คำถามท้ายบทที่ ๗ ระบบสุริยะ

1. เพราะเหตุใดจึงกล่าวว่า ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์รุ่นหลัง

ดาวฤกษ์เกิดจากการยุบตัวของเนบิวลาที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงของเนบิวลาเอง ทำให้ที่แกนกลางของเนบิวลาที่ยุบตัวลงนี้ จะมีอุณหภูมิสูงกว่าที่ขอบนอก เมื่ออุณหภูมิแกนกลางสูงมากขึ้น เป็นหลายแสนองศาเซลเซียส เรียกช่วงนี้ว่า “ดาวฤกษ์ก่อนเกิด” (protostar) หลังจากที่ดวงอาทิตย์เพิ่งกำเนิดขึ้นมาจะคงสภาพที่ใหญ่กว่าปัจจุบันเล็กน้อย อุณหภูมิที่แกนกลางสูงขึ้นไปถึง 15 ล้านเคลวิน และปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ได้เริ่มต้นขึ้น หลอมนิวเคลียสไฮโดรเจนเป็นนิวเคลียสฮีเลียม เมื่อเกิดความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงกับแรงดันของแก๊สร้อน ทำให้ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์สมบูรณ์ จึงกล่าวได้ว่า ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์รุ่นหลัง

2. ดวงอาทิตย์เกิดขึ้นได้อย่างไร และจะมิวิวัฒนาการอย่างไร

ดวงอาทิตย์เกิดจากการยุบตัวของเนบิวลา ซึ่งการยุบตัวนี้เกิดจากแรงโน้มถ่วงของเนบิวลาเอง เมื่อแก๊สยุบตัวลง ความดันของแก๊สจะสูงขึ้น ผลที่ตามมา คือ อุณหภูมิของแก๊สจะสูงขึ้นที่บริเวณแกนกลางเป็นหลายแสนองศาเซลเซียส เรียกช่วงนี้ว่า “ดาวฤกษ์ก่อนเกิด” เมื่อแรงโน้มถ่วงถึงให้แก๊สยุบตัวลงไปอีก อุณหภูมิสูงขึ้นเป็น 15 ล้านเคลวิน ซึ่งเป็นอุณหภูมิสูงมากพอที่จะเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ (thermonuclear reaction) หลอมนิวเคลียสไฮโดรเจนเป็นนิวเคลียสฮีเลียม เมื่อเกิดความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงกับแรงดันของแก๊สร้อนจะทำให้ดวงอาทิตย์มีความสมบูรณ์ขึ้น
วิวัฒนาการของดวงอาทิตย์มีดังนี้ คือ เมื่อธาตุไฮโดรเจนที่ใช้เป็นเชื้อเพลงเหลือน้อย แรงโน้มถ่วง เนื่องจากมวลของดวงอาทิตย์สูงกว่าแรงดัน ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นมากกว่าเดิมเป็น 100 ล้านเคลวิน จนเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมรวมนิวเคลียสของธาตุฮีเลียมเป็นนิวเคลียสของคาร์บอน ในขณะเดียวกันไฮโดรเจนที่อยู่รอบนอกแกนฮีเลียม มีอุณหภูมิสูงถึง 15 ล้านเคลวิน จะเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมครั้งใหม่ได้พลังงานออกมาอย่างมหาศาล ทำให้ดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่ขึ้นเป็น 100 เท่าของขนาดปัจจุบัน เมื่อผิวด้านนอกขยายตัว อุณหภูมิผิวจะลดลง สีจะเปลี่ยนจากสีเหลืองเป็นสีแดง เรียกว่า ดาวยักษ์แดง ซึ่งมีชีวิตค่อนข้างสั้น ที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ในสภาพดาวยักษ์แดง ในช่วงท้ายของชีวิตจะไม่เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่หลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนอีกต่อไป แรงโน้มถ่วงจะทำให้แกนกลางของดาวยักษ์แดงยุบตัวลง กลายเป็นดาวแคระขาว ขณะเดียวกันกับที่แกนกลางเกิดการยุบตัว มวลของผิวดาวรอบนอกไม่ได้ยุบเข้ามารวมด้วย จึงมีชั้นของแก๊สหุ้มอยู่รอบ เกิดเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ ซึ่งจะเคลื่อนห่างออกไปจากดาวแคระขาว กระจายออกไปในอวกาศ

