ดาว มีวงจรชีวิตตั้งแต่สองสามล้านถึงล้านล้านปี พวกมันถือกำเนิด มีการเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา และในที่สุดก็พบกับจุดจบเมื่อเชื้อเพลิงหมดจนกลายเป็นซากที่หนาแน่นมาก ดาวที่ถูกเผาไหม้อาจเป็นก ดาวแคระขาว หรือ ดาวนิวตรอน หรือ หลุมดำ ขึ้นอยู่กับมวลดั้งเดิมของดาวฤกษ์
ชีวิตของอา ดาว เริ่มต้นในขนาดใหญ่ เมฆระหว่างดวงดาว ของก๊าซและฝุ่นใน กาแล็กซี ด้วยการจับตัวกันของก๊าซเนื่องจากอุณหภูมิต่ำไปจนถึงหลุมที่มีความหนาแน่นสูง กอก็ค่อย ๆ รวบรวมสสารเพิ่มมากขึ้นและเติบโตขึ้น เมื่อถึงจุดหนึ่ง กระจุกจะยุบตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่เพิ่มขึ้น การเสียดสีระหว่างการล่มสลายทำให้สสารร้อนขึ้นและเกิดดาวทารกขึ้นมา นี่คือ ระยะโปรโตสตาร์ ในวงจรชีวิตของดาวฤกษ์
การล่มสลายภายใต้แรงโน้มถ่วงยังคงดำเนินต่อไป เป็นผลให้อุณหภูมิและความดันในแกนกลางยังคงสะสมอยู่ หลังจากผ่านไปหลายล้านปี อุณหภูมิและความดันในแกนกลางของดาวฤกษ์จะสูงพอที่จะทำให้นิวเคลียสของไฮโดรเจนหลอมละลายได้ นิวเคลียร์ฟิวชันปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลซึ่งทำให้สสารร้อนขึ้นอย่างเพียงพอเพื่อป้องกันไม่ให้พังทลายลงอีกภายใต้แรงโน้มถ่วง ระยะที่นิวเคลียร์ฟิวชันเกิดขึ้นอย่างเสถียร (และพลังงานที่ปล่อยออกมาทำให้สสารร้อนขึ้นอย่างเพียงพอเพื่อป้องกันการยุบตัวของแรงโน้มถ่วง) ถือเป็นระยะหลักและระยะที่ยาวที่สุดในชีวิตของดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์ในระยะนี้เรียกว่า 'ดาวลำดับหลัก' และระยะนี้เรียกว่า 'ลำดับขั้นหลัก'. ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงหลักของดาวฤกษ์ อัตราการใช้เชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับมวลของดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์มวลมากจะใช้เชื้อเพลิงในอัตราที่สูงกว่าเพื่อปล่อยพลังงานออกมาเพียงพอเพื่อป้องกันการยุบตัวภายใต้แรงโน้มถ่วง
เมื่อเชื้อเพลิงหมด นิวเคลียร์ฟิวชันจะหยุดลง และไม่มีพลังงานในการให้ความร้อนแก่วัสดุเพื่อสร้างสมดุลของแรงโน้มถ่วง และแกนกลางจะพังทลายลงภายใต้แรงโน้มถ่วง เหลือเพียงเศษซากขนาดเล็กไว้เบื้องหลัง นี่คือจุดสิ้นสุดของดวงดาว ดาวที่ตายแล้วจะกลายเป็นดาวแคระขาวหรือดาวนิวตรอนหรือ หลุมดำ ขึ้นอยู่กับมวลของดาวดวงเดิม
เมื่อมวลของดาวดวงเดิมน้อยกว่า 8 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ (<8 M⦿) มันจะกลายเป็น a ดาวแคระขาว. ดาวที่ตายแล้วจะกลายเป็นดาวนิวตรอน เมื่อมวลของดาวฤกษ์ดั้งเดิมอยู่ระหว่าง 8 ถึง 20 มวลดวงอาทิตย์ (8 M⦿ < ม < 20 ม⦿) ในขณะที่ดาวฤกษ์มีมวลมากกว่า 20 มวลดวงอาทิตย์ (>20 M⦿) กลายเป็น หลุมดำ เมื่อน้ำมันหมด
ดาวแคระน้ำตาล (BD)
ดาว ไปถึง 'ระยะนิวเคลียร์ฟิวชัน' หรือ 'ระยะลำดับหลัก' ในวงจรชีวิตของพวกมัน จะเกิดอะไรขึ้นถ้าวัตถุท้องฟ้าก่อตัวเหมือนดาวฤกษ์แต่ไม่สามารถไปถึงขั้นนี้ได้?
