biothong.files.wordpress.com€¦  · Web...

ดาวฤกษ

ววฒนาการและวฎจกรของดาวฤกษวตถประสงค1.  เพอสรางความรความเขาใจในเรองการกำาเนดของจกรวาลและสงตาง ๆ ทอยบนทองฟา 2.  เพอเปดโลกทรรศนใหม ๆ ในการเรยนรโดยมสอตาง ๆ นอกเหนอจากในหองเรยนเนอหา

- กำาเนดดาวฤกษ    ดาวฤกษเกดจากกลมฝนกาซ  สวนใหญประกอบดวยไฮโดรเจน  ทรวมตวกนจนอณหภมและความกดดนสงมากทใจกลาง  ทำาใหเกดปฏกรยาเทอรโมนวเคลยรแบบหลอมรวมตวเปลยนไฮโดรเจนเปนฮเลยม  คอปฏกรยาของระเบดไฮโดรเจนเกดเปนกอนกาซรอนขนาดใหญ  ดาวฤกษมมวลสารและขนาดทแตกตางกนขนอยกบกลมฝนกาซทรวมตวกนครงแรก

- ชวงอายของดาวฤกษ    อายของดาวฤกษ คอระยะเวลาของการเผาผลาญเชอเพลงไฮโดรเจน  เมอเชอเพลงหมดกจะเกดวาระสดทายของดาวฤกษดวงนน สและการสอง

สวางของดาวฤกษอาจบอกถงอายของดาวฤกษได  เพราะดาวฤกษเกดใหมมพลงงานมาก อณหภมสงมองเหนเปนสฟา เมอเชอเพลงไฮโดรเจนคอย ๆ ลดลงเปนลำาดบ  อณหภมจะเปลยนแปลงลดลงไปดวย  สจะเปลยนเปนสขาว สเหลอง และสแดงกอนทจะเปลยนแปลงครงสดทายทแตกตางกนขนอยกบมวลของดาวฤกษดวงนน

- วาระสดทายของดาวฤกษ    เมอดาวฤกษใชเชอเพลงไฮโดรเจนเกอบหมด ฮเลยมจะกลายเปนเชอเพลงตอไป   จะเปลยนแปลงเปนธาตอน ๆ ตอไปจนเชอเพลงหมดลง  ดาวฤกษจะเปลยนแปลงอยางรนแรงจากการขยายเปนดาวยกษแดง  วาระสดทายจะเปลยนแปลงเปนอยางไรขนอยกบมวลสารของดาวฤกษดาวนน       ดาวฤกษมวลสารนอยขนาดเลก             กลายเปน          ดาวแคระขาว       ดาวฤกษมวลสารปานกลาง                   กลายเปน          ดาวนวตรอน       ดาวฤกษมวลสารมาก                           กลายเปน          หลมดำา 

   - ดาวแคระขาว    วาระสดทายของดาวฤกษขนาดเลก  มวลสารนอย  หลงจากขยายตวเปนดาวยกษแดงแลวจะหดตวลง  ปฏกรยานวเคลยรสนสดลง  และพลงงานความรอนเดมยงมอย เรยกวา  ดาวแคระขาว จะคอย ๆ เยนตวลงทสดจะกลายเปนกอนสสารอดแนนไมมแสงสวาง  เรยกวา  ดาวแคระดำา 

   - ดาวนวตรอน    วาระสดทายของดาวฤกษขนาดกลาง  เมอดาวฤกษใชเชอเพลงจนหมด  มการเปลยนแปลง อาจระเบดออกเรยกวา  ซปเปอรโนวา  คงเหลอมวลสารขนาดเลกหดตวตอไปเรอย ๆ จนทำาใหอเลกตรอนทมประจลบอด

รวมตวกบโปรตรอนทมประจบวก กลายเปนดาวนวตรอนขนาดเลก  ดาวนวตรอนขนาดเสนผานศนยกลาง 20  กโลเมตร มมวลสารมากกวาดวงอาทตยเสยอก 

