วิวัฒนาการของเอกภพและสุริยะ (2)

วิวัฒนาการของ
เอกภพและ
ระบบสุริยะ

ศศิธร โคตะบิน

คำนำ

หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ (E-book) " เรื่องวิวัฒนาการของเอกภพและ

ระบบสุริยะ " ซึ่งมีเนื้อหาประกอบด้วย เอกภพ กาแล็กซี ดาวฤกษ์ และระบบสุริยะ

หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ฉบับนี้ จัดทำขึ้นเพื่อใช้ประกอบการเรียนการสอนวิชา

วิทยาศาสตร์โลกและอวกาศ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ซึ่งมีเนื้อตรงตามหลักสูตรแกน

กลางการศึกษาขึ้นพื้นฐาน พุทธศักร่าช 2551 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ.2561)

ผู้จัดทำหวังเป็นอย่างยิ่งว่าหนังสืออิเล็กทรอนิกส์ จะเป็นประโยชน์ต่อ

นักเรียนทุกคน ที่กำลังศึกษาในหน่วยการเรียนรู้ เรื่อง วิวัฒนาการของเอกภพและ

ระบบสุริยะ และจะสามารถช่วยให้นักเรียนบรรลุตามวัตถุประสงค์การเรียนรู้ตาม

มาตรฐานการเรียนรู้

ศศิธร โคตะบิน
9 เมษายน 2565

สารบัญ หน้า
ก
คำนำ ข
สารบัญ
01
1. เอกภพ 08
- วิวัฒนาการของเอกภพ 09
1.2 หลักฐานที่สนันสนุนทฤษฏีบิกแบง 15
20
2. กาแล็กซี 26
2.1 ประเภทของกาแล็กซี 31
2.2 กาแล็กซีทางช้างเผือก 34
38
3. ดาวฤกษ์ 43
3.1 วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ 46
3.2 สี อุณหภูมิ และอายุของดาวฟกษ์ 47
3.3 ความสว่างของดาวฤกษ์ 49

4. ระบบสุริยะ

4.1 วิวัฒนาการของระบบสุริยะ 67
4.2 ดวงอาทิตย์ 69
70
สรุป 75
- เอกภพ 80
- กาแล็กซี 84
- ดาวฤกษ์
- ระบบสุริยะ ค
ง
แบบฝึกหัด
เฉลยแบบฝึกหัด
บรรณานุกรม
ประวัติผู้เขียน

มนุษย์และสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่บนโลก
ซึ่งเป็นส่วนเล็ก ๆ ในเอกภพอันกว้าง
ใหญ่ ทุกสรรพสิ่งในเอกภพกำเนิดขึ้น
จากจุดเดียวกัน ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อ
ว่าเอกภพและเวลาเริ่มต้นขึ้นจากจุดเล็ก
ๆ ที่มีความร้อนและหนาแน่นสูงที่ขยาย
ตัวออกอย่างรวดเร็วตามทฤษฎีบิกแบง
จากนั้นเอกภพได้มีวิวัฒนาการจนเกิด
สสารที่ก่อตัวเป็นเนบิวลา กาแล็กซี
ดวงดาว ดวงอาทิตย์ โลก รวมถึงมนุษย์

บทที่ 1




เอกภพ

1. เอกภพ 01

เอกภพ (universe) คือ ห้วง เอกภพเกิดขึ้นได้อย่างไรนั้นยังไม่มี
อวกาศอันกว้างใหญ่ไพศาล คำตอบที่แน่ชัด นักวิทยาศาสตร์ส่วน
ประกอบด้วยดวงดาว กาแล็กซี ใหญ่เชื่อว่าเอกภพเกิดขึ้นจากการขยาย
เนบิวลา หลุมดำ รวมถึงทว่ี ่าง ตัวของจุดเล็ก ๆ ที่มีความร้อนและ
ระหว่างดวงดาว ความหนาแน่นสูง เมื่อประมาณ13,700
ล้านปีก่อน

02

ทฤษฎีบิกแบง เป็นทฤษฎี
ที่ได้รับการยอมรับมากที่สุด

ทฤษฎีที่ใช้อธิบายการกำเนิดเอกภพที่น่าสนใจมีหลายทฤษฎี ดังนี้
◼ ทฤษฎีบิกแบง (big bang theory)
◼ ทฤษฎีสภาวะคงตัว (steady state theory)
◼ ทฤษฎีเอกภพแกว่งกวัด (oscillating universe theory)

03

◼ ทฤษฎีบิกแบง (big bang theory)

ทฤษฎีบิกแบง (big bang theory) เสนอโดย ฌ
อร์ณ เลอเมตร์ เมื่อ พ.ศ. 2470

มีแนวคิดว่า เมื่อประมาณ 13,700 ล้านปีก่อน

จุดเริ่มต้นของเวลาและเอกภพกำเนิดขึ้นจากจุด
เล็ก ๆ ที่มีสภาวะร้อนจัดและมีความหนาแน่นสูง