3. เพราะเหตุใดโลก ดาวศุกร์ ดาวอังคาร และดาวพุธ จึงถูกจัดเป็นดาวเคราะห์หินและเกิดได้อย่างไร

เพราะโลก ดาวศุกร์ ดาวอังคาร และดาวพุธ ต่างเป็นดาวเคราะห์ ที่มีพื้นผิวเป็นพื้นหินแข็งชัดเจน ดาวเคราะห์หินเกิดจากตอนที่ดาวเคราะห์เพิ่งกำเนิดขึ้นเมื่อ 4,600 ล้านปีมาแล้ว มีภูเขาน้ำแข็งและก้อนหินจำนวนมากที่เหลือจากการสร้างดวงอาทิตย์อยู่ในบริเวณที่เป็นดาวเคราะห์หินในปัจจุบัน ต่อมาอีก 500 ล้านปี วัตถุก้อนใหญ่ก็ดึงก้อนเล็กเข้าหา เกิดการชนกันพอกพูนจนใหญ่โตขึ้น เศษที่เหลืออยู่มีจำนวนน้อยลง ขณะเดียวกันวัตถุที่ระเหยง่ายหรือเบา เช่น น้ำและไฮโดรเจน ก็ถูกพลังงานจากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ ผลักดันให้ออกไปอยู่ที่ชั้นนอกของระบบสุริยะ ดังนั้น ดาวเคราะห์ชั้นในจึงเป็นหิน

4. เพราะเหตุใดดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน จึงถูกจัดเป็นดาวเคราะห์ยักษ์และเกิดได้อย่างไร

เพราะมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นแก๊สไฮโดรเจนหรือแก๊สแอมโมเนียและมีเทน ไม่มีพื้นผิวดาวชัดเจน ภายในดาวเคราะห์ยักษ์ เป็นแก๊สความดันสูงหรือแก๊สเหลว ซึ่งมักมีอุณหภูมิและความดันสูงมาก มีขนาดใหญ่ ดาวเคราะห์ยักษ์เกิดขึ้นเนื่องจากในขณะที่ระบบสุริยะกำลังเกิดขึ้นนั้น ดาวเคราะห์ยักษ์ขยายใหญ่ขึ้นมากกว่าดาวเคราะห์หิน ซึ่งอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ เพราะอยู่ในบริเวณที่เย็นกว่า ก้อนสารที่รวมกันอยู่ชั้นนอกของระบบสุริยะรวมถึงก้อนน้ำแข็งสกปรกและแก๊สที่แข็งตัว เป็นส่วนหนึ่งของดาวเคราะห์ยักษ์ด้วย เมื่อเข้าไปใกล้ดวงอาทิตย์ ความร้อนจากดวงอาทิตย์จะทำให้สารที่ระเหยง่าย เช่น น้ำ ระเหยออกจากดาวเคราะห์ชั้นใน เหลือแต่ส่วนที่เป็นหินแข็งและโลหะ เมื่อวัตถุที่เป็นของแข็งในตอนเริ่มต้นมีขนาดใหญ่กว่าแรงโน้มถ่วงที่สูงของดาวที่กำลังโตขึ้น จึงดึงดูดเอาแก๊สจำนวนมากไว้เพื่อเป็นส่วนหนึ่งของดาวเคราะห์ ทำให้มีขนาดใหญ่ขึ้นเป็นดาวเคราะห์ยักษ์

5. ดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง อยู่บริเวณใดของระบบสุริยะ และเกิดได้อย่างไร

