ค้นคว้า...ฟ้าดาว ตอน: ซุปเปอร์โนวากับชีวิตคน

ค้นคว้า...ฟ้าดาว ตอน: ซุปเปอร์โนวากับชีวิตคน

พอดีช่วงนี้ต้องอ่านละครชีวิตแสนเศร้าของ "วัตถุท้องฟ้าชนิดหนึ่ง" ที่เรียกว่า "ซุปเปอร์โนวา ชนิด 1a" เพราะมันเป็นวิชาเอกของข้าพเจ้า พึ่งรู้สึกว่ามีความคล้ายคลึงกับชีวิตเด็ก(บาง)คนสมัยนี้ไม่มากก็น้อย เลยเขียนมาให้ลองเปรียบเทียบกันดูเล่นๆกันค่ะ

และขออนุญาติระบุศัพท์ทางเทคนิคกำกับในการอธิบาย เพื่อประโยชน์ในการอ้างอิงต่อไป

เรื่องมีอยู่ว่า บางคนอาจพอทราบอยู่แล้วว่า"ซุปเปอร์โนวา" คือ วาระสุดท้ายของดาวฤกษ์มวลมาก ที่ต้องระเบิดตัวเองเมื่อสิ้นอายุไข

แต่ ซุปเปอร์โนวาก็มีหลายชนิด"ซุปเปอร์โนวา ชนิด 1 (type Ia supernovae)" ไม่ได้เป็นดาวฤกษ์เดี่ยวๆแบบดวงอาทิตย์ แต่เป็นดาวคู่ ที่มีดาวสองดวงโคจรรอบกัน เมื่อดวงหนึ่งเริ่มแก่ตัว มันจะขยายขนาด และจุดเด่นของดาวคู่คือ มันจะมีเหมือนกรอบทรงกลมครอบดาวทั้งสองดวงอยู่ (Roche Lobe) เมื่อดาวดวงขยายขนาดใหญ่ขึ้นบนเต็มกรอบ มวลสารขอมันจะต้องถ่ายเทให้กับดาวอีกดวง สำหรับซุปเปอร์โนวาชนิด 1a นั้น ดาวดวงที่กำลังจะตายได้ขยายจนเต็มกรอบแล้ว และก็มีการถ่ายมวลสารไปสู่ดาวอีกดวง ซึ่งเป็นดาวแคระขาว(white dwarf) ดังภาพวาดข้างบน (ซ้ายเป็นดาวแคระขาว)

เริ่มต้นการเปรียบเทียบ.....

ข้าเจ้าขอเปรียบ ซุปเปอร์โนวา ชนิด 1a นี้เหมือนชีวิตนักเรียนนักศึกษาที่หลงเดินทางผิด(คนอ่านบางท่านอ่านแล้วจะเปรียบเป็นชีวิตสมรส ฯลฯ ก็แล้วแต่จิตศรัทธา)

ขอเปรียบ ดาวที่กำลังแก่ตัว = พ่อแม่เพราะแก่แล้ว ขยายขนาดและมีพลังงานลดลงมีสีออกแดงๆ

ขณะที่ ดาวแคระขาว = ลูกๆหรือเยาวชนที่อยู่ในกลุ่มเสี่ยงเพราะกำลังดูสสาร(เงิน ความรัก ความหวัง)จากพ่อแม่อยู่

เมื่อสสารถูกถ่ายเทไปยังดาวแคระขาวมากขึ้นเรื่อยๆ (ทั้งเงิน ความรัก ความหวัง ประดังเข้ามา)

อุณหภูมิและความดันที่แก่นดาวแคระขาวจะสูงขึ้น (พลังงานและความกดดันสูง แต่เก็บไว้ในใจก่อนยังไม่แสดงออก)

ส่งผลให้อุณหภูมิที่ผิวดาวแคระขาวสูงตาม (เกิดผลที่แสดงออกได้เช่น เถียงพ่อแม่ ปวดหัวไมเกรน)

เมื่ออุณหภูมิทั้งดาวแคระขาวสูง ถึงระดับประมาณ 1,000,000 เคลวิน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน แบบโปรตรอน-โปรตรอนเชน (pp chain)(ความคิดที่ว่าเราสามารถอยู่ได้ด้วยตัวเองปะทุ)

