VY CANIS MAJORIS: การค้นพบลักษณะโครงสร้างการก่อตัวและวิวัฒนาการ - ARTE - 2026

VY Canis Majorisเป็นดาวในกลุ่มดาว Canis Majoris หรือ Can Mayor ที่ซึ่งพบ Sirius ด้วย VY Canis Majoris อยู่ห่างจากโลกประมาณ 4,900 ปีแสงและสามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องส่องทางไกลและกล้องโทรทรรศน์ซึ่งมีสีแดงโดดเด่น

การสังเกตครั้งแรกของ VY Canis Majoris (VY CMa) เกิดขึ้นตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 19 มีสาเหตุมาจากนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศสชื่อโจเซฟเดอลาลันด์ในปี 1801 ซึ่งจัดว่าเป็นดาวขนาด 7

รูปที่ 1 VY Canis Majoris ในกลุ่มดาวนายพรานเป็นดาวฤกษ์ที่มีรัศมีมากกว่าดวงอาทิตย์หลายพันเท่ามันถูกล้อมรอบด้วยเนบิวลาซึ่งประกอบด้วยวัสดุที่ดาวฤกษ์นั้นหล่อหลอมอย่างต่อเนื่อง ที่มา: Wikimedia Commons Judy Schmidt

ด้วยการปรับปรุงการออกแบบกล้องโทรทรรศน์นักดาราศาสตร์ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่า VY CMa มีลักษณะเฉพาะอย่างไรเนื่องจากมีความสว่างที่แตกต่างกันและปกคลุมด้วยเนบิวลาที่ซับซ้อนซึ่งเต็มไปด้วยกระจุกและการควบแน่น

ด้วยเหตุนี้ในบางครั้งจึงคิดว่ามันค่อนข้างเป็นระบบดาว ความคิดนี้ไม่เป็นปัญหาในขณะนี้แม้ว่านักดาราศาสตร์บางคนจะโต้แย้งว่ามีเพื่อนร่วมทางอย่างน้อยหนึ่งคน

การสังเกตบ่งชี้ว่า VY CMa ส่องสว่างมากและมีขนาดพิเศษใหญ่กว่าดวงอาทิตย์หลายพันเท่าหากเกิดขึ้นดาวฤกษ์จะขยายไปไกลถึงวงโคจรของดาวเสาร์

VY CMa อยู่ในขั้นตอนที่ไม่เสถียรอย่างแน่นอนซึ่งก่อนที่จะถึงจุดจบของชีวิตเนื่องจากดาวฤกษ์กำลังส่องชั้นนอกของมันอย่างรวดเร็วและโยนลงสู่อวกาศซึ่งพวกมันจะกระจายออกไปเหมือนเนบิวลารอบ ๆ

นั่นคือเหตุผลที่นักดาราศาสตร์ไม่แยกแยะความเป็นไปได้ที่ VY CMa จะเกิดการระเบิดของซูเปอร์โนวาในเวลาอันสั้น

ลักษณะเฉพาะ

นักดาราศาสตร์สนใจที่จะศึกษาดาวฤกษ์ที่มีลักษณะเฉพาะเช่นเดียวกับ VY CMa เนื่องจากข้อมูลของมันมีความสำคัญอย่างยิ่งในการศึกษาวิวัฒนาการของดาวฤกษ์

VY CMa โดดเด่นด้วยการอยู่ท่ามกลางดวงดาวที่มีรัศมีมากที่สุดและยังส่องสว่างมากที่สุดแห่งหนึ่ง นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในดาวยักษ์ใหญ่สีแดงที่มีขนาดใหญ่ที่สุดซึ่งเป็นดาวที่เดินทางมานานแล้วในชีวิตของดาวฤกษ์

VY CMa ก็น่าสนใจเช่นกันเพราะคาดว่าวันเวลาจะสิ้นสุดลงอย่างกะทันหันในการระเบิดของซูเปอร์โนวาขนาดใหญ่ ลองดูรายละเอียดที่น่าสนใจเพิ่มเติม:

ที่ตั้ง

VY CMa สามารถมองเห็นได้จากโลกในกลุ่มดาว Canis Major ใกล้กับซิเรียสและกลุ่มดาวนายพราน อยู่ระหว่าง 3,900 ถึง 4,900 ปีแสงจากโลก

ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะกำหนดระยะห่างอย่างแม่นยำประการแรกเนื่องจากดาวไม่ได้อยู่ใกล้และประการที่สองเนื่องจากมีการพ่นวัสดุอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงถูกห่อหุ้มด้วยเนบิวลา (ดูรูปที่ 1) ทำให้ยากต่อการมองเห็นบรรยากาศของดาวและทำให้ยากต่อการประมาณการที่แม่นยำ