   - หลมดำา    วาระสดทายของดาวฤกษขนาดใหญมวลสารมาก  การหดตวไมหยดลงเหมอนดาวแคระขาวหรอดาวนวตรอน จะเกดเปนหลมดำาทมแรงดงดดสงมาก  แมแสงกไมสามารถเลดลอดออกมาได

- เนบวลา  กลมฝนกาซเศษซากของดาวฤกษ    เนบวลา  มาจากภาษาลาตน  หมายถง  เมฆ เปนกลมฝาขาวคลายเมฆบนฟา  คอกลมฝนกาซขนาดใหญทอาจเกดจากการระเบดของดาวฤกษทเรยกวา  มหานวดารา สาดกระจายเศษซากของดาวฤกษออกมา  เชน  เนบวลาปในกลมดาววว  เนบวลา อาจเปนแหลงกำาเนดของดาวฤกษ  โดยกลมฝนกาซหดตวจนอณหภมและความกดดนสงมากเกดดาวฤกษดวงใหมเกดขน

- ประเภทดาวฤกษ    เมอนำาสของสเปกตรมของดาวฤกษมาวดประเภท  สามารถแบงประเภทดาวฤกษตามสและอณหภมซงมความสมพนธกนได 11 

ประเภท  คอ  W,O,B,A,F,G,K,M,R,N,S  โดยดาวฤกษชด W,O,R,N,S  มจำานวนนอยมาก  ดาวบนทองฟาสวนใหญจดอยในพวก B ถง M โดยเรยงจากอณหภมผวสงมาก  ดาวฤกษสฟาไปจนถงอณหภมทตำาลงเปนดาวยกษแดง  เชน      ดาวไรเจล (ในกลมดาวเตา , ดาวนายพราน) สฟา                         อยในกลม        B      ดวงอาทตย  สเหลอง                                                                 อยในกลม        G      ดาวอลดบาเรน (ในกลมดาววว)                                                  อยในกลม         K      ดาวปารชาต หรอ แอนทาเรส (ในกลมดาวแมงปอง)                    อยในกลม         M

- กลมดาวฤกษทนาสนใจในรอบป    กลมดาวเดนชวงเดอน  ธนวาคม – กมภาพนธ       -  เตา , นายพราน       -  สนขใหญ , ดาวซรอส       -  กระจกดาวลกไก       -  วว    กลมดาวเดนชวงเดอน  มนาคม – พฤษภาคม       -  สงโต       -  จระเข , หมใหญ       -  คนค    กลมดาวเดนชวงเดอน  มถนายน – สงหาคม        -  แมงปอง       -  คนเลยงสตว , ดาวดวงแกว       -  หญงราว , ดาวรวงขาว    กลมดาวเดนชวงเดอน  กนยายน – พฤศจกายน        -  สามเหลยมฤดรอน 

      -  มาปก       -  คางคาว , ราชนแคสสโอเปย

กำาเนดดาวฤกษเนบวลา

        ดวงดาวเกดจากการรวมตวของกาซและฝนในอวกาศ (Interstellar medium) มวลจะมแรงดงดดซงกนและกน ตาม กฎความโนมถวงแหงเอกภพ“ ” (The Law of Universal) ของนวตนทมสตรวา F = G (m1m2/r2) เมอกลมกาซและฝนรวมตวกนในอวกาศ เรยกวา เนบวลา“ ” (Nebula)หรอ หมอกเพลง เนบวลาเปนก“ ”ลมกาซขนาดใหญหลายปแสง แตเบาบางมาก องคประกอบสวนใหญเปนไฮโดรเจน ซงเปนธาตตงตนของทกสรรพสงในจกรวาล         เนบวลามอณหภมตำา เนองจากไมมแหลงกำาเนดความรอน ในบรเวณทกาซมความหนาแนนสง อะตอมจะยดตดกนเปนโมเลกล ทำาใหเกดแรงโนมถวงดดกาซจากบรเวณโดยรอบมารวมกนอก ณ จดนอณหภมภายในเนบวลาประมาณ 10 K เมอมวลเพมขน พลงงานศกยโนมถวงของแตละโมเลกลทตกเขามายงศนยกลางของกลมกาซ เปลยนรปเปนพลงงานความรอน แผรงสอนฟราเรดออกมา         เมอกลมกาซมความหนาแนนสงขน ความรอนภายในไมสามารถแผออกมาได อณหภมภายในแกนกลางจะสงขนอยางรวดเรว มวลของกาซทมแรงโนมถวงสงสามารถเอาชนะแรงดนซงเกดจากการขยายตวของกาซรอน กลมกาซจงยบตวเขาสศนยกลางกำาเนดเปนดาวฤกษ เมอดาวสเปกตรม O ทเกดใหมแผรงสอลตราไวโอเลตออกมา กลมกาซเหลานจะดดกลนพลงงานไวแลวแผรงสในชวงคลน H-alpha ออกมา เราจงมองเหนเปน เนบวลาสวาง“ ” (Diffuse Nebula) สแดง ไดแก เนบวลาสวางใหญในกลมดาวนายพราน (ภาพท 1 ก) เราจะเหนไดวา ใจกลางของเนบวลาสวาง มกมดาวเกดใหมอยภายในหลายรอยดวง

