหลืออยู่ของ Helium ทั้งหมดกลายเป็น Carbon เต็มไป ด้วยผงเถ้าถ่านที่หนาอัดแน่น สำหรับดวงอาทิตย์ หลังจากการเผาไหม้ Core helium ไปแล้ว 1,000 พันล้านปี ก็หมดกำลังลง หมดสิ้นจุดสมดุลย แกนในที่เหลือแต่ เถ้าถ่านของ Carbon จะอยู่ ภายใต้อัดบีบจากแรงดึงดูด อย่างสงบนิ่งรอเวลาอย่างใจเย็น กับสิ่งที่จะเกิดกับตน ในอนาคตถัดจากนี้ Low-mass stars ก็เช่นกัน ไม่มีพลังอำนาจความร้อนเพียงพอที่จะหลอมละลาย Carbon ได้แต่จะมีแสงแดด ความสว่างต่อไปอีก 10 พันล้านปี การที่ดาวสามารถ เผาไหม้ หลอมละลาย Carbon ได้ต้องมีอุณหภูมิ 600 ล้าน Kelvinเป็นความร้อน กลัวมากเป็นการยุบตัวของความกดดัน และแรงดึงดูดอย่างทุลักทุเล ยิ่งดาวที่มีขนาดใหญ่ ยิ่งเพิ่มความทุกลักทุกเลบริเวณชั้นนอกมากขึ้น แสงและรังสี มวลสสารจะท่วมท้นไหลออกสู่ Stellar wind เกิดจังหวะการสะเทือน ของระบบ แลกเปลี่ยนความร้อน ระหว่าง Carbon กับภายในของแกน แสดงสู่พื้นผิว ดาวที่เต็มไปด้วย Carbon เราจึงเรียกว่า Carbon stars (ดาวคาร์บอน) โดยภาพ รวมของ Carbon stars มีอุณหภูมิราว 2,000-3,000 Kelvin รอบๆบนพื้นผิวดาวมี Stellar wind พัดอย่างช้าๆ บางครั้งก็หยุดนิ่ง บางกรณีมีการก่อตัวของอนุภาคเล็กๆที่เป็นผงฝุ่น ลอยไปลอยมาและสู่อวกาศจน มีลักษณะเป็น เมล็ดฝุ่นที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ล่องลอยออกสู่จักรวาล เรียกว่า Carbon smog เป็นปัจจัยสำคัญที่ก่อชีวิต ที่มีอยู่ในตัวของเรา ทุกคน และชีวิตทั้งหมด บนโลก พัดพามาด้วย พายุระหว่างดวงดาว

TT Cygni Carbon stars ถ่ายภาพด้วย Wavelength radio telescopes วงแหวนเปล่งออกมา คือ Radio emission จาก Carbon monoxide (CO) molecules มีขนาดเส้นผ่าศูนย์ 1,000 ปีแสง ความหนาวงแหวน ¼ ปีแสง การเผาไหม้เปลือกราว 6,000 ปี ห่างจากโลก 1,500 ปีแสง

จุดจบสิ้นของดวงอาทิตย์ ยังมีเวลาที่ยาวไกลต่อไปอีกและจะมีความสวยงามมาก เช่นกัน โดยดวงอาทิตย์จะระเบิดตัวเอง สู่อวกาศ เกิดประดิษฐ์กรรมเปลือกก๊าซ ขนาดใหญ่มหึมาจาก Carbon core ภายในซึ่งเกิดอ่อนแอไม่มั่นคง ด้วยความร้อน ที่สูงสะสมอย่างนิ่งเงียบ มาช้านานแล้ว เป็นการเปล่งรังสี Ultraviolet มีส่วนผสมของ Ionize gas แผ่กว้างขยายตัว มีแสง ที่สดใส แปลกตาอัศจรรย์ เรียกว่า Planetary nebula ข้อมูลการสำรวจที่ผ่านมา Low-mass stars อื่นๆ ก็มีเส้นทางชีวิตจุดจบ ที่มีลักษณะเดียวกัน