รูปที่ 2 กลุ่มดาว Can Major และ VY CMa วนเป็นสีแดงใกล้กับ NGC 2362 ซึ่งเป็นกระจุกดาวเปิดที่เต็มไปด้วยดาวฤกษ์อายุน้อยและดวงดาวที่ก่อตัว ที่มา: Wikimedia Commons Canis_major_constellation_map.png: Torsten Bronger.derivative งาน: Kxx

ความแปรปรวน

ภายในปีพ. ศ. 2474 เป็นความจริงที่ว่า VY CMa กำลังประสบกับความสว่างที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างน่าทึ่งซึ่งถูกอธิบายว่าเป็นดาวแปรปรวนในช่วงเวลานาน

แม้ว่าจะมีความสว่างมาก แต่ขนาดสัมบูรณ์จะอยู่ระหว่าง -9.5 ถึง -11.5 เปรียบเทียบ Sirius ซึ่งมีขนาด -1.6 กับดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นวัตถุที่สว่างที่สุดที่มองเห็นจากโลกที่ -26.7

ในการระบุดาวที่แปรผันนักดาราศาสตร์จะตั้งชื่อให้พวกเขาซึ่งประกอบด้วยตัวพิมพ์ใหญ่หนึ่งตัวหรือคู่ตามด้วยชื่อของกลุ่มดาวที่พบ

ตัวแปรแรกที่ค้นพบจะถูกกำหนดให้เป็นตัวอักษร R ตัวถัดไปคือ S และอื่น ๆ เมื่อตัวอักษรเสร็จสิ้นลำดับจะเริ่มต้นด้วย RR, RS และอื่น ๆ ดังนั้น VY CMa จึงเป็นเลข 43 ในบรรดาดาวแปรผันของ Can Major

เหตุใด VY CMa หรือดาวดวงอื่นจึงมีการเปลี่ยนแปลงความสว่าง อาจเป็นเพราะดาวฤกษ์เปลี่ยนความส่องสว่างเนื่องจากการหดตัวและการขยายตัว อีกสาเหตุหนึ่งอาจเกิดจากการมีอยู่ของวัตถุอื่นที่ทำให้วัตถุนั้นหลุดออกไปชั่วคราว

วิทยุ

นักดาราศาสตร์บางคนประมาณรัศมีของ VY CMa ที่สูงถึง 3,000 เท่าของรัศมีดวงอาทิตย์การประมาณการเชิงอนุรักษ์อื่น ๆ ชี้ไปที่ขนาด 600 รัศมีสุริยะแม้ว่าการวัดล่าสุดจะอยู่ที่ 1,420 รัศมีสุริยะ

ความจริงที่ว่า VY CMa ถูกล้อมรอบด้วยเนบิวลาของสสารที่ถูกขับออกมาโดยดาวดวงเดียวกันนั้นมีหน้าที่รับผิดชอบต่อรัศมีที่แปรผันของดาว ตัวเลขที่จนถึงขณะนี้ยังคงอยู่ระหว่างการหารือ

ช่วงเวลาหนึ่ง VY CMa เป็นดาวที่มีชื่อเสียงมากที่สุด วันนี้มี UY Scuti (1708 รัศมีสุริยะ) ในกลุ่มดาวโล่และเวสเตอร์ลุนด์ 1-26 (2544 ตามบางส่วน, 1,500 ตามข้อมูลอื่น ๆ ) ในกลุ่มดาว Ara

มวล

ไม่จำเป็นต้องเป็นเพราะเป็นดาวขนาดใหญ่ แต่เป็นดาวที่มีมวลมากที่สุด จากอุณหภูมิและขนาด (โบโลเมตริก) คาดว่ามวลปัจจุบันของ VY CMa คือ 17 ± 8 มวลดวงอาทิตย์ (มวลของดวงอาทิตย์คือ 1.989 × 10 ^ 30 กก.)

VY CMa สูญเสียมวลในอัตรา 6 × 10 ^ −4 มวลแสงอาทิตย์ทุกปีไม่นับการพุ่งออกของมวลรุนแรงที่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง ด้วยวิธีนี้เนบิวลาที่ล้อมรอบดาวจึงถูกสร้างขึ้น

อุณหภูมิและความส่องสว่าง

อุณหภูมิของ VY Canis Majoris อยู่ที่ประมาณ 4000 K และมีความส่องสว่างระหว่าง 200,000 ถึง 560,000 เท่าของดวงอาทิตย์ความส่องสว่างเทียบเท่ากับกำลัง (พลังงานต่อหนึ่งหน่วยเวลา) ที่ดาวปล่อยออกสู่อวกาศ

