ดาวลำดับหลัก

ขนาดของดาวฤกษ์ขึ้นอยู่กับแรงดันก๊าซร้อนซึ่งดันออกจากแก่นกลางสู่พื้นผิว และมวลของดาวซึ่งทำให้เกิดแรงโน้มถ่วง หากอัตราการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันสูงเกินไป ก๊าซที่แก่นกลางจะดันดาวให้ขยายตัวออก เมื่อก๊าซขยายตัวอุณหภูมิจะลดต่ำลง (ตามกฎของก๊าซ) ทำให้อัตราการเกิดฟิวชันลดลงด้วย ในทางกลับกันหากอัตราการเกิดฟิวชันต่ำเกินไป ก๊าซที่แก่นกลางจะเย็นตัวลง แรงดันก๊าซลดลง เนื้อสารของดาวยุบตัวลงมา ทำให้เกิดความดันและอุณหภูมิสูงขึ้น เพิ่มอัตราการเกิดฟิวชันให้สูงขึ้น ระบบกลไกนี้ช่วยรักษาสมดุลของดาวฤกษ์ ให้มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาฟิวชันคงที่สม่ำเสมอเกือบตลอดทั้งชีวิตของดาว อายุขัยของดาวในช่วงเวลานี้เราเรียกว่า “ดาวลำดับหลัก” (Main sequence stars) 

เมื่อพิจารณาในแผนภาพ H-R ในภาพที่ 1 จะเห็นว่า ดาวส่วนใหญ่จะอยู่ในลำดับหลัก ทั้งนี้เนื่องจากดาวใช้เวลา 80% ของอายุขัยอยู่ในลำดับหลัก ดาวลำดับหลักสีน้ำเงินมีอุณหภูมิสูงและมีกำลังส่องสว่างมากกว่าดาวลำดับหลักสีแดง เพราะว่า ดาวลำดับหลักสีน้ำเงินมีมวลตั้งต้นสูงมาก จึงมีขนาดใหญ่ ก๊าซมวลมากกดทับกัน ทำให้ดาวมีอุณหภูมิสูงจนแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นเข้มสุด (λmax) ในช่วงรังสีอัลตราไวโอเล็ต ส่วนดาวสีแดงมีมวลตั้งต้นน้อย มีขนาดเล็ก แก๊สจำนวนน้อยกดทับกัน ทำให้ดาวมีอุณหภูมิต่ำ แผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นเข้มสุด (λmax) ในช่วงรังสีอินฟราเรด

เมื่อพิจารณาเปรียบเทียบสเปกตรัมของดาวแต่ละประเภทจะพบองค์ประกอบดังนี้ (ดูภาพที่ 2 และ 3 ประกอบ)

• • ดาวสเปกตรัม O อุณหภูมิมากกว่า 25,000​ K มีเส้นดูดกลืนของไฮโดรเจนอยู่อย่างเบาบาง เนื่องจากดาวมีอุณหภูมิสูงมากกว่า 30,000 K ประจุไม่สามารถเกาะตัวเป็นอะตอม จึงอยู่ในสถานะไอโอไนเซชัน (Ionization)

  • ดาวสเปกตรัม B มีอุณหภูมิพื้นผิว 25,000 - 10,000​ K มีเส้นดูดกลืนของไฮโดรเจนและฮีเลียม เนื่องจากดาวมีอุณหภูมิต่ำลงพอที่ประจุจะจับตัวกันเป็นอะตอมได้แล้ว

  • ดาวสเปกตรัม A มีอุณหภูมิพื้นผิว 10,000 - 8,000​ K อุณหภูมิประมาณ​10,000 - 25,000​ K มีเส้นดูดกลืนของไฮโดรเจนชัดเจนยิ่งขึ้น เนื่องจากดาวมีอุณหภูมิต่ำกว่าสเปกตรัม B

  • ดาวสเปกตรัม F มีอุณหภูมิพื้นผิว 8,000 - 6,000​ K ยังคงมีเส้นดูดกลืนของไฮโดรเจน เริ่มมีเส้นดูดกลืนของอะตอมธาตุหนักหลายชนิด เช่น แคลเซียม

  • ดาวสเปกตรัม G มีอุณหภูมิพื้นผิว 6,000 - 5,000​ K เช่น ดวงอาทิตย์ มีเส้นดูดกลืนของอะตอมธาตุหนักและธาตุเบาหลายชนิด เช่น ไฮโดรเจน แคลเซียม และเหล็ก เป็นต้น

  • ดาวสเปกตรัม K  มีอุณหภูมิพื้นผิว 5,000 - 4,000​ K มีเส้นดูดกลืนของอะตอมทั้งธาตุหนักและธาตุเบาหลายชนิด เช่น ไฮโดรเจน แคลเซียม และเหล็ก เป็นต้น

  • ดาวสเปกตรัม M มีอุณหภูมิพื้นผิว 4,000 - 3,000​ K มีเส้นดูดกลืนของโมเลกุล เช่น ไททาเนียมออกไซด์ (TiO) และไฮโดรคาร์บอน (CH) เนื่องจากที่อุณหภูมิ 3,000  K อะตอมสามารถเกาะตัวกันเป็นโมเลกุล

ธาตุต่างๆ บนผิวดาวฤกษ์มีองค์ประกอบเคมีที่หลายหลาก สืบเนื่องจากระดับพลังงานที่อะตอมดูดกลืน ซึ่งจะแทนสัญลักษณ์ด้วยตัวเลขโรมัน แสดงระดับของการไอโอไนเซชัน เช่น Si I หมายถึง ซิลิกอนปกติซึ่งไม่มีการเสียอิเล็กตรอน Si II หมายถึงซิลิกอนที่สูญเสียอีเลคตรอน 1 ตัว Si III หมายถึง ซิลิกอนซึ่งสูญเสียอิเล็กตรอน 2 ตัว  

ดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิพื้นผิว 5,800 K จัดเป็นสเปกตรัม G2 มีเส้นดูดกลืนเรียงตามความเข้มจากมากไปน้อยดังนี้ Ca II, Fe II, Fe I, H และ Ca I ตามลำดับ จะเห็นว่าอุณหภูมิระดับนี้สูงพอที่จะทำให้ อะตอมของแคลเซียมและเหล็ก สูญเสียอิเล็กตรอน 

หมายเหตุ: 

"ดาวสีน้ำเงินเป็นดาวเกิดใหม่มีอายุน้อย ดาวสีแดงเป็นดาวใกล้ตายมีอายุมาก" ไม่ใช่ข้อสรุปที่ถูกต้องเสมอไป จริงอยู่ที่เรามองเห็นดาวฤกษ์เกิดใหม่บนท้องฟ้าส่วนมากเป็นดาวสเปกตรัม O, B สีขาวอมน้ำเงิน เพราะว่าเป็นดาวมวลมากจึงมีกำลังส่องสว่างมาก  อย่างไรก็ตามยังมีดาวฤกษ์เกิดใหม่จำนวนมากมายที่เป็นดาวแคระสีแดง เพียงแต่เป็นดาวมวลน้อยมีขนาดเล็กจึงไม่ส่องสว่างให้เห็นด้วยตาเปล่า  

เนบิวลา | โปรโตสตาร์ | กระจุกดาวเปิด | นิวเคลียร์ฟิวชัน | ดาวลำดับหลัก | จุดจบของดาวฤกษ์ | ดาวนิวตรอน | หลุมดำ