                            ก เนบวลาสวางในกลมดาวนายพราน                               ข เนบวลาสะทอนแสงในกระจดดาวลกไก

ค เนบวลามดรปหวมากลมดาวนายพรานภาพท 1 เนบวลาประเภทตางๆ

        เนองจากกลมกาซและฝนในเนบวลามอยหนาแนน บางครงอนภาคขนาดใหญกจะเปนสงกดขวางการแผรงส ทำาใหเกดการกระเจงของแสง (Scattering) ปรากฏเปนเนบวลาสฟา เชนเดยวกบสของทองฟาบนโลกของเรา เราเรยกเนบวลาประเภทนวา เนบวลาสะทอน“แสง” (Reflection Nebula) ตวอยางเชน เนบวลาในกระจกดาวลกไก (ภาพท 1 ข) เนบวลาทรฟดในกลมดาวคนยงธน อยางไรกตามภายในเนบวลา บางสวนกยงมกลมกาซซงมอณหภมตำากวา แผรงสอนฟราเรดซงมองไมเหน มนจะบงเนบวลาสวางซงอยดานหลง เราเรยกเนบวลาเหลานวา เนบวลามด“ ” (Dark Nebula) เชน เนบวลารปหวมา

ในกลมดาวนายพราน (ภาพท 1 ค)

ภาพท 2 โปรโตสตารซอนตวอยในกลมกาซภายในเนบวลานกอนทร

โปรโตสตาร

        เหตเกดในเนบวลา (ภาพท 2) เมอมวลของกลมกาซรวมตวกนมากขนจนแรงโนมถวงมาก พอทจะเอาชนะแรงดนซงเกดจากการขยายตวของกาซรอน กลมกาซจะยบตวลงอยางตอเนองและหมนรอบตวตามกฎอนรกษโมเมนตมเชงมม (Angular Momentum) เปนจานรวมมวล แกนกลางของกลมกาซเรยกวา โปรโตสตาร“ ” (Protostar) เมอแกนกลางของโปรโตสตารมอณหภมสงถงระดบลานเคลวน โปรโตสตารจะปลอยอนภาคพลงงานสงคลายลมสรยะเรยกวา “Protostellar Wind”เมอโปรโตสตารยบตวตอไป กระแสอนภาคพลงงานสงจะมความรนแรงมาก จนปรากฏเปนลำาพงขนจากรวมมวลในแนวแกนหมนรอบตวเองของโปรโตสตาร (ภาพท 3)