ความส่องสว่างของดวงอาทิตย์ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงและหน่วยในการวัดพลังของวัตถุทางดาราศาสตร์ ความส่องสว่างของแสงอาทิตย์หนึ่ง (1) เท่ากับ 3,828 × 10 ^ 26 วัตต์

อุณหภูมิและความส่องสว่างของ VY Canis Majoris วางไว้ในบริเวณ supergiant ของแผนภาพการจำแนกประเภทของ HR

รูปที่ 3. แผนภาพ HR ของดวงดาว supergiants สีแดงและ hypergiants เช่น VY Canis Majoris อยู่ที่ด้านขวาบน ที่มา: Wikimedia Commons

แผนภาพ HR หรือ Hertzsprung-Russell เป็นกราฟของความส่องสว่างของดวงดาวตามฟังก์ชันของอุณหภูมิ ตำแหน่งของดาวในแผนภาพนี้บ่งบอกสถานะการวิวัฒนาการและขึ้นอยู่กับมวลเริ่มต้น

ดาวที่ใช้ไฮโดรเจนเพื่อสร้างฮีเลียมในนิวเคลียสคือดาวที่อยู่ในลำดับหลัก (ลำดับหลัก) ซึ่งเป็นเส้นทแยงมุมของแผนภาพ ดวงอาทิตย์ของเราอยู่ที่นั่นในขณะที่ Proxima Centauri อยู่ที่ด้านล่างขวาเพราะเย็นกว่าและเล็กกว่า

แทนที่จะเป็น Betelgeuse Antares และ VY CMa จะออกจากลำดับหลักเพราะไฮโดรเจนหมดแล้ว จากนั้นพวกเขาก็อพยพไปตามสายวิวัฒนาการของดาวยักษ์แดงและดาวยักษ์ใหญ่ที่มุมขวาบนของแผนภาพ

เมื่อเวลาผ่านไป (แน่นอนทางดาราศาสตร์) ดาวเช่นดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวแคระขาวเคลื่อนลงตามแผนภาพ HR และซุปเปอร์ยักษ์สีแดงสิ้นสุดวันของพวกเขาในฐานะซูเปอร์โนวา

โครงสร้าง

โดยทั่วไปแล้วดาวฤกษ์เป็นก๊าซทรงกลมขนาดใหญ่ซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่พร้อมกับร่องรอยขององค์ประกอบอื่น ๆ ที่รู้จัก

โครงสร้างของดาวฤกษ์มีความเหมือนกันมากหรือน้อย: นิวเคลียสที่เกิดปฏิกิริยาฟิวชันชั้นกลางเรียกว่าแมนเทิลหรือซองจดหมายและชั้นนอกหรือชั้นบรรยากาศของดาวฤกษ์ เมื่อเวลาผ่านไปความหนาและลักษณะของชั้นเหล่านี้เปลี่ยนไป

มีสองแรงที่ทำให้ดาวเหนียวแน่น: ในอีกด้านหนึ่งแรงดึงดูดโน้มถ่วงที่มีแนวโน้มที่จะบีบอัดและอีกแรงหนึ่งคือความดันที่เกิดจากนิวเคลียสโดยปฏิกิริยาฟิวชันซึ่งจะขยายตัว

รูปที่ 4 ดาวฤกษ์อยู่ในสภาวะสมดุลไฮโดรสแตติกเมื่อแรงโน้มถ่วงที่มีแนวโน้มที่จะบีบอัดจะสมดุลโดยความดันฟิวชันที่ขยายตัว ที่มา: F. Zapata

เมื่อเกิดความไม่สมดุลเช่นการพร่องของไฮโดรเจนแรงโน้มถ่วงจะมีผลเหนือกว่าและแกนของดาวจะเริ่มยุบลงทำให้เกิดความร้อนจำนวนมาก

ความร้อนนี้จะถูกส่งไปยังชั้นที่อยู่ติดกันและก่อให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชันใหม่ที่คืนความสมดุลให้กับดาวชั่วคราว แต่ในกระบวนการนี้ชั้นนอกสุดจะขยายตัวอย่างรุนแรงและดาวฤกษ์ก็พองตัวกลายเป็นดาวยักษ์แดง

และถ้ามวลเริ่มต้นของดาวมีค่ามากกว่า 8 มวลสุริยะมันก็จะกลายเป็น supergiant หรือ hypergiant เช่น VY Canis Majoris

ดาว Hypergiant นั้นหายากในจักรวาลเว้นแต่เราจะรู้จัก มีสีน้ำเงิน, ขาว, เหลือง, แดง … ความแตกต่างของสีเนื่องมาจากอุณหภูมิสีฟ้าร้อนกว่าและสีแดงเย็นกว่า