เนื่องจากพลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ pp chain จะแปรผันตามกับ อุณหภูมิยกกำลัง 4 นั่นคือเมื่อุณหภูมิสูงขึ้น 2 เท่า จะทำให้เกิดพลังงานมากขึ้น 16 เท่า(เมื่อได้เงินจากพ่อแม่มาก ก็ใช้จ่ายฟุ่มเฟือย)

ดังนั้น ดาวปกติ(คนที่มีวุฒิภาวะแล้ว)จะพยายามปรับสมดุลพลังงานที่เพิ่มสูงนี้ให้ดาวสามารถคงสภาพอยู่ได้ ไม่ระเบิด โดยการขยายตัวเอง และเมื่อดาวขยายตัว อุณหภูมิก็จะลด เป็นอย่างนี้เรื่อยๆ ทำให้ดาวเป็นดาวอยู่ได้(สำหรับคนที่มีวุฒิภาวะ จะมีกลไกปรับสมดุลความเครียดของตนได้ โดยไม่ต้องฆ่าตัวตาย)

แต่นั่น เป็นกลไกของดาวปกติ ไม่ใช่ดาวแคระขาว อิเล็กตรอนในดาวแคระขาวทุกตัวล้วนเป็นอิเล็กตรอนเสื่อมทราม (electron degeneracy)

[........ขออธิบาย electron degeneracy แปปนะคะ......] ปกติธรรมชาติของอิเล็กตรอน จะต้องเป็นไปตามกฎ Pauli's exclusion principle (เหมือนกฎจารีตประเพณี) ที่กล่าวว่า "จะต้องไม่มีอิเล็กตรอนใดๆ แชร์คุณสมบัติร่วมกัน" (การรักนวลสงวนตัว รักเดียวใจเดียว การค้าประเวณีไม่พึงกระทำ ฯลฯ) แต่ในภาวะที่สุดโต่งที่มีความหนาแน่นสูง แต่อุณหภูมิจำกัด (แต่ความต้องการใช้จ่ายมีสูง ขณะที่มีเงินจำกัด) เป็นธรรมดาที่ระดับพลังงานชั้นต่ำสุดจะถูกอิเล็กตรอนจับจองหมดแล้ว ดังนั้นอิเล็กตรอนจะมีโมเมนตัมสูงมาก จนdegenerate กลายเป็นอิเล็กตรอนเสื่อมทราม (ให้เงินหนึ่งพันบาทจะขายตัวมั้ย..ไม่ ให้หนึ่งหมื่น..ไม่ ให้แสน...ไม่ ให้ล้าน.....ไม่ ให้สิบล้าน.......บางคนหวั่นไหวจนกระทำสิ่งผิด)]

สำหรับก๊าซที่ประกอบด้วยอิเล็กตรอนเสื่อมทราม จะสามารถมีอุณหภูมิสูงขึ้นได้โดยที่ก๊าซไม่ขยายตัว

ดังนั้น เมื่อดาวเป็นดาวแคระขาว ไม่ว่าอุณภูมิสูงแค่ไหน ดาวก็ไม่ขยายตัว(เมื่อปัญหาต่างๆพอกพูนขึ้นเรื่อยๆ แต่ไม่มีทางระบายออก)

ณ จุดๆหนึ่งที่ดาวมีอุณหภูมิสูงมากระดับ 10,000,000 เคลวิน จะสามารถจุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันแบบ CNO cycle ซึ่งพลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยาแปรผันตามอุณหภูมิยกกำลัง 18 !!!

ดาวจึงต้องระเบิดตัวเอง เพื่อแก้ปัญหา

.

.

จบแล้วค่ะ

นิทานเรื่องนี้สอนให้รู้ว่า โศกนาฏกรรมเกิดขึ้นกับดาวแคระขาวที่เป็นอิเล็กตรอนเสื่อมทราม เท่านั้นค่ะ

จนกว่าจะพบกันใหม่

ฟ้ารุ่ง สุรินา