Cat's Eye Hubble Remix (Planetary nebula) มีขนาดกว้าง ½ ปีแสง การสำรวจขณะนี้เรายังไม่เข้าใจโครงสร้างภายในดีพอ เชื่อว่าดวงอาทิตย์ของเราต่อไปจะเข้าวิถีแบบเดียวกับ Cat's Eye อีกกว่า 5 พันล้านปีข้างหน้า

ประเภทของ White dwarf

คำว่า Planetary nebula เป็นความหมายที่ไม่เกี่ยวข้องกับ Planets (ดาวเคราะห์) เป็นการตั้งขึ้นจากนักดาราศาสตร์โบราณ ที่ได้สำรวจด้วยกล้องขนาดเล็ก โดยได้ เข้าใจผิดว่าเป็นดาวเคราะห์ ที่มีแผ่นขอบกลม (Disks) Planetary nebula เกิดขึ้นด้วยความพิสดารไม่มั่นคง ของแกนภายในระเบิดแล้ว กระจายสู่อวกาศ โดย Nebula (ฝุ่นหมอกอวกาศ) กระจายตัวออกตลอดภายใน 1 ล้านปี จากนั้น Carbon core เย็นตัวลงก็เข้าสู่ชีวิต White dwarf (ดาวแคระขาว) ที่มีขนาดเล็กและร้อน ขณะนี้เรายังไม่เข้าใจ ถึงโครงสร้างภายในของเรื่อง แรงดึงดูดและความกดดัน แต่ทราบว่ามีความร้อน เพราะแกนในจะไม่เย็นลงทันที่ทันใด ต้องใช้เวลานาน มีความเป็นไปได้ว่า White dwarf มวลของดาวที่มีไม่มากนัก ต้องต่อสู้กันด้วย ระหว่างแรงดึงดูดและความกดดันได้ไม่นาน จำต้องอาศัยระบบอื่นๆจากดาวที่อยู่ ใกล้เคียงส่งแรงดึงดูดและความกดดัน ผ่านเข้ามาช่วยเกาะยึดกัน (Holds gravity) ด้วยส่วนใหญ่ดาวต่างๆที่อยู่ในจักรวาลมักเป็น ระบบดาวคู่ (Binary star system) ความเป็นจริงของ White dwarf ที่มีขนาดเล็กมากๆอนาคตจะเย็นตัวด้วยความ ไม่แน่นอน อาจยุบตัวลงแห้งเหือดเหมือนซากศพ ขั้นสุดท้ายอาจสาบสูญ เหลือแต่ ความว่างเปล่าไม่มีตัวตน มองเห็นเพียง การแผ่รังสีของแสง (Visible light) เท่านั้น ข้อสำคัญ White dwarf เป็นระบบต้นกำเนิดดั้งเดิมของ Carbon และ Oxygen เพราะแกนภายในไม่เคยมีความร้อนเพียงพอ ที่จะหลอมละลายธาตุหนักได้เลย

Double Pulsar เป็นการสำรวจด้วย Radio telescopes เมื่อปี ค.ศ. 2003 พบว่า มีแรงดึงดูดซึ่งกันและกันด้วย ลักษณะคล้าย Cosmic lighthouses (รังสีส่องออกมาคล้ายแสง จากประภาคาร) ตรงตาม Einstein's theory of gravity และ General Relativity

วิถีชีวิตของ Low-mass stars ได้จบฉากละคร ที่ได้แสดงอย่างยาวนานตามระบบ ที่ควรจะเป็น คงทำนายเวลาไม่ได้แม่นยำหนัก อย่างน้อยทราบแนวทางถึงความ เป็นไปได้ ของการยุติบทบาท สำหรับดวงอาทิตย์ ที่เป็นต้นแบบในการศึกษาใน เราไม่แน่ใจนักว่า นาทีสุดท้ายจะหายสาบสูญ หรือจะมีดาวอื่นเข้ามาช่วยเกาะยึด ระบบแบบ Holds gravity แต่สิ่งที่เราทราบล่วงหน้าในขณะนี้ หากดวงอาทิตย์ สู่วิถีชิวิต White dwarf ปัญหา คือระบบแรงดึงดูด ที่ยึดเกาะกันของดาวเคราะห์ ที่เหลืออยู่ใน ระบบสุริยะ หายไป ดาวเคราะห์น้อย วัตถุขนาดเล็ก ที่มีอยู่นับล้านชิ้น เกิดการพลัดหลงวงโคจรไปด้วย เกิดโกลาหลครั้งใหญ่ ท่ามกลางความมืดในระบบสุริยะ

