ดาว

ดาวเป็นวัตถุทางดาราศาสตร์ประกอบการส่องสว่างลูกกลมของพลาสม่าจัดขึ้นร่วมกันโดยตัวของมันเองแรงโน้มถ่วง ดาวที่ใกล้ที่สุดเพื่อโลกคือดวงอาทิตย์ ดวงดาวอื่น ๆ อีกมากมายสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในเวลากลางคืนแต่เนื่องจากระยะทางอันยิ่งใหญ่จากโลกพวกมันจึงปรากฏเป็นจุดคงที่ของแสงบนท้องฟ้า ดาวฤกษ์ที่โดดเด่นที่สุดถูกจัดกลุ่มเป็นกลุ่มดาวและดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดหลายดวงมีชื่อที่เหมาะสม นักดาราศาสตร์ได้ประกอบแคตตาล็อกดาวระบุว่าดาวที่รู้จักกันและให้ได้มาตรฐานการกำหนดเป็นตัวเอก จักรวาลมีประมาณ10 22ถึง10 24ดาว แต่ส่วนใหญ่จะมองไม่เห็นได้ด้วยตาเปล่าจากโลกรวมทั้งดาวของแต่ละบุคคลทั้งหมดที่อยู่นอกของเรากาแลคซีที่ทางช้างเผือก

ชีวิตของดาวดวงหนึ่งเริ่มต้นด้วยการล่มสลายด้วยแรงโน้มถ่วงของเนบิวลาที่เป็นก๊าซซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนเป็นหลักพร้อมกับฮีเลียมและปริมาณธาตุที่หนักกว่า มวลรวมของดาวเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดของวิวัฒนาการและชะตากรรมในที่สุด สำหรับส่วนใหญ่ของชีวิตที่ใช้งานของมันเป็นดาวส่องเนื่องจากฟิวชั่นแสนสาหัสของไฮโดรเจนลงไปในก๊าซฮีเลียมในหลักของการปล่อยพลังงานที่ลัดเลาะดาวตกแต่งภายในแล้วradiatesเข้าไปในพื้นที่รอบนอก ในตอนท้ายของอายุการใช้งานของดาวที่หลักของมันจะกลายเป็นเศษเล็กเศษน้อยตัวเอกคือดาวแคระขาวเป็นดาวนิวตรอนหรือถ้ามันเป็นขนาดใหญ่พอเป็นหลุมดำ

องค์ประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเกือบทั้งหมดที่มีน้ำหนักมากกว่าลิเธียมถูกสร้างขึ้นโดยการสังเคราะห์นิวคลีโอซินของดาวฤกษ์ในดวงดาวหรือเศษของมัน วัสดุที่เสริมแต่งทางเคมีจะถูกส่งกลับไปยังตัวกลางระหว่างดวงดาวโดยการสูญเสียมวลของดาวฤกษ์หรือการระเบิดของซูเปอร์โนวาแล้วนำกลับมาใช้ใหม่เป็นดาวดวงใหม่ นักดาราศาสตร์สามารถตรวจสอบคุณสมบัติของดาวฤกษ์มวลรวมอายุโลหะ (องค์ประกอบทางเคมี), แปรปรวน , ระยะทางและการเคลื่อนไหวผ่านพื้นที่โดยการดำเนินการสังเกตของดาวที่สว่างชัดเจน , คลื่นความถี่และการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งบนท้องฟ้าเมื่อเวลาผ่านไป

ดาวสามารถสร้างระบบการโคจรกับวัตถุทางดาราศาสตร์อื่น ๆ เช่นในกรณีของระบบดาวเคราะห์และระบบดาวที่มีสองหรือเพิ่มเติมดาว เมื่อดาวสองดวงดังกล่าวมีวงโคจรที่ค่อนข้างใกล้กันปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อวิวัฒนาการของพวกมัน ดาวฤกษ์สามารถเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างที่มีแรงโน้มถ่วงที่ใหญ่กว่ามากเช่นกระจุกดาวหรือดาราจักร

ผู้คนตีความรูปแบบและภาพในดวงดาวมาตั้งแต่สมัยโบราณ [1]นี้ 1690 ภาพของกลุ่มดาว ราศีสิงห์สิงโตเป็นโดย โยฮันเน Hevelius [2]

ในอดีตดวงดาวมีความสำคัญต่ออารยธรรมทั่วโลก เป็นส่วนหนึ่งของการปฏิบัติทางศาสนาใช้สำหรับการนำทางและการปฐมนิเทศบนท้องฟ้าเพื่อทำเครื่องหมายการผ่านของฤดูกาลและกำหนดปฏิทิน

