ถ้าหากว่าเราได้มีโอกาสที่จะแหงนหน้ามองดูท้องฟ้าในยามค่ำคืน โดยมีเงื่อนไขคืน ๆ นั้นก็เป็นที่ท้องฟ้าเปิด รวมถึงไม่มีแสงไฟรบกวนมากจนเกินไป (ซึ่งเป็นเรื่องยากสำหรับคนในเมือง) เราก็จะพบกับดวงดาวมากมายที่สว่างไสวอยู่ทั่วท้องฟ้า ถ้าหากจะนับแล้ว แม้เราจะใช้เวลาทั้งคืนก็ต้องไม่พอเป็นแน่แท้ แต่คุณเคยสงสัยกันบ้างหรือเปล่านะ ว่าดวงดาวเหล่านั้นหน้าตาเป็นอย่างไร เหมือนกันทั้งหมด หรือแตกต่างคละ ๆ กันไป ถ้าเทียบกับการไปสวนสัตว์แล้ว เราก็อาจจะเห็นสัตว์ต่าง ๆ มากมาย ทั้งที่ยังเป็นรุ่นลูกตัว เล็ก ๆ หรือ หรือรุ่นพ่อแม่ตัวใหญ่ ๆ ในทำนองเดียวกันดวงดาวที่สว่างไสวนท้องฟ้าในยามค่ำคืนเหล่านั้นก็ล้วนมีอายุ และวัยที่แตกต่างกันครับ และนั่นคือสิ่งที่เราจะพูดถึงกันในบทความนี้ ซึ่งก็คือแผนภาพวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ หรือมีชื่อเรียกว่า “แผนภาพของแฮร์ทสชปรุง-รัสเซลล์”

ภาพแสดงแผนภาพของแฮร์ทสชปรุง-รัสเซลล์
ที่มา http://www.lesa.biz/astronomy/star-properties/hr-diagram, LESA

          แผนภาพของแฮร์ทสชปรุง-รัสเซลล์ (Hertzsprung-Russell diagram) หรือเรียกย่อ ๆ ว่าแผนภาพ H-R (H-R Diagram) แผนภาพนี้เป็นแผนภาพที่เกิดขึ้นในช่วงปีค.ศ.ที่ 1910 โดย เอ็จนา แฮรท์สชปรุง (Ejnar Hertzsprung) นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก และเฮนรี นอริส รัสเซลล์ (Henry Norris Russell) นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน โดนแผนภาพนี้จะประกอบไปด้วยข้อมูลทางกายภาพต่าง ๆ ของดาวฤกษ์ได้แก่ อุณหภูมิ (ใช้หน่วยเป็นเคลวิน) และกำลังส่งสว่าง หรือ สี (ประเภทของสเปกตรัม) และโชติมาตรสัมบูรณ์ (คือความสว่างของดาวดวงนั้น ๆ หากเราสมมติเราวัดความสว่างของดาวจากระยะเท่า ๆ กัน และยิ่งเลขมีค่าน้อยยิ่งสว่างมาก) ซึ่งนอกจากจะมีปริมาณในแกนทั้ง 4 แล้ว ยังมีประมาณในแกนเฉียงอีกด้วย ซึ่งปริมาณในแกนเฉียงนั้นจะบ่งบอกถึงรัศมีของดาวฤกษ์ดวงนั้น ๆ เทียบกับดวงอาทิตย์  โดยเพิ่มสเกลที่ละ 10 เท่า จาก 0.001 เท่า ไปจนถึง 1000 เท่า

         แผนภาพ H-R แสดงให้เห็นถึงการกระจายตัวของดาวฤกษ์ชนิดต่าง ๆ เป็นกลุ่ม ๆ ซึ่งขึ้นอยู่กับมวลเริ่มต้น (initial mass) ของพวกมัน ที่จะส่งผลให้ดาวฤกษ์พวกนั้นมีวิวัฒนาการที่แตกต่างกันออกไป โดยประชากรของดาวฤกษ์ส่วนมากจะมีวิวัฒนาการที่เป็นไปตาม “ลำดับหลัก” (Main sequence) ซึ่งเริ่มตั้งแต่ด้านบนซ้ายของแผนภาพ (อุณหภูมิสูงและสว่างมาก) ไล่ไปจนถึงด้านขวาล่างของแผนภาพ (อุณหภูมิต่ำและสว่างน้อย) รวมไปถึง “ดาวยักษ์” (Giants) กับ “ดาวยักษ์ใหญ่” (Supergiants) ที่อยู่ด้านบนขวาของลำดับหลัก และ “ดาวแคระ” (Dwarfs) ที่อยู่ด้านล่างซ้ายของลำดับหลักด้วย

         สำหรับรูปแบบวิวัฒนาการหลัก ๆ ของแผนภาพ H-R ก็คือ

1. ลำดับหลัก (Main sequence) ที่ครอบคลุมตลอดทั้งแผนภาพ ซึ่งสังเกตได้ว่าดาวในลำดับหลักนี้จะมีรัศมีอยู่ที่ประมาณ 1 เท่าของดวงอาทิตย์เกือบตลอดอายุขัย และดาวกลุ่มนี้ยังทำการเผา (นิวเคลียร์ฟิวชัน) อะตอมไฮโดรเจนเป็นอะตอมฮีเลี่ยมอยู่เกือบตลอดทั้งอายุขัยของมันอีกเช่นกัน

2. ดาวยักษ์แดง (Red giants) เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่เหนือลำดับหลักในแผนภาพ ดาวพวกนี้มีอุณหภูมิพื้นผิวที่ต่ำ แต่กลับมีความส่องสว่างที่สูงมาก ซึ่งตามกฎของสเตฟานโบลท์สมานน์ (กฎการแผ่รังสีของวัตถุดำ) บ่งบอกว่าดาวฤกษ์พวกนี้จะต้องมีรัศมีที่ใหญ่มาก และการที่ดาวฤกษ์จะเข้ามาอยู่ในวิวัฒนาการแบบนี้ก็ต่อเมื่อดาวฤกษ์ดวงนั้น ๆ เผาอะตอมไฮโดรเจนเป็นอะตอมฮีเลี่ยมส่วนใหญ่ไปแล้ว จึงทำการเผาอะตอมฮีเลี่ยมในตัวเป็นอะตอมธาตุหนักอื่น ๆ ต่อไป

3. ดาวแคระขาว (White dwarfs) คือช่วงสุดท้ายของวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยหรือมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ของเรา ดาวฤกษ์เหล่านี้จะมีอุณหภูมิที่สูงมากแต่มีขนาดเล็กและมีกำลังส่องสว่างที่น้อย

          มาถึงตรงนี้ก็อยากสรุปให้ทราบกันว่า ดวงอาทิตย์ของเราจัดอยู่ในดาวฤกษ์ลำดับหลัก มีสีเหลืองและมีอุณหภูมิอยู่ที่ประมาณ 5,400-5,800 K

แหล่งที่มา

LESA. H-R Diagram. สืบค้นเมื่อ 7 มิถุนายน 2563, จาก: http://www.lesa.biz/astronomy/star-properties/hr-diagram

Study Astronomy Online at Swinburne University. Hertzsprung-Russell Diagram. Retrieved June 7, 2020, From: https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/H/Hertzsprung-Russell+Diagram

The Editors of Encyclopaedia Britannica. (Mar 29, 2007). Hertzsprung–Russell diagram. Retrieved June 7, 2020, From: https://www.britannica.com/science/Hertzsprung-Russell-diagram