White dwarf SDSS 1228+1040 ยังมีความร้อนอยู่ พบว่า มีดาวเคราะห์น้อย จำนวนมากพลัดหลงเข้าใกล้ โคจรล้อมรอบคล้ายเป็นวงแหวน

ภาพจาก Computer simulation ของ White dwarf star แสดงตนหมดอายุขัย และสิ้นชีพแล้ว (โดยใช้คอมพิวเตอร์จำนวน 768 processors รวมเวลา Run 58,000 ชั่วโมง)

แสดงตน เป็นซากศพบั้นปลายชีวิตแห่งดวงดาว The end of Low-mass stars การวิเคราะห์ด้วย 3D Computer simulation ในห้องปฏิบัติการเชื่อว่า White dwarf stars จะกดอัดบีบตัว (สีน้ำเงินแสดงถึง พื้นผิวดาวเดิม) เหลือเพียงเท่ากับ โลกแต่ความหนาแน่นของมวล มากกว่าดวงอาทิตย์ ด้วยองค์ประกอบภายในเป็น เหล็ก (Iron) ชนิดเดียวกับที่พบมากมายในจักรวาล หรือ คล้ายกับประเภท Ia supernovas โดยมีอุณหภูมิความร้อนบนพื้นผิวเพียง 10,000 Kelvin จากที่เคย มีถึงนับล้าน Kelvin แต่เราไม่ทราบถึงผลในเรื่องพลังงาน รูปแบบก่อนสิ้นชีวิต แสดงถึงล่องลอยการผุดขึ้นมากของ ซากเถ้าถ่านจากจุด ศูนย์กลาง (Nuclear ash) เกิดขนาดก้อนฟองที่ทะลักขึ้นมา (สีส้มอมน้ำตาล) เส้นผ่าศูนย์กลาง 10 ไมล์ หลังจากนั้นเพียง 1 นาที ขยาย ขนาดเป็น 1,200 ไมล์ และเกิดจุดอื่นๆต่อไปอีก ด้วยเสียงระเบิดดังต่อเนื่อง ความหายนะเกิดขึ้นจาก กลไกของตนเอง ทั้งหมดเกิดขึ้นเพียง 3 นาที ในการแสดงตนสู่การจบสิ้นชีวิต

ชีวิตความลับของดวงดาว ตอน : The End of Stars [หน้า 1/4]

ชีวิตความลับของดวงดาว ตอน : The End of Stars [หน้า 1/4]