ภาพท 3 โปรโตสตาร

        การยบตวของโปรโตสตารดำาเนนตอไป จนกระทงแกนของโปรโตสตารมอณหภมสงถง 10 ลานเคลวน ปฏกรยานวเคลยรฟวชนจดตวเอง ไฮโดรเจนหลอมรวมเปนฮเลยม กาซทแกนกลางรอนจนมความดนสงพอทจะตานทานแรงโนมถวงของดาว การยบตวของดาวยตลง ความสมดลระหวางแรงโนมถวงและแรงดนของกาซรอน รกษาขนาดของดาวใหคงรปรางทรงกลม ณ จดนเราถอวา ดาวฤกษ ไดถอกำาเนดขนแลว “ ”ตลอดชวงชวตของดาวจะมกลไกอตโนมตควบคมปฏกรยาฟวชนภายในแกนดาว หากอตราการเกดปฏกรยาฟวชนสงเกนไป กาซรอนทแกนกลางจะดนดาวใหขยายตวออก ทำาใหอณภมลดลง และอตราการเกดฟวชนกจะลดลงดวย ในทางกลบกนหากอตราการเกดฟวชนตำาเกนไป กาซทแกนกลางเยนตวลง เนอสารของดาวจะยบตวกดทบทำาใหอณหภมกลบสงขน เพมอตราการเกดฟวชนคนสระดบปกต ขนาดของดาวฤกษจะยบพองเลกนอยตลอดเวลา ตามกลไกการควบคมโดยธรรมชาต

ภาพท 4 แผนภาพ H-R แสดงววฒนาการของกำาเนดดาว

        โปรโตสตารทมวลตงตนเทากบดวงอาทตย เมอจดนวเคลยรฟวชนจะเกดเปนดาว G สเหลอง โปรโตสตารทมมวลมากกวาสองเทาของดวงอาทตยขนไป จะเกดเปนดาว O ดาว B หรอดาว A สขาวออกนำาเงน สวนโปรโตสตารทมมวลนอยกวาดวงอาทตยจะเกดเปนดาว K หรอดาว M ซงมสสมแดง ดแผนภาพ H-R ในภาพท 4 ประกอบ        อยางไรกตาม โปรโตสตารไมทกดวงทจะประสบความสำาเรจในการจดฟวชนเปนดาวฤกษ กลมกาซทมมวลนอยกวาดวงอาทตย 0.08 เทา มวลไมมากพอทจะสรางแรงกดดนใหอณหภมสงพอทจะจดฟวชน โปรโตสตารจงยบตวลงกลายเปนดาวแคระหนำาตาล (Brown Dwarf) ซงมลกษณะคลายดาวพฤหสบด ในทางกลบกนกลมกาซทมมวลมากกวาดวงอาทตย 100 เทา อณหภมทเกดขนจากแรงกดดนจะมอณหภมสงมากเกนไป จนอตราการเกดปฏกรยานวเคลยรฟวชนสงเกนกวาจะรกษาสมดลไวได ดาวจะระเบดในทนท ดงนนดาวฤกษทกดวงจงมมวลอยระหวาง 0.08 ถง 100 เทา ของดวงอาทตย

กระจกดาวเปด

        ดาวฤกษมไดเกดขนทละดวงโดดๆ เนบวลาเปรยบเสมอนรงของดาว กลมกาซขนาดหลายปแสงใหกำาเนดดาวจำานวนหลายรอยดวง ในระยะเวลาไลเลยกน หลงจากดาวเกดปฏกรยานวเคลยรฟวชนแลว ลมดารา (Stellar Winds) ซงเปนกระแสอนภาคพลงงานสงลกษณะคลายลมสรยะ พดกวาดกาซในเนบวลาใหสลายตวไป เผยใหเหนดวงดาวนบรอยทอยภายในเรยกวา กระจกดาวเปด“ ”(Open Cluster) เราจะพบวา ใจกลางของเนบวลาทกชนดจะมกระจกดาวเปดอยภายในเสมอ เชน เนบวลานายพราน และหากเราถายรปกระจกดาวลกไกซงถอกำาเนดมาไดหนงรอยลานปแลว (ภาพท1 ข) กจะเหนกลมกาซจางๆ หอหมดาวแตละดวง แตกระจกดาวทมอายแกกวานน เชน กระจกดาวหนาวว (Hyades) ซงเรยงตวเปนรปตว V ในกลมดาววว กจะไมมเนบวลาปรากฏใหเหนแลว ดงภาพท 5