มากเกิดการขยายตัว

เมื่อเวลาผ่านไป เอกภพมีวิวัฒนาการจนเกิด

สสารและดวงดาวต่าง ๆ ในเอกภพ

ฌอห์ณ เลอแมตร์ (Georges Lemaitre)
นักดาราศาสตร์ชาวเบลเยี่ยม

04

◼ ทฤษฎีบิกแบง (big bang theory)

ที่จริงแล้วแนวคิดของเลอเมตร์นั้นเรียกว่า
สมมติฐานของอะตอมเริ่มแรก (hypothesis of the
primeval atom)

บิกแบงเป็นชื่อที่ถูกเรียกเพื่อล้อเลียนโดยเฟรด
ฮอยล์ ซึ่งเป็นผู้สนับสนุนทฤษฎีสภาวะคงตัวและไม่
เห็นด้วยกับแนวคิดของเลอเมตร์

ภายหลังแนวคิดของเลอเมตร์เป็นที่ยอมรับ
มากขึ้นและเรียกกันติดปากในชื่อทฤษฎีบิกแบง

เฟรด ฮอยล์ (Fred Hoyle)
นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ

05

◼ ทฤษฎีบิกแบง (big bang theory)

พ.ศ. 2472 เอ็ดวิน ฮับเบิล พบว่ากาแล็กซีส่วน
ใหญ่กำลังเคลื่อนที่ออกจากโลก ยิ่งกาแล็กซีอยู่ไกล
มากก็จะยิ่งมีความเร็วในการเคลื่อนที่ออกจากโลก
มาก

แสดงให้เห็นว่าเอกภพยังคงขยายตัวและเป็นไป
ตามแนวคิดเลอเมตร์

หากมองย้อนกลับไปยังจุดเริ่มต้นของบิกแบง
เอกภพจะต้องมีขนาดเล็กมาก มีความหนาแน่นและ
อุณหภูมิสูงมากเป็นอนันต์

เอ็ดวิน พาวเวลล์ ฮับเบิล (Edwin Powell Hubble)
นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน

06

◼ ทฤษฎีบิกแบง (big bang theory)

จอร์จ กามอฟ (George Gamow) พ.ศ. 2491 จอร์จ กามอฟ (George Gamow)
นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ได้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับการเกิดธาตุและปริมาณ
ของธาตุต่าง ๆ ในเอกภพ

ธาตุในเอกภพเกิดขึ้นจากการรวมกันของ
อนุภาคมูลฐานในอัตราส่วนที่เหมาะสม ทำให้เกิด
ไอโซโทปของธาตุไฮโดรเจน

เมื่อเกิดปฏิกิริยาเทอร์มอนิวเคลียร์ฟิวชันจึงเกิด
ธาตุที่หนักขึ้นในลำดับถัดไป

เมื่อศึกษาปริมาณของธาตุในเอกภพจะพบว่า
เอกภพประกอบด้วยธาตุเบา คือ ไฮโดรเจนและ
ฮีเลียม เป็นส่วนใหญ่

07

ในช่วงแรกหลังจากการเกิดบิกแบง
เอกภพมีอุณหภูมิสูงมากจนอะตอมไม่
สามารถก่อตัวขึ้นได้

เมื่อเอกภพขยายตัวออก เย็นตัวลง
และมีที่ว่างมากขึ้น อนุภาคเล็ก ๆ จึงเริ่ม
รวมตัวกันเป็นกลุ่ม ก่อตัวเป็นอะตอม และ
อะตอมรวมตัวกันจนเกิดเป็นดาวฤกษ์และ
กาแล็กซี

ดาวฤกษ์มีการเกิดใหม่และดับลง วัตถุ
ต่าง ๆ เช่น ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง ดาว
เคราะห์ รวมถึงหลุมดำก็ได้ก่อกำเนิดขึ้นใน
เวลาเดียวกัน

วิวัฒนาการของเอกภพ 08

เกิดอะตอมของธาตุ เกิดกาแล็กซี เกิดธาตุหนัก ● มีเฉพาะรังสีคอสมิก
เบาและปรากฏรังสี และดาวฤกษ์ หลุมดำ ระบบ พลังงานสูงเท่านั้น
ไมโครเวฟพื้นหลัง สุริยะและมนุษย์ ยังไม่มีอนุภาคใด ๆ เกิดขึ้น
เกิดนิวเคลียส
เกิดอนุภาค ของธาตุเบา (H,
โปรตอน
He)
และนิวตรอน
ปัจจุบัน

เกิด รังพสีคลัองสงามินกสูง
อนุภาค
มูลฐาน

บิกแบง อินเฟลชัน

1

10–36 วินาที 2 3 4
T = 1027 K
10–12 วินาที 3 นาที 5
T = 1027 K 10–6 วินาที T = 108 K 6
T = 1013 K 300,000 ปี 7
T = 104 K 100 ล้านปี
T = 70 K 13,700 ล้านปี
T = 2.725 K