สิ่งมีชีวิต เช่น มนุษย์ เมือถือกำเนิดขึ้นมามีความต้องการแหล่งอาหาร น้ำ อากาศ เพื่อสร้างเซลล์ เม็ดเลือด สร้างไขมัน สร้างกระดูกสำหรับร่างกาย เป็นขบวนการที่ ปกติของสิ่งมีชีวิต ดาวก็เช่นเดียวกัน มีความต้องการ สิ่งที่ไปหล่อเลี้ยงชีวิต โดยเฉพาะ Heavier elements (ธาตุหนัก) เช่น Hydrogen และ Helium เพื่อสร้างวงจรชีวิตของตนเอง Heavier elements เกิดขึ้นด้วยประดิษฐ์กรรมผสมผสานของธาตุเก่าแก่ จากการ ระเบิดตัว Big Bang อันเป็นการกระทำของ ดาวรุ่นแรกครั้นดึกดำบรรพ์ ได้เหลือทิ้ง ไว้เป็นเมล็ดพันธ์ เป็นอาหารหล่อเลี้ยง สำหรับดาวรุ่นหลังๆสืบมา มนุษย์มี Calcium ในกระดูก Sodium Potassium และ Ions ในระบบสื่อสาร เส้นประสาทของร่างกาย วัตถุดิบทั้งหมดได้มาจากแหล่งเดียวกันจากสสารขบวน การให้กำเนิดดาว  ระบบจักรวาลที่เราเรียนรู้ ในความจริงคือ ต้นทางที่ให้การเกิด ของระบบชีววิทยาทั้งหลายเป็น สสารจากธรรมชาติ   ที่จักรวาลมอบให้เรามา วันนี้เรามี้คำตอบ อย่างชัดเจนแล้วว่า ชีวิตมีส่วนเกิดจากประดิษฐ์กรรมจากดาว ด้วยเศษเล็กเศษน้อยของธาตุต่างๆล่องลอยไปทั่ว ในระหว่างช่องว่างของอวกาศ เกิดการผสมผสาน ร่วมกันของธาตุต่างๆมากขึ้น อาจเรียกว่าเป็นโรงานคอยผลิต อัญมณีจากอวกาศ จนในที่สุดเป็นธาตุใหม่ เช่น Carbon - Nitrogen - Oxygen เป็นต้น มาสู่องค์ประกอบของชีวิตมนุษย์

การสำรวจ ดาวดึกดำบรรพ์ใจกลาง Globular star cluster M4 พบวงโคจรของ Helium white dwarf star อายุ 13 พันล้านปี หนาแน่นไปด้วย Heavier elements

พลังงานอำนาจแรงดึงดูด และพลังงานอำนาจความกดดัน เป็น 2 สิ่งสำคัญ ต่อระบบชีวิตของดวงดาว โดยมีการทำงาน ตรงข้ามกัน