ดาวเคราะห์น้อย จะโคจรอยู่ระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี ในระบบสุริยะ
ดาวหางอยู่รอบนอกของระบบสุริยะ
ดาวเคราะห์น้อยเกิดจากเศษที่เหลือจากการพอกพูนของดาวเคราะห์หิน ถูกแรงรบกวนของดาวพฤหัสบดี ซึ่งมีขนาดใหญ่และเกิดมาก่อน ทำให้มวลสารในบริเวณแถบของดาวเคราะห์น้อยจับตัวกันมีขนาดใหญ่ไม่ได้ จึงปรากฏมีแต่ดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กๆ จำนวนมาก ดาวหาง เกิดจากเศษเหลือจากดาวเคราะห์ยักษ์ที่ประกอบด้วยก้อนน้ำแข็งและแก๊สแข็งตัวหลายชนิด รวมทั้งฝุ่นที่ปะปนอยู่ เมื่อก้อนน้ำแข็งนี้เข้าใกล้ดวงอาทิตย์จะได้รับรังสี ทำให้เกิดการระเหิดของวัตถุบางส่วน เกิดการพุ่งกระจายของธุลี และแก๊สออกมาจากนิวเคลียสหรือแกน เป็นส่วนหัวของดาวหางและส่วนหาง

6. การระเบิดจ้าบนดวงอาทิตย์คืออะไร มีผลกระทบต่อโลกหรือไม่ อย่างไร

ปรากฏการณ์การระเบิดจ้าบนดวงอาทิตย์ (Solar Flare) เป็นอีกรูปแบบหนึ่งของการระเบิดบนผิวของดวงอาทิตย์ การระเบิดจ้ามักเกิด ณ บริเวณที่เป็นจุด ซึ่งดวงอาทิตย์จะเกิดจุดมากที่สุดทุกๆ ประมาณ 11 ปี ช่วงที่มีจุดมากจะมีการระเบิดจ้ามากด้วย ทำให้อนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนถูกปลดปล่อยจากดวงอาทิตย์ เป็นจำนวนมากกว่าปกติ เรียกว่า พายุสุริยะ
การระเบิดจ้ามีผลต่อโลก คือ การเกิดแสงเหนือ - แสงใต้ เกิดไฟฟ้าแรงสูงดับในประเทศที่อยู่ใกล้ขั้วโลก เกิดการติดขัดทางการสื่อสารโดยเฉพาะวิทยุคลื่นสั้นทั่วโลก และวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในดาวเทียมอาจถูกทำลาย

อ่านบทความดาราศาสตร์เพิ่มเติม

ใครว่า คนเราอยู่ไม่ได้ถ้าปราศจากดวงอาทิตย์ ไม่จริง!!!