09

1.2 หลักฐานที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง

ทฤษฎีบิกแบงมีความน่าเชื่อถือมากกว่าทฤษฎี เอ็ดวิน พาวเวลล์ ฮับเบิล (Edwin Powell
อื่น ๆ เนื่องจากมีหลักฐานสำคัญ 2 ประการ ดังนี้ Hubble) ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างระยะห่างของ
1. การขยายตัวของเอกภพ (expansion of the กาแล็กซีกับการเลื่อนทางแดงโดยใช้ปรากฏการณ์
universe) ดอปเพลอร์ (doppler effect)

เมื่อ พ.ศ. 2473 ฮับเบิลได้เสนอ กฎของฮับเบิล
(Hubble’s law) ซึ่งมีใจความว่า “กาแล็กซีกำลัง
เคลื่อนห่างออกจากกันและมีอัตราเร็วเป็นปฏิภาค
โดยตรงกับระยะทางจากโลก”

10

จากหลักการของดอปเพลอร์ ถ้ากาแล็กซีเคลื่อนที่ออกจากผู้สังเกต ความยาวคลื่นแสงจากกาแล็กซีจะเพิ่มมาก
ขึ้น โดยเลื่อนไปทางแสงสีแดงซึ่งมีความยาวคลื่นมาก เรียกว่า การเลื่อนทางแดง (redshift)

แต่ถ้ากาแล็กซีเคลื่อนที่เข้าหาผู้สังเกต ความยาวคลื่นแสงจะลดน้อยลงโดยเลื่อนไปทางแสงสีน้ำเงินซึ่งมี
ความยาวคลื่นน้อย เรียกว่า การเลื่อนทางน้ำเงิน (blueshift)

แหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่ออกจาก 1 แหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่เข้าหาผู้
ผู้สังเกต จึงเห็นการเลื่อนทางแดง 2 สังเกต จึงเห็นการเลื่อนทางน้ำเงิน

3
4

s ss s
1 23 4

11

จากการศึกษาของฮับเบิล พบว่า
● กาแล็กซีที่อยู่ในกลุ่มท้องถิ่น (local group) จะเกิด
การเลื่อนทางน้ำเงิน เนื่องจากมีแรงโน้มถ่วงคอยดึง

กาแล็กซีที่อยู่ใกล้เคียงให้เคลื่ อนที่เข้าหากัน
● กาแล็กซีที่อยู่นอกกลุ่มท้องถิ่นจะเกิดการเลื่อนทางแดง
● ยิ่งกาแล็กซีที่อยู่ห่างออกไปมาก ๆ ก็จะยิ่งมีการเลื่อน
ทางแดงมากขึ้นหรือเคลื่ อนที่ห่างออกไปเร็วขึ้น
● การค้นพบนี้สอดคล้องกับทฤษฎีบิกแบงที่อธิบายถึง

การขยายตัวของเอกภพ

อาร์โนเพนเซียส (Arno Penzias)และรอเบิร์ต 12
วิลสัน (Robert Wilson)
2. การค้นพบรังสีไมโครเวฟพื้นหลัง (microwave
นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน cosmic background)

พ.ศ. 2508 อาร์โนเพนเซียสและรอเบิร์ต วิลสัน
ได้ทดสอบเครื่องรับสัญญาณวิทยุความไวสูง พบ
ว่าเครื่องรับสัญญาณได้รับสัญญาณวิทยุในย่าน
ไมโครเวฟรบกวนอยู่ตลอดเวลาโดยไม่ทราบ
ทิศทางและที่มาของแหล่งกำเนิด

ถึงแม้ว่าจะหันจานรับสัญญาณไปในทิศทางอื่น
หรือทำความสะอาดอุปกรณ์เป็นอย่างดีแล้ว ก็ยัง
คงพบสัญญาณไมโครเวฟที่มีความสม่ำเสมออยู่
ตลอดเวลา

ภายหลังตรวจสอบได้ว่าสัญญาณดัง 13
กล่าวเป็นรังสีพื้นหลังของเอกภพซึ่งเกิด
จากบิกแบง และมีอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิ รังสีไมโครเวฟพื้นหลัง
ของเอกภพ

การค้นพบนี้สนับสนุนแนวคิดของ
จอร์จ กามอฟ ที่ทำนายไว้ว่า ถ้าเอกภพ
เกิดขึ้นจากบิกแบงที่ร้อนมาก ๆ จะต้องมี
ร่องรอยที่ยังหลงเหลือปรากฏอยู่ใน
เอกภพปัจจุบัน

เมื่อเอกภพขยายตัวและเย็นลงจะ
ทำให้แสงจากบิกแบง
มีความยาวคลื่ นมากขึ้นจนอยู่ในช่วง
ไมโครเวฟและมีอุณหภูมิประมาณ 2.725
เคลวิน