สู่ชีวิตใหม่ที่สมดุลย Lives in the Balance เรื่องราวอันซับซ้อนของดาว ตั้งแต่กำเนิดจนสิ้นชีวิต มีกลไกประกอบด้วย 2 สิ่ง สำคัญที่ทำงานตรงข้ามกัน คือ ภายใต้เงื่อนไข (Gravity) พลังอำนาจแรงดึงดูด และพลังงานอำนาจความกดดัน (Pressure) ร่วมสร้างรักษาสมดุลยอย่างเข้มแข็ง ถ้าเราเปรียบถึงกลไกนั้นกับมนุษย์ คือ การหายใจเข้า-ออก ของชีวิตน่าเป็นสิ่งที่ ใกล้เคียงกัน หากด้วยหนึ่งด้านใดไม่สมดุลย์กัน ร่างกายก็จะมีปฎิกิริยาตอบสนอง ถึงความเจ็บป่วย ดาวก็เช่นกัน มีวิถีการดำรงชีวิต รักษาตนเหมือนเราด้วยระบบ ด้วยความกดดันออก แรงดึงดูดเข้า จึงจะมีศักยภาพต่อความอยู่รอด แต่การที่จะสร้างสมดุลย ตามที่กล่าวมา ดาวต้องใช้เวลาระหว่าง 1 -1,000 ล้านปี ด้วยก๊าซจากโมเลกุลฝุ่นหมอก ตั้งแต่เริ่มต้นก่อตัว กำเนิดดาวใหม่ Protostars เกิดการระบบหลอมละลาย (Fusion) ไส้ภายในแกนกลาง ต่อมาเกิดการเผาไหม้ ของ Hydrogen หรือ วัตถุดิบต่างๆที่อยู่ภายใน สร้างพลังงานขึ้น แล้วเกิดการแผ่ รังสีออกสู่อวกาศ ถ้าพลังงานมีความสมดุลยกัน ภายในดาวก็มีความกดดันและแรงดึงดูด มีเสถียร ภาพ ชีวิตของดาว ก็จะดำเนินต่อไปตราบที่มีอาหาร คือ วัตถุดิบที่เป็นเชื้อเพลิง สะสมไว้ในตนเอง อย่างยาวนานเหนือจิตนาการ อย่างไรก็ตาม ชีวิตดาวไม่ได้เดินบนเส้นทางที่ปลอดภัย ดาวต้องผจญภัย ต่อสู้ เพื่อรักษาสถานะภาพของตนเองอย่างสุดขั้ว การรักษาสมดุลยจึงเป็นเรื่องที่บอก บอกได้ว่า อนาคตของดาวจะเกิดเช่นใด ดาวก็เหมือนเผ่าพันธ์ของมนุษย์ มีความแข็งแรง มีความอ่อนแอ เป็นองค์ประกอบ เราต้องทราบขนาดของมวลดาว แต่ละประเภทว่าจัดอยู่ระดับชั้นใดก่อน โดยทั้งนี้ ระดับชั้นของมวลดาว เป็นกฎเกณฑ์พัฒนารูปแบบตาม Main Sequence Stars (ดาวสามัญ) เป็นหลักเกณฑ์แรก แต่หลังจากพ้นระยะ พัฒนาตามดาวสามัญไป แล้ว ดาวแต่ละดวง มีทิศทางเฉพาะตัว ด้วยขนาดมวล และเงื่อนไขที่ต่างกันไปอีก นอกจากนั้น ยังมีองค์ประกอบหลากหลายกรณี เป็นตัวบ่งชี้ทิศทางที่จะเป็นไปอีก โดยแท้จริง ดาวแต่ละประเภทอาจคล้ายกัน แต่ไม่เคยเหมือนกันแม้แต่ดวงเดียว เพียงปริมาตรและขนาดก็ไม่เท่ากันแล้ว เพราะฉะนั้นสิ่งที่เกิดภายภาคหน้าสู่จุดจบ ย่อมต่างกันแน่นอน ไม่มากก็น้อย บางกรณีอาจมีข้อโต้แย้งว่า เราก็มีการจัดกลุ่มแยกประเภทกันไว้อย่างถูกต้อง แต่อย่าลืมว่า สิ่งที่เราสืบค้น เรื่องของดาวในจักรวาล ทั้งหมด มีข้อมูลเพียงไม่ถึง 00.0000000000001% เสียด้วยซ้ำ คงจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงข้อมูลอีกต่อไป ตราบเท่าที่ยังมีการค้นหาในอนาคต ด้วยเครื่องมือที่ทันสมัยยิ่งขึ้น เมื่อดาวมีขนาดมวลเหมาะสม ก็มีค่าพลังงานเหมาะสมตาม หมายความว่า ดาวที่ มีการพัฒนาการรูปแบบอย่างสมดุลยกัน ด้วยพลังอำนาจแรงดึงดูด และพลังงาน อำนาจความกดดัน เป็นไปตามวิถีที่ควรเป็นตามอายุขัยนั้นๆ แต่ก็มีดาวเป็นจำนวนมากเกิดมาอย่างสมบูรณ์ เมื่อถึงระยะเวลาหนึ่ง Hydrogen ได้หมดไปก่อน การหลอมละลาย หยุดชะงัก เกิดการเผาไหม้จนถึงไส้แกนกลาง ทำลายระบบเผาไหม้สิ่งอื่นๆแทน ทำให้จบชีวิตของการเป็นดาว เพราะฉะนั้นเราจึงต้องพิจารณา ถึงองค์ประกอบขนาดมวล (Masses) ว่ามีจำนวน เท่าใด เปรียบเสมือน ต้นทุนของวัตถุดิบ และต้องทราบถึงชนิด ชั้นต่างๆที่บรรจุ วัตถุดิบเหล่านั้น รวมถึงการทำงานภายในของดาว เพราะเป็นส่วนสำคัญมีผลต่อ ระบบทั้งปวง