ดาวแคระน้ำตาลเริ่มต้นเหมือนดาวฤกษ์ มีความหนาแน่นพอที่จะยุบตัวภายใต้แรงโน้มถ่วงของมัน แต่แกนกลางของมันไม่เคยมีความหนาแน่นและร้อนเพียงพอที่จะก่อให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ดังนั้นจึงไม่กลายเป็นดาวฤกษ์ที่แท้จริง วัตถุเหล่านี้มีลักษณะคล้ายคลึงกับดาวฤกษ์ทั้งสองดวงและ ดาวเคราะห์.
ดาวแคระดำมีขนาดเล็กกว่าดาวฤกษ์แต่ยังคงใหญ่กว่าดาวฤกษ์มาก ดาวเคราะห์- ตัวเล็กบางตัวก็เทียบขนาดได้ ดาวเคราะห์- ขนาดเล็กที่สุดที่ทราบมีขนาดประมาณเจ็ดเท่าของดาวพฤหัส
ดาวแคระดำมีความสำคัญต่อแบบจำลองการกำเนิดดาวฤกษ์ในเมฆก๊าซและฝุ่นระหว่างดาว มีการพยายามที่จะระบุวัตถุที่เล็กที่สุดซึ่งก่อตัวในลักษณะคล้ายดาวฤกษ์
ดาวแคระน้ำตาลที่เล็กที่สุด
เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยได้สำรวจใจกลางกระจุกดาว IC 348 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 1,000 ปีแสงโดยใช้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST)- จากการวัดแสงของวัตถุ ทีมงานระบุวัตถุแคระดำได้ 3 ดวง หนึ่งในนั้นมีมวลเพียงสามถึงสี่เท่าของดาวพฤหัสบดีซึ่งทำให้มันเป็นดาวแคระดำที่เล็กที่สุดเท่าที่รู้จัก
ดาวแคระดำที่มีมวลมากกว่าดาวพฤหัสสามเท่าจะมีขนาดเล็กกว่าดวงอาทิตย์ถึง 300 เท่า การที่ดาวแคระดำตัวเล็กสามารถก่อตัวในลักษณะคล้ายดาวฤกษ์นั้นเป็นเรื่องยากที่จะอธิบายได้ เพราะปกติแล้วเมฆระหว่างดวงดาวขนาดเล็กจะไม่ยุบตัวเพื่อให้กำเนิดดาวแคระดำเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอ ดังนั้นดาวแคระดำขนาดเล็กเช่นนี้จึงเกิดความท้าทายก่อนรูปแบบการก่อตัวดาวฤกษ์ในปัจจุบัน
***
อ้างอิง:
- ลูห์มาน เค.แอล. อัล et 2023. การสำรวจ JWST สำหรับดาวแคระน้ำตาลที่มีมวลดาวเคราะห์ใน IC 348. วารสารดาราศาสตร์ เล่มที่ 167 หมายเลข 1 เผยแพร่เมื่อ 13 ธันวาคม 2023 DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- เว็บบ์ของ NASA ระบุดาวแคระน้ำตาลที่ลอยได้อย่างอิสระน้อยที่สุด โพสต์เมื่อ 13 ธันวาคม 2023 มีจำหน่ายที่ https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
***