14

ก่อนหน้านี้ ทฤษฎีบิกแบงอธิบายการเกิด
เอกภพในลักษณะการระเบิดครั้งใหญ่ ซึ่ง
เป็นความเข้าใจที่ผิด

เอกภพไม่ได้เกิดจากการระเบิดจากจุด ๆ
หนึ่งออกสู่ที่ว่าง (space) แต่เป็นการขยาย
ตัวของที่ว่างในทุกทิศทางเช่นเดียวกับผิว
ของลูกโป่ง ดังรูป

ดังนั้น ไม่ว่านักเรียนจะอยู่บนดาวดวง
ใดก็ตามในเอกภพ ก็จะยังคงมองเห็นการ
ขยายตัวของเอกภพในลักษณะเดียวกับบน
โลก

บทที่ 2



กาแล็กซี่

2. กาแล็กซี 15

กาแล็กซี (galaxy) คือ กลุ่มของดาวฤกษ์นับแสนล้าน กาแล็กซี M 83
ดวง รวมถึงเนบิวลาและสสารระหว่างดวงดาวที่ประกอบ
ด้วย แก๊ส ฝุ่น และสสารมืดรวมกันอยู่ด้วยแรงโน้มถ่วง

กาแล็กซีมีขนาดแตกต่างกันตั้งแต่กาแล็กซีแคระที่มี
ดาวฤกษ์ประมาณสิบล้านดวง ไปจนถึงกาแล็กซีขนาด
ยักษ์ที่มีดาวฤกษ์ถึงล้านล้านดวง

ในกาแล็กซีหนึ่ง ๆ จะประกอบด้วยระบบดาวฤกษ์
กระจุกดาว เนบิวลา และสสารระหว่างดวงดาว

ความรู้เพิ่มเติม 16

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า แรงโน้มถ่วงอันมหาศาลที่ กาแล็กซี M 87
บริเวณใจกลางของกาแล็กซีนั้นเกิดจากหลุมดำมวล
ยิ่งยวด

วันที่ 10 เมษายน 2562 นักวิทยาศาสตร์ได้เผยแพร่
ภาพถ่ายหลุมดำใจกลางกาแล็กซี M 87 ภาพแรกของโลก

ภาพถ่ายที่ได้มีลักษณะใกล้เคียงกับภาพจำลองจาก
คอมพิวเตอร์อย่างมาก เป็นหลักฐานสำคัญที่ยืนยันว่า
ใจกลางของกาแล็กซีนั้นมีหลุมดำมวลยิ่งยวดอยู่จริง

ความรู้เพิ่มเติม 17

จากรูปวงกลมสีดำตรงกลาง คือ หลุมดำ ส่วนบริเวณ หลุมดำที่ใจกลางกาแล็กซี่ M 87
วงแหวนสีส้ม คือ จานพอกพูนมวล (accretiondisc) ซึ่ง
เป็นพลาสมาที่หมุนวนอยู่รอบ ๆ หลุมดำ

ภาพถ่ายนี้ได้จากกล้องวิทยุโทรทรรศน์ของโครงการ
กล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซัน (event horizon
telescope) จำนวน 11 แห่ง

ข้อมูลที่ได้มีขนาดมากกว่า 5,000,000 จิกะไบต์ เมื่อ
นำไปวิเคราะห์และประมวลผลด้วยเทคนิคพิเศษโดยใช้
เวลาประมาณ 2 ปี จึงได้ภาพนี้ออกมา

กาแล็กซีในเอกภพจะอยู่รวมกันเป็นกลุ่มด้วย 18
แรงโน้มถ่วง เรียกว่า กลุ่มกาแล็กซี (galaxy
group) เป็นโครงสร้างของกาแล็กซีที่มีระดับเล็ก กระจุกกาแล็กซีเพอร์เซอุส
ที่สุด

โครงสร้างในระดับที่ใหญ่ขึ้น เรียกว่า กระจุก
กาแล็กซี (galaxy cluster) ประกอบด้วยกาแล็กซี
มากกว่า 2,000 กาแล็กซี โดยส่วนใหญ่เป็นกาแล็ก
ซีรีขนาดยักษ์

กาแล็กซี 19
ทางช้างเผือก
โครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดของเอกภพ เรียกว่า ซู
เปอร์คลัสเตอร์ (supercluster)

กาแล็กซีทางช้างเผือกอยู่ในซูเปอร์คลัสเตอร์
ที่มีชื่อว่า ลาเนียเกีย (Laniakea) มาจากภาษา
ฮาวายที่แปลว่า สรวงสวรรค์อันไร้ขอบเขต

นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาตำแหน่งของ
กาแล็กซีต่าง ๆ ที่อยู่ในซูเปอร์คลัสเตอร์ลาเนียเกีย
แล้วสร้างแผนที่ออกมา โดยแผนที่นี้มีลักษณะ
คล้ายกับโครงข่ายขนาดใหญ่ที่เชื่อมโยงกาแล็กซี
ต่าง ๆ ในเอกภพไว้ด้วยกัน

ซูเปอร์คลัสเตอร์ลาเนียเกีย

20

2.1 ประเภทของกาแล็กซี

เอ็ดวิน พาวเวล ฮับเบิล ได้จัดแบ่งประเภทของกาแล็กซีตามรูปร่างของกาแล็กซี เรียกว่า ลำดับ
ฮับเบิล หรือ ส้อมเสียงของฮับเบิล (Hubble turning fork) โดยแบ่งออกเป็นประเภทต่าง ๆ ดังนี้

Sa Sb Sc
S0

E0 E3 E6 Irr
SB0 SBc

SBa SBb

1. กาแล็กซีรี (elliptical galaxy : E) 21

● มีรูปทรงรี ใช้สัญลักษณ์ E ตามด้วย กาแล็กซีรีขนาดใหญ่ ESO 325-G004
ตัวเลขซึ่งแสดงถึงความรีของรูปทรง โดย

เริ่มตั้งแต่ E0 ที่มีลักษณะค่อนข้างกลม ไป
จนถึง E7 ที่มีลักษณะเรียวยาว

● กาแล็กซีมีการกระจายแสงอย่าง
สม่ำเสมอ มีโครงสร้างไม่ซับซ้อน มีสสาร
ระหว่างดวงดาวน้อย มีกระจุกดาวเปิดค่อน
ข้างน้อย และมีอัตราการเกิดดาวฤกษ์ใหม่ต่ำ

● ตัวอย่างเช่น กาแล็กซี ESO 325-G004
ในกลุ่มดาว
แอนดรอเมดา

2. กาแล็กซีก้นหอย 22

2.1 กาแล็กซีก้นหอย (spiral galaxy : S) กาแล็กซี M 81

● ประกอบด้วยแถบจานหมุนของดาวฤกษ์และ
สสารระหว่างดาว มีดุมโป่งนูนบริเวณกึ่งกลาง
และแขนรูปกังหัน
● ใช้สัญลักษณ์ S ตามด้วยตัวอักษร a, b หรือ c
ซึ่งบอกลักษณะแขนและดุมกาแล็กซี
● Sa จะมีแขนที่ไม่ชัดเจนและมีดุมค่อนข้าง
ใหญ่
ส่วน Sc จะมีแขนที่ชัดเจนและมีดุมค่อนข้างเล็ก
● ตัวอย่างเช่น กาแล็กซี M 81 ในกลุ่มดาวหมี
ใหญ่

2.2 กาแล็กซีก้นหอยมีคาน (barred 23
spiral galaxy : SB)
กาแล็กซีก้นหอยมีคาน NGC 1365
● มีลักษณะเช่นเดียวกับกาแล็กซีก้นหอย แต่
มีโครงสร้างคล้ายคานยื่นออกมาจากดุมกาแล็กซี
ทั้ง 2 ด้าน
● ใช้สัญลักษณ์ SB ตามด้วยตัวอักษร a, b หรือ c
ซึ่งใช้บอกลักษณะแขนของกาแล็กซี
● ตัวอย่างเช่น กาแล็กซีทางช้างเผือก กาแล็กซี
NGC 1365 ในกลุ่มดาวเตาอบ

2.3 กาแล็กซีเลนส์หรือกาแล็กซีลูกสะบ้า 24
(lenticular galaxy : S0)
กาแล็กซีลูกสะบ้า NGC 524
● จัดเป็นกาแล็กซีก้นหอยประเภทหนึ่ง
● มีดุมสว่างอยู่ตรงกลางและล้อมรอบด้วย
โครงสร้างคล้ายแผ่นจาน แต่บริเวณแผ่น
จานของกาแล็กซีไม่มีโครงสร้างแขนกังหันที่
ชัดเจน
● ไม่มีการก่อตัวของดาวฤกษ์ใหม่อีกแล้ว
● ตัวอย่างเช่น กาแล็กซี NGC 524 ในกลุ่ม
ดาวปลา

25

3. กาแล็กซีไร้รูปแบบ (irregular
galaxy: Irr)

ไม่มีรูปร่างชัดเจน กาแล็กซีชนิดนี้ที่รู้จักกัน
มาก คือ เมฆแมกเจลแลนใหญ่ (large cloud
of magellan) ซึ่งอยู่ในกลุ่มท้องถิ่นเดียวกับ
กาแล็กซีทางช้างเผือก

กาแล็กซีไร้รูปแบบ (irregular galaxy: Irr)

