|
แสงจากดาวฤกษ์อย่างเช่นดวงอาทิตย์ของเรานั้น
ความจริงแล้วเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มีความยาวคลื่นต่างๆ
ประกอบกันทำให้เป็นแสงสีขาวสีเดียว
ด้วยคุณสมบัติการหักเหของคลื่นเมื่อผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน
เราจึงสามารถแยกสีต่างๆ ที่ผสมอยู่ในแสงสีขาวได้
โดยใช้แท่งแก้วปริซึมเป็นตัวหักเหแสง เราจะได้สีต่างๆออกมา
ในช่วงคลื่นที่ตาเรามองเห็นได้ ที่เรียกว่า
ช่วงแสงที่ตามองเห็น (Visible light) เราจะได้สี 7 สีคือ ม่วง คราม
น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดง เราเรียกว่า สเปกตรัมต่อเนื่อง
(Continuous spectrum) ซึ่งเป็นสีรุ้งที่เรารู้จักกันดี
สีม่วงมีความยาวคลื่นสั้น ส่วนด้านแถบสีแดงจะมีความยาวคลื่นยาวสุด (ถ้ามีความถี่มากความยาวคลื่นจะสั้นและ
ความถี่ต่ำความยาวคลื่นจะยาว) วัตถุที่มีความร้อนอย่างเปลวไฟ
แท่งเหล็กร้อนๆ หรือแม้กระทั้งดาวฤกษ์ จะปล่อย
พลังงานออกมาอย่างต่อทุกช่วงความถี่ เกิดเป็นสเปกตรัมต่อเนื่อง
อย่างที่เห็น
หากโครงสร้างของดาวฤกษ์ประกอบด้วยธาตุหลายชนิด
อะตอมของธาตุต่างๆ เหล่านั้นจะดูดกลืนแสงบางช่วงความถี่ไป
โดยคุณสมบัติของธาตุแต่ละชนิด จะดูดกลืนแสงความยาวคลื่นหนึ่งโดยเฉพาะ
ทำให้เกิดเป็นแถบมืดขึ้น และการดูดกลืนจะ
ขึ้นอยู่กับระดับอุณหภูมิด้วย ทำให้เราสามารถทราบได้ว่า
ดาวฤกษ์นั้นประกอบด้วยธาตุอะไรบ้างและอุณหภูมิเท่าไหร่
1.เป็นแถบสเปกตรัมต่อเนื่องของแสงสีขาวบริสุทธิ์
2.อะตอมของธาตุโซเดียมดูดกลืนสีช่วงคลื่นสีเหลืองทำให้เกิดแถบมืดขึ้น
3.มีธาตุหลายอย่างเจือปนอยู่จะเกิดแถบมืดเป็นช่วงๆ เราเรียกว่า
สเปกตรัมดูดกลืน (absorption spectrum)
แต่ตาของมนุษย์เรามีความไวต่อแสงสีเหลือง (อาจเป็นเพราะโลกอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่มีแสงสีเหลือง)
ทำให้แยกความแตกต่างของสีจากดาวฤกษ์ลำบาก
จะเห็นเป็นสีขาวออกเหลืองกันหมด
ดังนั้นนักดาราศาสตร์จึงใช้เครื่องมือ ที่เรียกว่า สเปกโตรสโคบ
Spectroscope) ตรวจสอบสีของดาวฤกษ์แทน
ก็อาศัยหลักการของแท่งแก้วปริซึมนั่นเอง
Spectral classification
เป็นการจัดแบ่งลำดับชั้นของดาวฤกษ์ตามค่าคุณสมบัติของสเปคตรัม
สีของดาวฤกษ์ บอกถึงอุณหภูมิของผิวดาวว่าร้อนมากน้อยเพียงใด ในราวปีค.ศ.1860
นักดาราศาสตร์ชาวอิตาเลียน Angelo Secchi
ได้วัดสเปคตรัมของดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อีกกว่า 4,000 ดวง
ขึ้นเป็นครั้งแรก และจัดแบ่งไว้เป็น 4 กลุ่ม ตามสีและ