ภาพท 5 กระจกดาวหนาวว

        ชวตของดาวเฉกเชนชวตของคน แมวาจะเปนพนองคลานตามกนมา แตละคนกมวถชวตเปนของตวเอง ดวงอาทตยของเราถอกำาเนดพรอมๆ กบกระจดดาวรวมเนบวลาหลายรอยดวง แตเมอกาลเวลาผาน

ไป 4,600 ลานป ดาวแตละดวงกแยกยายกนโคจรไปตามกาแลกซทางชางเผอก บางดวงทมมวลมากเผาผลาญเชอเพลงอยางรวดเรวกแตกดบสญไปแลว ดวงอาทตยของเราโคจรรอบทางชางเผอกมาแลวไมนอยกวา 15 รอบ

ทางชางเผอก        กาแลกซ (Galaxy) หรอ ดาราจกร หมายถง อาณาจกรของดาว กาแลกซหนงๆ ประกอบดวยแกส ฝน และดาวฤกษและดาวเคราะหหลายแสนลานดวง  กาแลกซมขนาดประมาณหมนลานถงแสนลานปแสง กาแลกซของเราชอ “ทางชางเผอก” (The Milky Way Galaxy) ทมชอเชนนเปนเพราะ คนไทยถอวากษตรยเปนเทวดาซงอวตารมาจากสรวงสวรรค ชางเผอกเปนสตวคบญบารมของกษตรย ทางชางเผอกจงปรากฎอยบนทองฟาซงเปนทอยของเทวดาและนางฟา  สวนชาวตะวนตกกมตำานานเกยวกบเทพเจาเชนกน จงมองเหนเปนทางนำานมไหลพาดผานทองฟา ปจจบนเราอนมานวา กาแลกซทางชางเผอกมขนาดประมาณหนงแสนปแสง เนองจากโลกของเราอยภายในทางชางเผอก จงมองเหนทางชางเผอกเปนทางสวางพาดผานทองฟาเปนฝาสขาวดงภาพท 1  การศกษาโครงสรางของทางชางเผอก จำาเปนตองศกษาจากภายในออกมา จงทำาใหมองเหนภาพรวมไดยาก ดงนนการศกษากาแลกซอนๆ ซงอยภายนอก จงชวยใหเราเขาใจกาแลกซของตวเองมากขน

ภาพท 1 ทางชางเผอก

        แตโบราณกาลมนษยเขาใจวา ทางชางเผอกเปนปรากฏการณภายในบรรยากาศโลกเชนเดยวกบเมฆ หมอก และรงกนนำา จนกระทงครสตศตวรรษท 18 ไดมการสรางกลองโทรทรรศนขนาดใหญจงทราบวา ทางชางเผอกประกอบดวยดวงดาวจำานวนมากมายมหาศาล  เซอรวลเลยม เฮอรเชล ( Sir William Herschel)  นกดาราศาสตรชาวองกฤษ ผคนพบดาวยเรนส ไดทำาการสำารวจความหนาแนนของดาวบนทองฟาและวาดภาพวา ดวงอาทตยอยตรงใจกลางของทางชางเผอก ดงตำาแหนงสามเหลยมในภาพท 2

ภาพท 2 ภาพวาดทางชางเผอกของเฮอรเชล

         หนงศตวรรษตอมา ฮารโลว แชพลย ( Harlow Shapley)  ทำาการวดระยะทางของ กระจกดาวทรงกลมซงหอหมกาแลกซ โดยใชความสมพนธคาบ - กำาลงสองสวางของดาวแปรแสงแบบ   RR Lyrae  ทอยในกระจกดาวทรงกลมทงหลาย เขาพบวากระจกดาวเหลานอยหางไปจากโลกนบหมนปแสง กระจายตวอยรอบลอมสวนปองของกาแลกซ ดงนนดวงอาทตยไมนาจะอยตรงใจกลางของทางชางเผอก แตอยทระยะหาง 3 ใน 5 ของรศมกาแลกซ ดงแสดงในภาพท 3

ภาพท 3 โครงสรางของกาแลกซทางชางเผอก

        กาแลกซทางชางเผอก เปนกาแลกซแบบกงหน มดาวฤกษประมาณแสนลานดวง มมวลรวมประมาณ 9 หมนลานเทาของมวลดวงอาทตย แบงเปน 3 สวน ดงน