26

2.2 กาแล็กซีทางช้างเผือก

กาแล็กซีทางช้างเผือกจัดเป็นกาแล็กซีก้นหอยมีคาน (SBc) มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ
100,000 ปีแสง มีความหนาประมาณ 1,000 ปีแสง มีมวลรวมประมาณ 600,000 ล้านเท่าของมวลดวง
อาทิตย์ และมีดาวฤกษ์อยู่ประมาณ 100,000-400,000 ล้านดวง

27

แขนของกาแล็กซีทางช้างเผือก
ประกอบด้วยฝุ่น แก๊ส และดาวฤกษ์
อายุน้อยเป็นส่วนใหญ่ จึงทำให้มี
สีน้ำเงินและดูสว่าง

ตำแหน่งของดวงอาทิตย์จะอยู่ที่
บริเวณแขนของกาแล็กซี ซึ่งอยู่ห่าง
จากศูนย์กลางของกาแล็กซีประมาณ
30,000 ปีแสง และหมุนรอบศูนย์กลาง
ไปตามแขนกลุ่มดาวนายพราน

28

โครงสร้างของกาแล็กซีทางช้างเผือก

กาแล็กซีทางช้างเผือกมีโครงสร้างที่ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 3 ส่วน ได้แก่ นิวเคลียส จาน และฮาโล

จาน นิวเคลียส
เป็นส่วนแขนของกาแล็กซี จะอยู่บริเวณใจกลางของกาแล็กซี

มีดาวฤกษ์อยู่จำนวนมาก

ฮาโล
เป็นทรงกลมที่ล้อมรอบกาแล็กซี
ประกอบด้วยแก๊สร้อน ดาวฤกษ์

ที่มีอายุมาก และสสารมืด

กาแล็กซีทางช้างเผือกเป็นสมาชิกอยู่ในโครงสร้างที่เรียกว่า กลุ่มท้องถิ่น (local group) จัดเป็นกลุ่มกาแล็กซี 29
ขนาดเล็ก มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 เมกะพาร์เซก กาแล็กซีทางช้างเผือกและกาแล็กซีแอนดรอเมดาเป็น
กาแล็กซีที่สว่างที่สุดในกลุ่มนี้

30

● ทางช้างเผือกที่ปรากฎบนท้องฟ้ามีลักษณะเป็นแถบฝ้าสีขาวคล้ายเมฆพาดผ่านกลางท้องฟ้า
● ชาวตะวันตกมองเห็นแถบฝ้าสีขาวนี้เป็นทางน้ำนมไหลพาดผ่านท้องฟ้า จึงเรียกว่า ทางน้ำนม (milky way)
● แถบทางช้างเผือกบนท้องฟ้าเกิดจากการมองเข้าไปยังศูนย์กลางของกาแล็กซีที่มีดาวอยู่อย่างหนาแน่น เมื่อ
สังเกตด้วยตาเปล่าอาจเห็นได้ไม่ชัดเจนและมีความสว่างค่อนข้างน้อย

บทที่ 3



ดาวฤกษ์

3. ดาวฤกษ์ 31

ดาวฤกษ์ (star) คือ วัตถุท้องฟ้าที่เป็นก้อนแก๊สร้อน ดาวคู่อัลบิรีโอ (Albireo)
ขนาดใหญ่รูปทรงกลม พลังงานของดาวฤกษ์เกิดจากปฏิ
กิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่แก่นของดาว

● ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่อยู่รวมกันตั้งแต่ 2 ดวงขึ้นไป
ด้วยแรงโน้มถ่วง เรียกว่า ระบบดาวฤกษ์ (star system)

● ดาวฤกษ์ 2 ดวงที่โคจรรอบกันและกัน เรียกว่า
ดาวคู่ (binary stars)

● ดาวฤกษ์ที่อยู่รวมกันเป็นจำนวนมาก เรียกว่า
กระจุกดาว (cluster)

32

ความรู้เพิ่มเติม

เนบิวลา (nebula) คือ กลุ่มแก๊สและฝุ่น
ขนาดใหญ่ในอวกาศซึ่งประกอบด้วยแก๊ส
ไฮโดรเจนเป็นหลัก เกิดขึ้นจากการระเบิดของ
ดาวฤกษ์และเป็นแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ แบ่ง
ออกเป็น 2 ชนิด ดังนี้
1. เนบิวลาสว่าง เป็นกลุ่มแก๊สไฮโดรเจนที่
ประกอบด้วยดาวฤกษ์ที่ร้อนมาก จึงทำให้แก๊ส
ต่าง ๆ ภายในเนบิวลาเรืองแสงขึ้น เช่น
เนบิวลาสว่างใหญ่ (M 42) เป็นกลุ่มแก๊สและ
ฝุ่นขนาดใหญ่ มีกระจุกดาวฤกษ์ที่มีอุณหภูมิสูง
และแผ่รังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งไปกระตุ้นให้แก๊ส
และฝุ่นเรืองแสงและสว่างขึ้น