นักดาราศาสตร์ในยุคแรกยอมรับความแตกต่างระหว่าง " ดาวคงที่ " ซึ่งตำแหน่งบนทรงกลมท้องฟ้าไม่เปลี่ยนแปลงและ "ดาวที่หลงทาง" ( ดาวเคราะห์ ) ซึ่งเคลื่อนที่อย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับดวงดาวที่คงที่ในช่วงหลายวันหรือหลายสัปดาห์ [3]นักดาราศาสตร์ในสมัยโบราณหลายคนเชื่อว่าดวงดาวนั้นติดอยู่กับทรงกลมบนสวรรค์อย่างถาวรและไม่เปลี่ยนรูป โดยการประชุมนักดาราศาสตร์จัดกลุ่มดาวที่โดดเด่นเข้าasterismsและกลุ่มดาวและใช้พวกเขาในการติดตามการเคลื่อนไหวของดาวเคราะห์และตำแหน่งการอนุมานของดวงอาทิตย์ [1]การเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์เทียบกับดาวพื้นหลัง (และขอบฟ้า) ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างปฏิทินซึ่งสามารถใช้ในการควบคุมการปฏิบัติทางการเกษตรได้ [4]ปฏิทินเกรกอเรียนที่ใช้ในปัจจุบันเกือบทุกที่ในโลกเป็นปฏิทินสุริยคติขึ้นอยู่กับมุมของโลกแกนหมุนเทียบกับดาวท้องถิ่นของดวงอาทิตย์

แผนภูมิดาวที่เก่าแก่ที่สุดที่ลงวันที่อย่างแม่นยำเป็นผลมาจากดาราศาสตร์ของอียิปต์โบราณใน 1534 ปีก่อนคริสตกาล [5]เร็วที่สุดเท่าที่แคตตาล็อกดาวที่รู้จักกันรวบรวมโดยโบราณนักดาราศาสตร์ชาวบาบิโลนของโสโปเตเมียในช่วงปลาย 2 พันปีก่อนคริสต์ศักราชระหว่างKassite ระยะเวลา (ค. 1531-1155 BC) [6]

ครั้งแรกที่แคตตาล็อกดาวในดาราศาสตร์กรีกถูกสร้างขึ้นโดยAristillusประมาณ 300 ปีก่อนคริสตกาลด้วยความช่วยเหลือของทิโมชาริส [7]รายการดาวของHipparchus (ศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช) รวมดาว 1,020 ดวงและใช้ในการประกอบแคตตาล็อกดาวของปโตเลมี [8] Hipparchus เป็นที่รู้จักจากการค้นพบโนวา (ดาวดวงใหม่) ที่บันทึกไว้เป็นครั้งแรก [9]กลุ่มดาวและชื่อดาวจำนวนมากที่ใช้ในปัจจุบันมีที่มาจากดาราศาสตร์ของกรีก

แม้ท้องฟ้าจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างชัดเจนนักดาราศาสตร์ชาวจีนก็ทราบดีว่าอาจมีดาวดวงใหม่ปรากฏขึ้น [10]ใน 185 AD พวกเขาเป็นคนแรกที่สังเกตและเขียนเกี่ยวกับซูเปอร์โนวาบัดนี้เป็นที่รู้จักในฐานะSN 185 [11]เหตุการณ์ดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดในประวัติศาสตร์ที่บันทึกไว้คือซูเปอร์โนวาSN 1006ซึ่งสังเกตได้ในปี 1006 และเขียนโดยนักดาราศาสตร์ชาวอียิปต์Ali ibn Ridwanและนักดาราศาสตร์ชาวจีนหลายคน [12] SN 1054ซูเปอร์โนวาซึ่งให้กำเนิดเนบิวลาปูก็สังเกตจากจีนและนักดาราศาสตร์อิสลาม [13] [14] [15]

นักดาราศาสตร์อิสลามในยุคกลางให้ชื่อภาษาอาหรับกับดาวจำนวนมากที่ยังคงใช้มาจนถึงปัจจุบันและพวกเขาคิดค้นมากมายเครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่สามารถคำนวณตำแหน่งของดาว พวกเขาสร้างสถาบันวิจัยหอดูดาวขนาดใหญ่แห่งแรกโดยมีวัตถุประสงค์หลักในการผลิตแคตตาล็อกZij star [16]หมู่นี้หนังสือของดาวคงที่ (964) เป็นหนังสือที่เขียนโดยเปอร์เซียนักดาราศาสตร์อับดุลอัลเราะห์มานอัล Sufiที่สังเกตเห็นจำนวนดาวกระจุกดาว (รวมทั้งไมครอน VelorumและBrocchi ของกลุ่ม ) และกาแลคซี (รวมถึงAndromeda Galaxy ) [17]ตามที่เอ Zahoor ในศตวรรษที่ 11 เปอร์เซียพหูสูตนักวิชาการอาบู Rayhan Biruniอธิบายทางช้างเผือกกาแลคซีเป็นความหลากหลายของชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติที่คลุมเครือดาวและให้รุ้งดาวต่างๆในช่วงจันทรุปราคาใน 1019. [18]