จาน (Disk) ประกอบดวยแขนของกาแลกซ มขนาดเสนผานศนยกลางประมาณ 100,000 ปแสง ความหนา 1,000 – 2,000 ปแสง มดาวฤกษประมาณ 400,000 ลานดวง องคประกอบหลกเปนฝน แกสและประชากรดาวประเภทหนง (Population I) ซงมสเปคตรมของโลหะอยมาก

สวนโปง (Bulge) คอบรเวณใจกลางของกาแลกซ มขนาดประมาณ 6,000 ปแสง มฝนและแกสเพยงเลกนอย องคประกอบหลกเปนประชากรดาวประเภทหนงทเกาแก และ

ประชากรดาวประเภทสอง (Population II) ซงเปนดาวเกาแกแตมโลหะเพยงเลกนอย

เฮโล (Halo) อยลอมรอบสวนโปงของกาแลกซ มองคประกอบหลกเปน “กระจกดาวทรงกลม”(Global Cluster) ดงในภาพท 4 อยเปนจำานวนมาก กระจกดาวทรงกลมแตละกระจกประกอบดวยดาวฤกษนบลานดวง ซงลวนเปนประชากรดาวประเภทสองซงมอายมาก นกดาราศาสตรสนนษฐานวา กระจกดาวทรงกลมเปนโครงสรางเกาแกของกาแลกซ โคจรขนลงผานสวนโปงของกาแลกซ

ภาพท 4 กระจกดาวทรงกลม

                การศกษาทางชางเผอกทำาจากดานในออกไป จงยากทจะเขาใจภาพรวมวา กาแลกซของเรามรปรางหนาตาอยางไร นอกจากนนระนาบของทางชางเผอกยงหนาแนนไปดวยดาว ฝน และแกส เปนอปสรรคกดขวางการสงเกตการณวา อกดานหนงของกาแลกซเปนอยางไร อปกรณทใชศกษาโครงสรางของกาแลกซไดดทสดกคอ กลองโทรทรรศนอนฟราเรด (ภาพท 5) เนองจากเปนคลนยาวซงสามารถเดนทางผานกลมแกสและฝนได

ภาพท 5 ภาพถายอนฟราเรดของกาแลกซทางชางเผอก

        ปจจบนเชอกนวา ดวงอาทตยอยหางจากศนยกลางของกาแลกซประมาณ 30,000 ปแสง และหมนรอบศนยกลางไปตามแขนนายพราน ดวยความเรว 220 กโลเมตรตอวนาท หนงรอบใชเวลา 240 ลานป ดวงอาทตยมอาย 4,600 ลานป จงโคจรรอบกาแลกซมาแลวเกอบ 20 รอบ นกดาราศาสตรใชกฎเคปเลอรขอท 3 คำานวณหามวลรวมของทางชางเผอกภายในวงโคจรของดวงอาทตยได 9 x 1010 เทาของดวงอาทตย จากนนทำาการตรวจวดมวลของกาแลกซดานนอกของวงโคจรดวงอาทตยเพมเตม โดยใชกลองโทรทรรศนวทยพบวา มวลทงหมดของกาแลกซทางชางเผอกควรจะเปน 7.75 x 1011 เทาของดวงอาทตย ในจำานวนนเปนดาวฤกษ ดาวเคราะห แกส และฝน ทสงเกตไดโดยตรงดวยแสงเพยง 10% ฉะนนมวลสารสวนใหญของกาแลกซอก 90% เปนสงทไมสามารถมองเหนไดซงอาจจะเปนหลมดำาขนาดเลก ดาวทเยนมาก หรออนภาคขนาดเลกจำานวนมาก นกดาราศาสตรจงเรยกวตถเหลานโดยรวมวา “สสารมด” (Dark Matter)         ภาพท 6 อธบายวาแขนกงหนของกาแลกซทางชางเผอกประกอบดวยฝน แกส และดาวอายนอยอณหภมสง สเปกตรม O และ B ซงทำาใหมองดสวางเปนสนำาเงนกวาบรเวณโดยรอบ แขนกงหนทำาหนาทเหมอนไมกวาด ปดรวบรวมดาว ฝน และแกสไวดวยกน ทำาใหเกดคลนความหนาแนน กระตนใหเกดการกอตวของดาวดวงใหม ดงทแสดงในภาพท 6