ดาวเคราะห์สามาถมีสิ่งมีชีวิตอยู่ได้ แม้ปราศจากแสงอาทิตย์
สิ่งมีชีวิตบนโลก และกลไกลทางชีววิทยาทั้งมวลบนโลก ล้วนขับเคลื่อนได้ด้วยพลังงานจากดวงอาทิตย์ ไม่ทางตรงก็ทางอ้อม ดวงอาทิตย์จึงเปรียบเสมือนมารดาของสรรพชีวิตบนโลก หากจะมีดาวเคราะห์ดวงใดดวงหนึ่งในระบบสุริยะอื่นจะมีสิ่งมีชีวิตบ้าง ก็จะต้องอยู่ในเงื่อนไขเดียวกับโลก นั่นคือจะต้องรับพลังงานจากดาวฤกษ์ที่ตนเป็นบริวารอยู่
แต่การศึกษาใหม่โดยนักเอกภพวิทยาจากมหาวิทยาลัยชิคาโกพบว่า ดาวเคราะห์คล้ายโลกก็อาจมีอุณหภูมิสูงพอจะเอื้ออาศัยได้โดยไม่ต้องมีดาวฤกษ์ โดยมีแหล่งความร้อนจากการสลายของธาตุกัมมันตรังสีภายในดาวเคราะห์เอง และมีชั้นน้ำแข็งห่อหุ้มเป็นฉนวน
ต้นกำเนิดของงานวิจัยนี้มาจากความขี้สงสัยของนักวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมคนหนึ่งที่เกิดสงสัยว่า โลกจะเป็นอย่างไรหากไม่มีดวงอาทิตย์ แนวคิดนี้กระตุ้นให้สหาย เอริก สวิตเซอร์ ซึ่งเป็นนักเอกภพวิทยา เริ่มงานวิจัยเพื่อไขปัญหานี้
ผลการคำนวณของสวิตเซอร์เผยว่า หากไม่มีพลังงานจากดาวฤกษ์แล้ว ดาวเคราะห์แบบโลกจะต้องมีแผ่นน้ำแข็งหนา 15 กิโลเมตรปกคลุมอยู่เพื่อทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อนที่เกิดจากการสลายของธาตุกัมมันตรังสีภายในดาวเคราะห์ เช่น โพแทสเซียม-40 ยูเรเนียม-238 และ ทอเรียม-232 รวมถึงพลังงานดั้งเดิมที่ตกค้างมาจากการสร้างดาวเคราะห์ด้วย
หรือหากน้ำแข็งหนาไม่ถึง 15 กิโลเมตร ก็ยังปกป้องความร้อนจากภายในได้ หากมีชั้นบรรยากาศเยือกแข็งเช่นน้ำแข็งแห้ง ซึ่งก็คือคาร์บอนไดออกไซค์เยือกแข็ง ปกคลุมอีกชั้นหนึ่ง
ดาวเคราะห์ที่มีลักษณะเช่นนี้ จะอุ่นพอที่จะให้มีสิ่งมีชีวิตวิวัฒน์และดำรงอยู่ได้
"โลกเราก็อาจมีลักษณะแบบนั้นได้หลังจากที่ดวงอาทิตย์ดับไปแล้วประมาณ 10,000 ล้านปี ซึ่งเมื่อถึงเวลานั้นน้ำในมหาสมุทรจะเย็นจนกลายเป็นน้ำแข็งทั้งหมด" โดเรียน แอบบอต นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าว
สวิตเซอร์ไม่ได้คาดไปถึงว่า สิ่งมีชีวิตในดาวเคราะห์ที่ไม่มีดาวฤกษ์จะมีลักษณะเช่นใด แต่ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์ที่เต็มไปด้วยน้ำแข็งปกคลุมอาจให้แนวคำตอบนี้ได้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าดวงจันทร์ยูโรปาและคัลลิสโตของดาวพฤหัสบดีและเอนเซลาดัสของดาวเสาร์มีชั้นของมหาสมุทรใต้พิภพที่เป็นของเหลวอยู่ มีแหล่งพลังงาน มีน้ำ และมีสภาพเคมีอย่างที่ชีวิตต้องการ
ความคิดว่าอาจมีดาวเคราะห์บางดวงที่พเนจรอย่างอิสระไม่โคจรรอบดาวฤกษ์ไม่ใช่ความคิดที่เพ้อเจ้อเสียทีเดียว นักดาราศาสตร์ได้คำนวณว่าการรบกวนกันเองระหว่างดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ หรือการรบกวนจากดาวฤกษ์ที่ผ่านเข้ามาใกล้ อาจทำเกิดแรงเหวี่ยงให้ดาวเคราะห์หลุดกระเด็นออกจากระบบสุริยะได้
จากแบบจำลองการกำเนิดระบบดาวเคราะห์แสดงว่ามีโอกาสเกิดดาวเคราะห์ประเภทนี้อยู่มากมาย โดยเฉลี่ยแล้วอาจมี 1-2 ดวงต่อระบบสุริยะ
แม้แต่ระบบสุริยะของเราเอง ก็อาจเคยเกิดเหตุการณ์นี้มาก่อน โลกเราอาจเคยมีดาวเคราะห์พี่น้องร่วมครอบครัวที่ลักษณะใกล้เคียงกันแต่ได้หลุดออกจากระบบไปนานแล้ว เพียงแต่ทฤษฎีนี้ยังขาดหลักฐานยืนยันเท่านั้นเอง


ที่มา:
•Orphan Planets Could Support Life - Discovery News

อ่านบทความดาราศาสตร์เพิ่มเติม