ตามที่ Josep Puig นักดาราศาสตร์ชาวAndalusian Ibn Bajjahเสนอว่าทางช้างเผือกประกอบด้วยดาวฤกษ์จำนวนมากที่เกือบจะสัมผัสกันและดูเหมือนจะเป็นภาพที่ต่อเนื่องกันเนื่องจากผลของการหักเหของแสงจากวัสดุใต้ท้องฟ้าโดยอ้างถึงการสังเกตของเขาเกี่ยวกับการรวมกันของ ดาวพฤหัสบดีและดาวอังคารเมื่อ 500 AH (1106/1107 AD) เป็นหลักฐาน [19]นักดาราศาสตร์ชาวยุโรปยุคแรกเช่นTycho Braheระบุดวงดาวใหม่บนท้องฟ้ายามค่ำคืน (ต่อมาเรียกว่าโนวา ) โดยบอกว่าสวรรค์นั้นไม่เปลี่ยนรูป ใน 1584, Giordano Brunoชี้ให้เห็นว่าดาวเป็นเหมือนดวงอาทิตย์และอาจมีดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆอาจยังคล้ายโลกอยู่ในวงโคจรรอบตัวพวกเขา[20]ความคิดที่ได้รับการแนะนำโดยก่อนหน้านี้โบราณนักปรัชญากรีก , DemocritusและEpicurus , [21]และในยุคกลางcosmologists อิสลาม[22]เช่นFakhr อัลดินอัล [23]ในศตวรรษต่อมาแนวความคิดเกี่ยวกับดวงดาวที่เหมือนกับดวงอาทิตย์กำลังได้รับความเห็นพ้องต้องกันในหมู่นักดาราศาสตร์ เพื่ออธิบายว่าทำไมดาวเหล่านี้กระทำไม่มีแรงโน้มถ่วงสุทธิในระบบสุริยะไอแซกนิวตันชี้ให้เห็นว่าดาวถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทุกทางความคิดที่ได้รับแจ้งจากนักบวชริชาร์ดเบนท์ลีย์ [24]

นักดาราศาสตร์ชาวอิตาลีGeminiano Montanariบันทึกการสังเกตการเปลี่ยนแปลงความส่องสว่างของดาวAlgolในปี 1667 Edmond Halley ได้เผยแพร่การวัดการเคลื่อนที่ที่เหมาะสมของดาวฤกษ์ "คงที่" ที่อยู่ใกล้เคียงเป็นครั้งแรกซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งตั้งแต่สมัยกรีกโบราณนักดาราศาสตร์ปโตเลมีและฮิปปาร์คัส [20]

วิลเลียมเฮอร์เชลเป็นนักดาราศาสตร์คนแรกที่พยายามกำหนดการกระจายของดวงดาวบนท้องฟ้า ในช่วงคริสตศักราช 1780 เขาได้สร้างมาตรวัดขึ้นเป็นชุด ๆ ใน 600 ทิศทางและนับดวงดาวที่สังเกตได้ตามแนวสายตาแต่ละเส้น จากนี้เขาอนุมานได้ว่าจำนวนของดาวที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ไปทางด้านใดด้านหนึ่งของท้องฟ้าในทิศทางของทางช้างเผือกหลัก จอห์นเฮอร์เชลลูกชายของเขาได้ทำการศึกษานี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกในซีกโลกใต้และพบว่ามีการเพิ่มขึ้นในทิศทางเดียวกัน [25]นอกเหนือจากความสำเร็จอื่น ๆ ของเขาแล้ววิลเลียมเฮอร์เชลยังได้รับการตั้งข้อสังเกตจากการค้นพบของเขาว่าดาวบางดวงไม่ได้อยู่ตามแนวสายตาเดียวกันเท่านั้น แต่เป็นเพื่อนร่วมทางกายภาพที่สร้างระบบดาวคู่ [26]

วิทยาศาสตร์ของสเปคโทรตัวเอกเป็นหัวหอกโดยโจเซฟฟอน Fraunhoferและแองเจโล Secchi จากการเปรียบเทียบสเปกตรัมของดวงดาวเช่นซิเรียสกับดวงอาทิตย์พวกเขาพบความแตกต่างในความแข็งแรงและจำนวนเส้นดูดกลืนของพวกมัน- เส้นมืดในสเปกตรัมของดาวฤกษ์ที่เกิดจากการดูดซับความถี่เฉพาะของบรรยากาศ ในปี 1865, Secchi เริ่มดาวแบ่งออกเป็นผีประเภท [27]รูปแบบการจำแนกประเภทดาวฤกษ์ที่ทันสมัยได้รับการพัฒนาโดยAnnie J. Cannonในช่วงต้นทศวรรษ 1900 [28]