33

ความรู้เพิ่มเติม

2. เนบิวลามืด เป็นกลุ่มแก๊สและฝุ่นที่หนา
ทึบ จึงบดบังแสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่เบื้องหลัง
ทำให้ปรากฏเป็นเงามืด เช่น เนบิวลาหัวม้า (IC
434) เป็นเนบิวลามืดซึ่งเกิดจากกลุ่มแก๊สและ
ฝุ่นที่รวมตัวกันหนาทึบจนบดบังแสงดาวฤกษ์
ที่อยู่เบื้องหลัง ทำให้มองเห็นเป็นบริเวณมืด

34

3.1 วิวัฒนาการของดาวฤกษ์

วิวัฒนาการของดาวฤกษ์เริ่มต้นขึ้นเมื่อเมฆโมเลกุลที่มีความหนาแน่นยุบตัวลงด้วยแรงโน้มถ่วง
ทำให้มีความหนาแน่นมากขึ้นจนกลายเป็นแก๊สที่ร้อนจัดและหมุนเป็นรูปทรงกลม เรียกว่า ดาวฤกษ์
ก่อนเกิด (protostar)

เมฆโมเลกุล (molecular cloud)
คือ เนบิวลาชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วย
โมเลกุลของแก๊สไฮโดรเจนเป็นส่วน
ใหญ่มีความหนาแน่นมากพอที่จะ
ทำให้เกิดดาวฤกษ์ได้

35

● การยุบตัวของดาวฤกษ์ก่อนเกิดจะดำเนินไป
อย่างต่อเนื่อง ทำให้อุณหภูมิบริเวณแก่นของ
ดาวร้อนขึ้น
● แก๊สและฝุ่นที่อยู่รอบ ๆ อาจยุบตัวรวมกัน
เป็นดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์นั้น
● เมื่อแก่นของดาวมีอุณหภูมิสูงถึง 15 ล้าน
เคลวิน จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันและ
เกิดเป็นดาวฤกษ์โดยสมบูรณ์
● พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันจะ
ทำให้เกิดแรงดันบนผิวดาวที่สมดุลกับแรง
โน้มถ่วงของดาวฤกษ์ เรียกว่า สภาวะสมดุล
อุทกสถิต (hydrostatic equilibrium) ซึ่งทำให้
ดาวมีความเสถียร

36

วิวัฒนาการและอายุของดาวฤกษ์จะขึ้นอยู่กับมวลของดาว โดยแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้

ดาวฤกษ์มวลน้อย (low mass stars)
มีมวลมากกว่า 0.08 เท่า แต่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 9 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์เผา

ผลาญเชื้อเพลิงอย่างช้า ๆ อาจมีอายุยาวนานถึง 1,000-10,000 ล้านปี
เมื่อเข้าสู่วาระสุดท้าย ดาวฤกษ์มวลน้อยจะกลายเป็นดาวยักษ์แดง จากนั้นเปลือกนอก

ของดาวขยายตัวออกไปเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ และแก่นดาวจะกลายเป็นดาวแคระขาว

ดาวฤกษ์มวลมาก (massive stars)
มีมวลมากกว่า 9 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ส่วนดาวฤกษ์มวลยิ่งยวดจะมีมวลมากกว่า 18

เท่าของมวลดวงอาทิตย์ขึ้นไป ดาวฤกษ์เผาผลาญเชื้อเพลิงอย่างรวดเร็ว จึงมีช่วงชีวิตสั้น
มาก

เมื่อเข้าสู่วาระสุดท้าย ดาวฤกษ์มวลมากจะกลายเป็นดาวยักษ์ใหญ่สีแดง จากนั้นจะเกิด
ซูเปอร์โนวาทำให้ดาวฤกษ์มวลมากกลายเป็นดาวนิวตรอน ส่วนดาวฤกษ์มวลยิ่งยวดจะกลาย
เป็นหลุมดำ

37

วิวัฒนาการของดาวฤกษ์

หลุมดำ

ดาวฤกษ์ก่อนเกิด ดาวยักษ์ใหญ่ ซูเปอร์โนวา
สีน้ำเงิน

เมฆโมเลกุล ดาวฤกษ์ก่อนเกิด ดาวยักษ์ใหญ่ ดาวยักษ์แดง ดาวยักษ์ ดาวนิวตรอน
มวล สีน้ำเงิน สีน้ำเงิน
ซูเปอร์โนวา

ดาวฤกษ์ก่อนเกิด ดาวฤกษ์ ดาวแคระขาว
มวลน้อย เนบิวลาดาวเคราะห์
ดาวยักษ์แดง
เวลา

38

3.2 สี อุณหภูมิ และอายุของดาวฤกษ์

● ดาวฤกษ์แต่ละดวงมีสีที่แตกต่างกัน ซึ่งสีของดาวมีความสัมพันธ์กับ

อุณหภูมิและอายุของดาวฤกษ์
● ดาวฤกษ์มวลมากจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามากที่ช่วงความยาวคลื่นสั้น
● ดาวฤกษ์มวลน้อยจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามากที่ช่วงความยาวคลื่นยาว
● การแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แตกต่างกันทำให้สีของดาวแตกต่างกันและ