เส้นสเปคตรัม
แต่ระบบใช้กันแพร่หลายที่สุดได้มาจากหอสังเกตุการณ์ของมหาลัย Harvard
และตีพิมพ์ใน Henry Draper Catalogue ราวปีค.ศ.1918-1924
แบ่งออกเป็นกลุ่มได้ 7 กลุ่ม โดยกำหนดเป็นตัวอักษร O, B, A, F,
G, K, M หรือจำง่ายๆว่า Oh Be A Fine Girl,Kiss Me
ดาวที่ร้อนจัดอยู่อยู่ในกลุ่มอักษร O,B เป็นพวกดาว สีน้ำเงิน-ขาว
เย็นที่สุดอยู่ในกลุ่ม K,M มีสีออกส้มและแดง
ต่อมามีการค้นพบดาวที่เย็นจัดกว่าจึงเพิ่มกลุ่ม R,N,S
ต่อท้ายไปอีกสามกลุ่ม หน่วยย่อยของระบบจะใช้ตัวเลขกำกับ 0
ลดลงไปเรื่อยๆถึง 9 ตัวอย่างเช่น G5 จะอยู่ตรงช่วงกลางระหว่าง G0
ถึง K0
อย่างไรก็ตามระบบ Harvard
ก็ไม่สามารถแยกแยะให้ละเอียดไปอีกได้ ต่อมาปีค.ศ.1943 William
Morgan,Philip Keenan และ Edith Kellman
ได้สร้างระบบขึ้นมาใหม่ชื่อว่า Morgan-Keenan System หรือ MK system
ซึ่งสามารถระบุสเปคตรัมย่อยลงไปได้อีก เช่น O9.5 IV-V
เป็นสเปคตรัมที่อยู่ระหว่าง O9 ถึง B0
ความสัมพันธ์ระหว่างความสว่างกับอุณภูมิผิว
ในศตวรรษที่ 20 นักดาราศาสตร์
2 คนคือ Ejnar Hertzsprung และ Henry Norris Russell
นำคุณสมบัติเรื่องความสว่างที่แท้จริงเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ กับ
อุณภูมิผิวมาสัมพันธ์กันปรากฏเป็นแผ่นภูมิ ที่เรียกว่า
แผนผังเอช-อาร์ (H-R diagram) หรือ แผนผังเฮิร์ตปรุง-รัสเซล
และพบว่าดาวฤกษ์ส่วนใหญ่จัดอยู่ในกลุ่มหลัก Main Sequence Stars
เป็นพวกที่มีอายุยาวนานในสภาพสมดุล รวมทั้งดวงอาทิตย์ของเราด้วย
|
ตารางสีของดาวฤกษ์
ชนิดอักษร |
สีดาว |
อุณหภูมิผิวดาว
หน่วยเป็น Kelvin |
อธิบาย |
W |
น้ำเงิน |
80,000 |
หรือ WR star เป็นพวกดาวร้อนจัด และเป็นดาวหายากในกาแลกซี่
มีอยู่ประมาณ 150ดวง ที่เรียกว่า ดาววูล์ฟ-ราเยท์
ได้ชื่อมาจาก Charles Wolf และ Georges Rayet |
O |
น้ำเงิน-ขาว |
50,000 -30,000 |
หรือ O star จัดว่าเป็นดาวที่ร้อนจัดและสว่างที่สุดในพวกกลุ่มหลัก
มีความสว่างมากกว่าดวงอาทิตย์ เกือบล้านเท่า มีมวลอยู่ระหว่าง 20-50
เท่าของดวงอาทิตย์ประกอบด้วยธาตุฮีเลียม เป็นพวกดาวหายาก
ในกาแลกซี่ มีประมาณ 300,000 ดวง เพราะมีอายุสั้นมาก ปลายชีวิตจะเป็น
supernova หรือ ดาวนิวตรอน หรือ หลุมดำ ได้แก่ดาว Zeta
puppis,Delta orionis,Zeta orionis |
|
B |
ขาว-น้ำเงิน |
28,000(B0) ถึง
10,500(B9) |
หรือ B star เป็นดาวร้อนและสว่าง รองจาก O star มีมวลระหว่าง 3.2-17
เท่าของดวงอาทิตย์ สว่างกว่าดวงอาทิตย์ 20,000 เท่า
ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจนและ ฮีเลียม ได้แก่ดาว
Achernar,Regulus,Rigel,Spica ดาวประเภท O และ B
นี้สุดท้ายจะวิวัฒนาการกลายเป็น
ดาวยักษ์ที่สว่างกว่าดวงอาทิตย์ถึงแสนเท่า |
|
A |
สีขาว |
9,900 (A0) ถึง
7,500 (A9) |
หรือ A star มีมวลระหว่าง 1.4-1.8 เท่าของดวงอาทิตย์ ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจนส่วนใหญ่
ได้แก่ดาว Sirius,Vega,Altair,Deneb |
|
F |
เหลือง-ขาว |
7,500-6,000 |
หรือ F star มีมวลระหว่าง 1.2-1.8 เท่าของดวงอาทิตย์ ได้แก่ดาว
Canopus,Procyon |
|
G |
สีเหลือง |
6,000-5,000 |
หรือ G star มีมวลระหว่าง 0.8-1.1 เท่าของดวงอาทิตย์
ถ้าเป็นดาวขนาดใหญ่จะมีอุณหภูมิ 4,200K โดยส่วนมากพวก G star
จะเป็นดาวแคระมีขนาดเล็ก และปลายชีวิตก็จะเป็นดาวแคระขาวในที่สุด
ได้แก่ดาว ดวงอาทิตย์,Alpha centauri,Capella |
|
K |
สีส้ม |
5,000-4,000 |
หรือ K star ถ้าเป็นดาวขนาดใหญ่อุณหภูมิจะอยู่ที่ 4,000-3,000
มีมวลอยู่ระหว่าง 0.8 เท่าของดวงอาทิตย์ ประกอบด้วยธาตุเหล็ก,ไททาเนียม,แคลเซียม
โดยทั่วไปดาวในกลุ่มนี้ จะมีอายุมาก
เนื่องจากมีขนาดเล็กสว่างน้อยจึงมีอายุ ยืนนานหลายแสนล้านปี ได้แก่ดาว
Pollux,Arturus,Epsilon eridani |
|
M |
ส้ม-แดง |
3,500-2,500 |
หรือ M star ถ้าเป็นดาวขนาดใหญ่อุณหภูมิจะอยู่ที่ 3,000
จัดเป็นพวกดาวยักษ์แดง red giant
เป็นพวกดาวใกล้ตายมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์หลายพันเท่า
ได้แก่ดาว betelgeuse,Mira
ถ้ามีขนาดเล็กจะเป็นพวกดาวแคระแดง red dwarf มีมวลระหว่าง
0.08-0.5 เท่าของดวงอาทิตย์ มีความสว่าง 1 ใน 1000 เท่าของดวงอาทิตย์
ได้แก่ดาว proxima centauri,Barnard |
|
R |
สีแดง |
2,600 |
จัดอยู่ในกลุ่ม C Star หรือ Carbon star
เป็นพวกดาวยักษ์แดงที่ค่อนข้างเย็น |
|
N |
สีแดง |
2,500 |
จัดอยู่ในกลุ่ม C Star หรือ Carbon star
เป็นพวกดาวยักษ์แดงที่ค่อนข้างเย็น |
|
S |
สีแดง |
2,500 |
หรือ S star จัดเป็นพวกดาวแดงยักษ์ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า M
star |
|
L |
สีแดง |
1,500-2,000 |
หรือ L star ประกอบด้วยไฮดรายของเหล็กและโคเมียม
เป็นพวกที่มีอุณหภูมิต่ำมาก ต่ำจนไม่น่าจะเป็นดาวฤกษ์ด้วยซ้ำ
ได้แก่พวกดาวแคระน้ำตาล brown dwarf
วาระสุดท้ายของดาวฤกษ์ขนาดเล็กนั่นเอง
|
** หมายเหตุ เคลวิน
เป็นค่าองศาสัมบูรณ์ มีค่าเท่ากับ 273.16 องศาเซลเซียส หรือ
K = C + 273.16
|
|