ภาพท 6 การเคลอนทของแขนกงหนของกาแลกซ

กาแลกซเพอนบาน        กาแลกซไมไดอยกระจายทวไปเทาๆ กนในจกรวาล หากแตอยรวมกนเปนกลมหรอเปนกระจก  นกดาราศาสตรเรยกกลมของทางชางเผอกและกาแลกซเพอนบานวา กลมทองถน (Local Group) ซงมขนาดประมาณ 4 ลานปแสง ดงภาพท 1

ภาพท 1 กลมทองถน

        ทางชางเผอกเปนกาแลกซขนาดปานกลาง มกาแลกซบรวารขนาดเลก ไดแก เมฆแมกเจลแลนใหญ เมฆแมกเจลแลนเลก ดงภาพท 2 และกาแลกซแคระอกจำานวนหนง   ในตนครสตศตวรรษท 16  เฟอรดนานด แมกเจลแลน ( Ferdinand Magellan)  นกสำารวจชาวโปรตเกส ไดลองเรอลงมายงตอนใตของมหาสมทรแอตแลนตกและมหาสมทรแปซฟก ไดสงเกตวา ใกลขวฟาใตมเมฆขาว 2 แหง ซงมลกษณะคลายทางชางเผอกแตมขนาดเลกกวามาก จงตงชอวา เมฆแมกเจนแลนใหญ (Large Magellenic Cloud) และ เมฆแมกเจนแลนเลก (Small Magellenic Cloud)  ปจจบนเปนททราบกนดวา เมฆแมกเจลแลนทงสองคอกาแลกซไรรปทรง ขนาดเลก ซงเปนบรวารของกาแลกซทางชางเผอก  เมฆแมกเจลแลนใหญมขนาดประมาณ 17,000 ปแสง อยหางจากกาแลกซทางชางเผอก 160,000 ปแสง   เมฆแมกเจลแลนเลกมขนาดประมาณ 7,500 ปแสง อยหางจากกาแลกซทางชางเผอก 200,000 ปแสง

ภาพท 2 ทางชางเผอก (ซาย) เมฆแมกเจลแลนใหญ (ขวาบน) เมฆแมกเจลแลนเลก (ขวาลาง) 

ทมา: European Southern Observatory

          กาแลกซแอนโดรมดา (M31 Andromeda Galaxy) เปนกาแลกซเพอนบานซงมขนาดใหญกวากาแลกซทางชางเผอกเลกนอย   ซงอยหางออกไป 2.9 ลานปแสง  สามารถมองเหนไดดวยตาเปลาในตำาแหนงของกลมดาวแอนโดรมดา โดยมโชตมาตรปรากฎ 3.4    M31 เปนกาแลกซกงหนขนาดใหญซงมกาแลกซบรวารคอ M32 และ M110 ดงทแสดงในภาพท 3  นกดาราศาสตรพบกวากาแลกซแอนโดรมดาและกาแลกซทางชางเผอกกำาลงเคลอนทเขาหากน และจะปะทะกนในอกประมาณ 3 - 5 พนลานปขางหนา

ภาพท 2 M31 กาแลกซแอนโดรมดา, M32 (จดสวางดานบน) และ M110 (ฝาสวางดานลาง)

        นอกจากนนยงมกาแลกซกงหนขนาดใหญอกแหงหนง คอ กาแลกซดมลอ (M33 Pinwheel Galaxy) อยหางจากโลกประมาณ 3 ลานปแสง  โชตมาตรปรากฎ 5.7  สามารถใชกลองโทรทรรศนขนาดเลกสองดไดในตำาแหนงของกลมดาวสามเหลยม (Triangulum)  หากสงเกตดในภาพท 3 จะเหนวา แขนกงหนของกาแลกซมทงเนบวลาสวางสแดง เนบวลาสะทอนแสงสฟา ซงลวนเปนแหลงกำาเนดของดาวฤกษทงสน นกดาราศาสตรจงตงขอสงเกตวา กาแลกซรปกงหนเปรยบเสมอนโรงงานผลตดาว  เปนกาแลกซทมอายนอยและเตมไปดวยประชากรดาวเกดใหม