บอกอุณหภูมิพื้นผิวของดาวได้

โดยทั่วไปดาวฤกษ์มีการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ออกมาทุกช่วงความยาวคลื่น แต่สีของ
ดาวฤกษ์ที่ปรากฏให้เห็นจะอยู่ในช่วง
ความยาวคลื่นที่ดาวฤกษ์แผ่ออกมามากที่สุด

39

การศึกษาสเปกตรัมของดาวจะทำให้ทราบถึงสมบัติต่าง ๆ ของดาวฤกษ์ นักดาราศาสตร์แบ่ง
สเปกตรัมของดาวฤกษ์ตามอุณหภูมิพื้นผิวและสีของดาวออกเป็น 7 ชนิด ดังนี้

O สี : น้ำเงิน สี : ฟ้า
A อุณหภูมิ : 28,000-50,000 K อุณหภูมิ : 10,000-28,000 K
ตัวอย่างดาวฤกษ์ : ดาวอัลนิแทก ตัวอย่างดาวฤกษ์ : ดาวไรเจล (Rigel)
(Alnitak) ดาวมินทากา (Mintaka) ดาวอะเคอร์นา (Achernar) ดาวรวง
ข้าว (Spica)
สี : ขาว
อุณหภูมิ : 7,500-10,000 K B
ตัวอย่างดาวฤกษ์ : ดาวเวกา (Vega)
ดาวซีรีอัส (Sirius) ดาวหางหงส์ สี : ขาวเหลือง
(Deneb) อุณหภูมิ : 6,000-7,500 K
ตัวอย่างดาวฤกษ์ : ดาวคาโนพัส
(canopus) ดาวโพรซิออน

F (Procyon)

G สี : เหลือง 40
M อุณหภูมิ : 5,000-6,000 k
ตัวอย่างดาวฤกษ์ : ดวงอาทิตย์ สี : ส้ม
(Sun) ดาวแอลฟาเซนเทารี (Alpha อุณหภูมิ : 3,500-5,000 K
Centauri) ดาวคาเพลลา (Capella) ตัวอย่างดาวฤกษ์ : ดาวดวงแก้ว
สี : แดง (Arcturus) ดาวโรหิณี (Aldebaran)
อุณหภูมิ : 2,500-3,500 K
ตัวอย่างดาวฤกษ์ : ดาวบีเทลจูส K
(Betelgeuse) ดาวปาริชาต
(Antares) สเปกตรัมของดาวฤกษ์จำได้ง่าย ๆ
จากประโยคนี้

O Be A Fine Girl Kiss Me
ตัวอักษรแรกของแต่ละคำ คือ

สเปกตรัมของดาวฤกษ์

41

● ดาวฤกษ์ในช่วงที่อยู่บนแถบลำดับหลัก
(main sequence)
จะมีความเสถียร สีของดาวจะค่อนข้างคงที่
● เมื่อดาวมีอายุมาก โครงสร้างภายในของ
ดาวจะเกิดการเปลี่ยนแปลง ทำให้อุณหภูมิพื้น
ผิวของดาวและสีของดาวเปลี่ยนแปลงไปด้วย

42

สำหรับดาวฤกษ์มวลมาก
● เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่แก่นดาวได้มาก

ผิวดาวจึงมีอุณหภูมิสูง และมีสีน้ำเงินหรือสีขาว
● เมื่อดาวมีอายุมากจะเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง

เป็นดาวยักษ์และมีอุณหภูมิพื้นผิวลดลง สีของ

ดาวจึงเปลี่ยนเป็นสีแดง

สำหรับดาวฤกษ์มวลน้อย
● เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้น้อยกว่าดาวฤกษ์มวลมาก

ผิวดาวจึงมีอุณหภูมิต่ำ และมีสีเหลืองหรือสีส้ม
● เมื่อดาวมีอายุมากจะเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเป็นดาวยักษ์

แดงทำให้มีสีแดง
● แต่ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยมาก ๆ แม้อยู่ในช่วงอายุน้อยก็จะมี

สีแดงเช่นกัน

43

3.3 ความสว่างของดาวฤกษ์

ความสว่างปรากฏของวัตถุท้องฟ้าที่สังเกตได้บน
โลกขึ้นอยู่กับระยะห่างและความสว่างจริงของวัตถุ
โดยวัดเป็นค่า อันดับความสว่าง หรือ โชติมาตร
(magnitude)ดวงดาวที่มีความสว่างมากจะมีค่าอันดับ
ความสว่างน้อย ส่วนดวงดาวที่มีความสว่างน้อยจะมี
ค่าอันดับความสว่างมาก