ดวงอาทิตย์ จัดอยู่ในระดับ Low-mass stars

แม้ว่าตามที่กล่าวว่า ดาวไม่เหมือนไปทั้งหมด แต่เราได้กำหนดหลักเกณฑ์เบื้องต้น โดยแบ่งออกเป็น 3 ระดับ เทียบกับขนาด ดวงอาทิตย์ กำหนดด้วยปริมาตรมวล Low-mass stars (ดาวมวลน้อย) เกิดขึ้นด้วยมีขนาดมวลเล็กกว่าเป็น 2 เท่า (Sun=1) Intermediate-mass Stars (ดาวมวลปานกลาง) เกิดขึ้นด้วยมีขนาดมวลระหว่าง 2-8 เท่า (Sun=1) High-mass Stars (ดาวมวลมาก) เกิดขึ้นด้วยมีขนาดมวลใหญ่กว่า 8 เท่า (Sun=1) ขึ้นไป ขนาดมวลเป็นกลไก กำหนดทิศทางชีวิตของดาว ที่จะก้าวเข้าสู่แต่ละวัยในแต่ละ ลำดับต่อไป มีข้อแตกต่างกัน และข้อคล้ายกัน ระหว่างดาวทั้ง 3 กลุ่ม เราทราบ ข้อมูลได้ เกิดจากการสำรวจ ด้วยกฎเกณฑ์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ กฎเกณฑ์ทางเคมี กฎเกณฑ์ทางกลศาสตร์ ร่วมถึงกฎเกณฑ์ทางชีวอวกาศด้วย การทราบถึงรายละเอียดโครงสร้าง ตำแหน่งที่ตั้งระบบภายในของดาว เปรียบว่า เราเป็นแพทย์ ที่ได้ X-ray ดูร่างกายดาว เพื่อวิเคราะห์ คำนวณถึงระยะเวลา และ แนวโน้ม ความเป็นไปได้ จากไส้ภายในแท้จริงของดาว (Stars stuff) จึงบอกได้ ถึงอนาคตเส้นทางชีวิตของดาวแต่ละดวง เพราะสิ่งที่เกิดภายในจะแสดงผลสู่ภาย นอกในเวลาต่อมา สำหรับวิถีชีวิตของดาว ที่บอกเราได้ด้วยขนาดมวล จะกล่าวในรายละเอียดเพียง 2 ระดับชั้น คือ Low-mass stars และ High-mass Stars เพราะมีข้อแตกกันพอ เห็นได้ชัด ส่วน Intermediate-mass Stars เป็นขนาดที่คาบเกี่ยวกันทั้ง 2 ระดับ ชั้น จึงมีวิถีชีวิตที่คาบกันไปด้วยแต่มักจะคล้ายกับ Low-mass stars

Hertzsprung-Russell diagram of normal stars ( Main-sequence stars)

Life as a Low-mass stars วิถีชีวิตของ ดาวที่มีขนาดมวลน้อย ระดับชั้นของดาว ดวงอาทิตย์ จัดว่าเป็นลำดับชั้นสามัญธรรมดามาก เมื่อเทียบกับ Low-mass stars ด้วยกัน หากว่าดวงอาทิตย์ เกิดเป็น High-mass stars ชีวิตบน โลกต้องเกิดขึ้นช้ากว่านี้ อย่างน้อยนับหลายล้านปี สำหรับ Low-mass stars อื่นๆ ก็เป็นเช่นทำนองเดียวกับ ดวงอาทิตย์ของเรา เพราะฉะนั้นวิธีการสืบค้นสิ่งมีชีวิตใน ระบบสุริยะอื่น ที่เป็น โลกใหม่ จึงเน้นไปที่กลุ่ม Low-mass stars เป็นหลัก ระยะเวลา 10 พันล้านปีคือ เส้นทางอายุของดวงอาทิตย์ มีการเผาไหม้ Hydrogen ตามช่วงของ Main-sequence star เมื่อหมดเกลี้ยง คือการเริ่มของจุดจบ ที่จะสู่ เส้นทาง Red giant star ต่อไปถึง Planetary nebula สุดท้ายคือ White dwarf ขบวนการนี้ใช้เวลาอีกประมาณ 1 พันล้านปี โดยมีรายละเอียดดังนี้