ภาพท 3 กาแลกซดมลอ (M33 Pinwheel Galaxy)

การวดระยะทางดวยดาวแปรแสง        เราไมสามารถวดระยะทางของกาแลกซโดยใชวธแพรลแลกซ เนองจากกาแลกซอยหางจากโลกมาจนไมสามารถสงเกตมมแพรลแลกซได (วธแพรลแลกซใชกบดาวทอยหางไมเกน 100 พารเซก) นกดาราศาสตรทำาการวดระยะทางของกาแลกซ โดยใชการเปรยบเทยบกำาลงสองสวางของดาวแปรแสงแบบเซฟด (Cepheid) และดาวแปรแสงแบบอารอารไลแร (RR Lyrae) เนองจากดาวแปรแสงทงสองชนดมสมบตเฉพาะตว ซงสามารถนำามาเปรยบเทยบกำาลงสองสวางได โดยใชหลกการเปรยบเทยบระยะทางกบกำาลงสองสวางของเทยนไข ยกตวอยางเชน เทยนไขเลมหนงมกำาลงสองสวางมาตราฐาน 1 แรงเทยน ถาเราอยหางจากเทยนไขเพมขน 2 เทา กำาลงสองสวางของเทยนไขกจะลดลง 4 เทาเปนตน หากเทยนไขมกำาลงสองสวางลดลงกเทา เรากสามารถคำานวณระยะทางของเทยนไขได โดยใชกฏระยะทางผกผนยกกำาลงสอง

ภาพท 1 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาบการแปรแสงและกำาลงสองสวาง

        ดาวแปรแสงแบบเซฟด และ RR Lyrae เปนดาวทมคาบการเปลยนแปลงความสวางทแนนอน เนองจากกลไกของแรงโนมถวงและแรงดนของแกสภายในดาว  นกดาราศาสตรพยายามใชกลองโทรทรรศนขนาดใหญคนหาดาวแปรแสงแบบเซฟดในกาแลกซ และดาวแปรแสงแบบ RR Lyrae ในกระจกดาวทรงกลม เพอนำาคาโชตมาตรมาเปรยบเทยบเพอคำานวณหาระยะทาง โดยใชสตร m - M = 5 log d - 5 ดงตวอยางดานลาง

              m – M = 5 log d – 5

           โดยท     m = โชตมาตรปรากฏ                       M = โชตมาตรสมบรณ

                        d = ระยะหางระหวางโลกกบดาว มหนวยเปน พารเซก

ตวอยางท 1 : นกดาราศาสตรสงเกตดาวแปรแสงแบบเซฟดในกาแลกซแหงหนง มคาบการแปรแสง 34 วน และมโชตมาตรปรากฎ +23.0  นกดาราศาสตรมบนทกในประวตฐานขอมลวา ดาวแปรแสงทมสมบตเชนนทเคยพบมโชตมาตรสมบรณ -5.65  ดงนนจงนำาคาโชตมาตรทงสองมาแทนคาในสตรหาระยะทางของกาแลกซ ไดดงน        m - M = 5 log d - 5

ดงนน        d = 10(m - M + 5)/5 พารเซก           = 10(23 - -5.65 + 5)/5 พารเซก

           = 106.73 พารเซก

           = 5.4 ลานพารเซก

หมายเหต: การวดระยะทางดวยดาวแปรแสงใชไดกบวตถทมระยะหางไมเกน 50 ลานพารเซก หากกาแลกซอยไกลกวาน ดาวแปรแสงจะมขนาดเลกและมความสวางนอยเกนไปจนไมสามารถตรวจวดได  การหาระยะทางของกาแลกซทอยไกลกวานจะใชความสวางของซเปอรโนวาเปนตวเปรยบเทยบแทน

1 ปแสง = 9.5*1015 เมตร