เมื่อดวงดาวเข้าใกล้จุดสิ้นสุดของวิวัฒนาการพวกมันจะได้โครงสร้างชั้นหัวหอมเนื่องจากเมื่อคุณเผาองค์ประกอบที่หนักกว่าชั้นนอกสุดขององค์ประกอบที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจะถูกเผาไหม้ก่อนที่จะยังคงอยู่ดังที่เห็นในรูป

นั่นคือเหตุผลที่ใน VY Canis Majoris มีการตรวจพบสารประกอบทางเคมีในธรรมชาติที่หลากหลายที่สุด

รูปที่ 5. โครงสร้างชั้น "หัวหอม" ของดาวฤกษ์ในขั้นตอนสุดท้ายของการวิวัฒนาการ ที่มา: European Southern Observatory.

การก่อตัวและวิวัฒนาการ

เช่นเดียวกับดวงดาวทุกดวง VY Canis Majoris ต้องก่อตัวขึ้นเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่ดูแลเพื่ออัดก๊าซและฝุ่นจักรวาลให้เป็นก้อนเมฆขนาดใหญ่

เมื่อเกิดขึ้นอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของดาวเริ่มทำงาน จากนั้นสมดุลไฮโดรสแตติกเกิดขึ้นระหว่างแรงที่กล่าวมาข้างต้น: แรงโน้มถ่วงที่อัดแน่นและความดันจากแกนกลางต้องการขยายดาว

เมื่อถึงจุดนี้และตามมวลเสมอดาวฤกษ์จะอยู่ในลำดับหลัก สำหรับ VY Canis Majoris ควรอยู่ทางด้านซ้ายของแผนภาพในพื้นที่ของดาวยักษ์สีน้ำเงิน แต่เมื่อไฮโดรเจนหมดแล้วมันจะผ่านไปยังสายวิวัฒนาการของไฮเปอร์ไจแอนต์

ดาวฤกษ์มวลมากดังกล่าวมักสิ้นสุดวันของพวกมันด้วยการระเบิดของซูเปอร์โนวาดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว แต่พวกมันยังสามารถสูญเสียมวลและกลายเป็นยักษ์สีน้ำเงินได้อย่างน้อยก็ในช่วงเวลาสั้น ๆ ซึ่งสิ้นสุดวันของพวกเขาในฐานะดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ

เปรียบเทียบกับดวงอาทิตย์

ภาพต่อไปนี้แสดงการเปรียบเทียบระหว่างขนาดของ VY Canis Majoris และดวงอาทิตย์ไม่เพียง แต่มีขนาดมวลและอุณหภูมิที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่สายวิวัฒนาการของทั้งสองต่างกันมาก

รูปที่ 6 ขนาดเปรียบเทียบระหว่างดวงอาทิตย์รวมทั้งวงโคจรของโลก (ในรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า) และ VY Canis Majoris ที่มา: Wikimedia Commons

ในที่สุดดวงอาทิตย์จะแตกออกจากลำดับหลักและกลายเป็นดาวยักษ์แดงที่มีขนาดใหญ่กว่าโลก แต่ยังมีหนทางอีกยาวไกลเนื่องจากดวงอาทิตย์แทบจะไม่ถึงครึ่งชีวิตในฐานะดาวฤกษ์ที่มั่นคง มีอยู่ประมาณ 4.603 พันล้านปี

มันยังคงมีเหลืออยู่มากเท่า ๆ กัน แต่โดยมวลของมันดวงอาทิตย์จะสิ้นสุดวันของมันในฐานะดาวแคระขาวในขณะที่ VY Canis Majoris อาจทำได้ในวิธีที่น่าตื่นเต้นกว่านี้

อ้างอิง

1. American Association of variable Star Observers. VY Canis Majoris สืบค้นจาก: aavso.org.
2. Carroll, B. บทนำสู่ฟิสิกส์ดาราศาสตร์สมัยใหม่. ครั้งที่ 2 ฉบับ เพียร์สัน
3. Martínez, D. วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ Vaeliada ดึงมาจาก: Google Books.
4. Paolantonio, S. VY Canis Majoris ดาวแปรผันที่น่าทึ่ง สืบค้นจาก: historiadelaastronomia.files.wordpress.com.
5. Rebusco, P. Fusion in the Universe: ที่มาของเครื่องประดับของคุณ สืบค้นจาก: scienceinschool.org.
6. วิกิพีเดีย ยักษ์แดง สืบค้นจาก: es.wikipedia.org.
7. วิกิพีเดีย VY Canis Majoris สืบค้นจาก: en.wikipedia.org.