ตัวอย่าง Low-mass stars ทีมีขนาด เท่ากับดวงอาทิตย์ (Sun=1) มีอายุตาม Main-sequence star : 10 พันล้านปี หลังจากนั้นมีโอกาส ที่จะอยู่รอดได้ อีกราว 1 พันล้านปี

แสดงตนอย่างช้าๆและมั่นคง Main Sequence -Slow and Steady การหลอมละลาย Hydrogen สู่ Helium แกนภายใน เป็นขบวนการลูกโซ่ของ Proton-Proton chain การส่องแสงมีความเสถียรด้วยรูปแบบตัวเองอย่างต่อเนื่อง เรียกว่า Thermostat (บังคับความร้อนให้คงที่) ด้วยแรงดึงดูดที่มีดุลยภาพและมี ความสมดุลยระหว่าง Core energy production (อัตราผลิตพลังงานในแกน) กับ Energy escapes (อัตราหลุดพ้นสู่อวกาศ) ทั้งหมดเป็นรักษาสถานะภาพของดาว แสดงออกด้วย การหลอมละลาย ไฟลุกโชติช่วง ดังที่เกิดกับดวงอาทิตย์ในวันนี้ ที่ได้แสดงตนอย่างช้าๆและมั่นคง รูปแบบดังกล่าวคล้ายกับว่าค่อยเป็น ค่อยไปการแสดงตนเช่นนี้ ย่อมมีความมั่นคง ของพลังงาน เปรียบเช่น หายใจ กินอาหาร ออกกำลังกาย ขับถ่าย อย่างปกติด้วย ความพอเหมาะ พอดี สุขภาพทั้งหมดของร่างกายของดาวจึงสมบูรณ์ ระบบดังกล่าว ก็เกิดขึ้นกับ Low-mass stars อื่นๆที่คล้ายกัน แสดงเป็นการบอก เล่าถึงโครงสร้างแบบเดียวกันกับดวงอาทิตย์ อาจมีส่วนน้อยมากที่ต่างกันออกไป เช่น มีการหลุดรอดของพลังงาน ภายในแกนออกสู่พื้นผิว โดยต้องใช้เวลานานต่อ เนื่องจาก 100 -1,000 ปี จึงจะเห็นแสงที่โชติช่วงเป็นพิเศษแสดงผล ออกมาสู่ อวกาศได้ชัด เพราะฉะนั้นเราต้องมีการเฝ้าระวังผล ดังกล่าวของดวงอาทิตย์ตลอด 24 ชั่วโมง ด้วยเกรงว่าการหลุดรอดของพลังงานเช่นนี้ จากการเกิด พายุสุริยะ มี ความเข้มข้นของรังสีที่มีอันตรายต่อโลกและสิ่งมีชีวิต หรือการตรวจสอบเฝ้ามอง ถึง การแผ่รังสีของจักรวาล มาสู่โลก ทำให้พบบางสิ่งที่เรายังไม่เข้าใจ เช่น เรื่อง อีเล็คตรอนกลายพันธ์ เหล่านี้คือ สัญญานสำคัญของดาวที่ได้แสดงออกมา หากบางครั้ง มีการฝ่าฝืนกฎเกณฑ์ของ พลังงานไหลออกนอกเส้นทางจากภาย ในแกน ด้วยการเผาไหม้กัน โดยไม่คำนึงถึงตามลำดับชั้น (Combination) ที่เป็น ปกติเช่นเดิม เกิดการกระจายตัวของความร้อนไปตามยถากรรม มีการกระโดด กระเด้งจับกันของ Photons และ Electron แบบเดาสุ่มต่อเนื่องกัน ก็จะเกิด Hot plasma ท่วมล้นขึ้น หลังจากนั้นจมดิ่งลงเป็น Cool plasma กรณีเช่นนี้ ถ้าเกิดกับดวงอาทิตย์ไม่มีปัญหา ดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิสูงมากจึงยอม ให้ความร้อนที่แพร่ออกมา นำพลังงานย้อนกลับเข้าสู่ระบบของการหลอมละลาย สู่แกนภายในอีกได้ ส่วนดาวอื่นๆ ขึ้นอยู่กับมวลของดาวแต่ละดวง และอุณหภูมิใน ด้านลึกของ ชั้นภายในของตำแน่งพื้นที่ Convection Zone แต่ละดวง ดาวที่มีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์เล็กน้อย ก็จะมีโครงสร้างภายในที่เย็นตัวกว่าโดย Convection Zone ก็จะอยู่ต่ำลงไปติดกับแกนในลงไป Very Low-mass stars (ดาวที่มีมวลน้อยมากๆ) Convection Zone มีตำแหน่งติดกับแกนในต่ำมากยิ่งขึ้น Convection Zone หรือ ชั้นพาพลังงานความร้อน คือ ตัวละครสำคัญที่จะแสดง บทบาท กิจกรรมความเป็นไปของดาวเช่น การเกิด Sunspot cycle (จุดดับ) หรือ การเกิดของสนามแม่เหล็ก เป็นเรื่องที่เกิดง่ายมากกับ Very Low-mass stars (Spectral-M) ทำให้ปรากฏส่งผลต่อ อัตราการหมุนรอบตัวเองที่เร็วขึ้นมาก เพราะ Convection Zone มีตำแหน่งติดกับไส้แกนภายในต่ำมากนั่นเอง