การวัดระยะทางตรงไปยังดาวฤกษ์โดยตรงครั้งแรก ( 61 Cygniที่ 11.4 ปีแสง ) เกิดขึ้นในปี 1838 โดยFriedrich Besselโดยใช้เทคนิคParallax การวัดแบบพารัลแลกซ์แสดงให้เห็นถึงการแยกจากดวงดาวมากมายในสวรรค์ [20] การสังเกตดาวคู่ได้รับความสำคัญเพิ่มขึ้นในช่วงศตวรรษที่ 19 ในปีพ. ศ. 2377 ฟรีดริชเบสเซลได้สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนที่ที่เหมาะสมของดาวซิเรียสและอนุมานได้ว่าเป็นเพื่อนที่ซ่อน Edward Pickeringค้นพบไบนารีสเปกโตรสโกปีครั้งแรกในปีพ. ศ. 2442 เมื่อเขาสังเกตเห็นการแบ่งเส้นสเปกตรัมของดาวมิซาร์เป็นระยะในช่วง 104 วัน สังเกตรายละเอียดของหลายระบบดาวคู่ที่ถูกเก็บรวบรวมโดยนักดาราศาสตร์เช่นฟรีดริชวิลเฮล์เฟรดริกฟอนสตูปและSW อัมช่วยให้มวลของดาวเพื่อให้ได้รับการพิจารณาจากการคำนวณวงองค์ประกอบ วิธีแรกในการแก้ปัญหาการโคจรของดาวคู่จากการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์จัดทำโดยเฟลิกซ์ซาวารีในปี พ.ศ. 2370 [29]ในศตวรรษที่ยี่สิบเห็นความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วมากขึ้นในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับดวงดาว ถ่ายภาพกลายเป็นเครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่มีคุณค่า คาร์ลว๊าพบว่าสีของดาวและดังนั้นอุณหภูมิของมันอาจจะถูกกำหนดโดยการเปรียบเทียบขนาดของภาพกับขนาดการถ่ายภาพ การพัฒนาโฟโตอิเล็กทริกโฟโต มิเตอร์ทำให้สามารถวัดขนาดได้อย่างแม่นยำในช่วงความยาวคลื่นหลายช่วง ในปี 1921 อัลเบิร์เอไมเคิลทำวัดแรกของเส้นผ่าศูนย์กลางตัวเอกใช้สันในกล้องโทรทรรศน์เชื่องช้าที่วิลสันหอดูดาว [30]

งานทางทฤษฎีที่สำคัญเกี่ยวกับโครงสร้างทางกายภาพของดวงดาวเกิดขึ้นในช่วงทศวรรษแรกของศตวรรษที่ยี่สิบ ในปีพ. ศ. 2456 แผนภาพเฮิรตซ์ - รัสเซลล์ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อขับเคลื่อนการศึกษาทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ของดวงดาว แบบจำลองที่ประสบความสำเร็จได้รับการพัฒนาเพื่ออธิบายการตกแต่งภายในของดวงดาวและวิวัฒนาการของดวงดาว Cecilia Payne-Gaposchkinเสนอเป็นครั้งแรกว่าดาวส่วนใหญ่สร้างขึ้นจากไฮโดรเจนและฮีเลียมในวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเธอในปีพ. ศ. 2468 [31]สเปกตรัมของดาวที่ถูกเข้าใจเพิ่มเติมผ่านความก้าวหน้าในฟิสิกส์ควอนตัม สิ่งนี้ทำให้สามารถกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศของดาวฤกษ์ได้ [32]

ภาพอินฟราเรดจากองค์การนาซ่าของ สปิตเซอร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศแสดงหลายร้อยหลายพันดาวใน ทางช้างเผือกกาแล็คซี่

ด้วยข้อยกเว้นของเหตุการณ์ที่หายากเช่นซูเปอร์โนวาและซูเปอร์โนวา impostersดาวของแต่ละบุคคลได้รับส่วนใหญ่พบในกลุ่มท้องถิ่น , [33]และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่มองเห็นของทางช้างเผือก (ตามที่แสดงให้เห็นโดยแคตตาล็อกดาวรายละเอียดพร้อมใช้งานสำหรับกาแล็คซี่ของเรา) และดาวเทียม [34]ส่วนบุคคลเช่นดาวตัวแปร Cepheid ได้รับการปฏิบัติในM87 [35]และM100กาแลคซีของราศีกันย์คลัสเตอร์ , [36]เช่นเดียวกับดาวส่องสว่างในบางกาแลคซีที่ค่อนข้างใกล้เคียงอื่น ๆ [37]ด้วยความช่วยเหลือของเลนส์ความโน้มถ่วงดาวดวงเดียว (ชื่ออิคารัส ) ได้รับการสังเกตเห็นอยู่ห่างออกไป 9 พันล้านปีแสง [38] [39]