Main sequence stars Hight-mass stars นำพาความร้อนจากแกนภายใน (Convective cores) โดยไม่มี Convection zone Low-mass stars (ดวงอาทิตย์) มี Convection zone อยู่ในตำแหน่งที่แผ่กว้างด้านบน และห่างจากไส้แกนใน Very Low-mass stars มี Convection zone อยู่ในตำแหน่งต่ำใกล้กับไส้แกนมาก

ระบบโครงสร้างภายในของดาวที่หมุนปั่นเร็วขึ้น อย่างไม่ละลด มีความยุ่งเหยิงมาก เกิดการบิดเบี้ยวเป็นปุ่มปม ของเส้นสนามแม่เหล็ก (Magnetic field lines) โดยมัก เกิดแบบทันที่ทันใด ด้วยการปลดปล่อยจากสนามแม่เหล็กของตน ยังให้เกิดเปลว เพลิงที่โชติช่วงอย่างแรงชั่วขณะ (Flares) ไม่กี่นาทีจนถึงชั่วโมง การเกิด Flares ทำให้สามารถแผ่กระจายรังสี X-ray รังสี Infrared และแสงจะมี ส่วนสัมพันธ์กับการเหลืออยู่ อายุที่ยาวนานของ Low-mass stars เพราะเป็นการ ปลดปล่อยพลังงานออกมา เกินความจำเป็น การหลอมละลายต่อเนื่องของ Hydrogen ภายในแกน จะแสดงถึงจำนวนอนุภาค ลดลงเรื่อยๆ แกนในจะหดตัวแต่จะมีความร้อนเพิ่ม เพื่อต้องการรักษาความกดดัน และแรงดึงดูดให้สมดุลยกัน เป็นการเกิดที่ละน้อยเรื่อยไปของอุณหภูมิภายในแกน ปรากฏการณ์เช่นนี้ทำให้ดาวความสว่างเพิ่มมากขึ้น กำลังหมายความว่าเข้าสู่วัยชรา ก่อนวัยอันควร เพราะการหมดไปของ Hydrogen ภายในที่ไม่เพียงพอต่อการเผา ไหม้ตามปกติ

Magnetic field lines

ดาว OGLE-TR- 122b ระดับ Very Low-mass stars (Spectral-M) อยู่ใกล้ระบบสุริยะรัศมี 32 ปีแสง มีความมืด ขนาดเล็กกว่าดวงอาทิตย์ เป็นประเภทที่สำรวจพบแล้ว คล้ายคลึงกัน 236 ดวง