ดาวยักษ์แดง: อนาคตของดวงอาทิตย์

ดาวฤกษ์ใช้ชีวิตส่วนใหญ่ในแถบลำดับหลัก หลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมอย่างสงบในแกนกลาง แต่ไฮโดรเจนในแกนมีจำกัด เมื่อมันหมดลง ดาวจะเริ่มช่วงชีวิตที่เปลี่ยนแปลงรวดเร็วและน่าตื่นเต้นที่สุด

แกนหด เปลือกพอง

เมื่อไฮโดรเจนในแกนหมด แกนที่เหลือเป็นฮีเลียมซึ่งยังร้อนไม่พอจะหลอมต่อ แกนจึงหดตัวและร้อนขึ้น ความร้อนนี้จุดให้ไฮโดรเจนในเปลือกรอบแกนเริ่มหลอม และผลิตพลังงานมากกว่าตอนอยู่ในแถบลำดับหลัก พลังงานที่มากขึ้นดันเปลือกนอกของดาวให้พองออกมหาศาล ผิวที่ขยายตัวเย็นลงจนเป็นสีส้มแดง แต่เพราะพื้นที่ผิวใหญ่ขึ้นมาก ดาวจึงสว่างขึ้นหลายร้อยถึงหลายพันเท่า

ตัวอย่างบนท้องฟ้า

• อาร์คทูรัส ดาวสว่างในกลุ่มดาวคนเลี้ยงสัตว์ ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ราว 25 เท่า มวลใกล้เคียงดวงอาทิตย์ และอายุมากกว่าดวงอาทิตย์
• อัลเดบารัน ตาวัวในกลุ่มดาววัว ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ราว 45 เท่า
• บีเทลจุส ในกลุ่มดาวนายพราน เป็นดาวยักษ์ใหญ่แดงซึ่งมีมวลมากกว่า และจะจบชีวิตด้วยซูเปอร์โนวา ไม่ใช่ดาวแคระขาว

การจุดฮีเลียม

เมื่อแกนฮีเลียมร้อนถึงราว 100 ล้านเคลวิน ฮีเลียมจะเริ่มหลอมเป็นคาร์บอนและออกซิเจน สำหรับดาวมวลน้อยกว่าราวสองเท่าของดวงอาทิตย์ แกนฮีเลียมหนาแน่นจนเป็นสสารดีเจนเนอเรต ความดันจึงไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ เมื่อฮีเลียมเริ่มหลอม แกนร้อนขึ้นแต่ไม่ขยายตัวเพื่อลดอุณหภูมิ ปฏิกิริยาจึงเร่งตัวเองอย่างรวดเร็วจนเกิดการวาบของฮีเลียม ผลิตพลังงานมากกว่าทั้งดาราจักรชั่วขณะ แต่ทั้งหมดถูกดูดซับไว้ภายในดาว มองจากภายนอกไม่เห็นอะไร หลังจากนั้นดาวหดตัวลงและสงบลงในช่วงที่เรียกว่ากิ่งแนวนอน

ช่วงสุดท้าย

เมื่อฮีเลียมในแกนหมด ดาวพองตัวเป็นดาวยักษ์อีกครั้ง ใหญ่กว่าเดิม เรียกว่าดาวยักษ์สาขาเชิงเส้นกำกับ เปลือกฮีเลียมรอบแกนคาร์บอนจุดระเบิดเป็นจังหวะ ดาวสั่นและพ่นมวลออกเป็นลมดาวแรง ธาตุที่สร้างขึ้นภายใน เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน และธาตุจากกระบวนการเอส ถูกพาขึ้นมาที่ผิวและพ่นออกสู่อวกาศ ฝุ่นคาร์บอนที่ก่อตัวในลมดาวเหล่านี้เป็นแหล่งสำคัญของคาร์บอนในดาราจักร

สุดท้ายเปลือกนอกถูกพ่นออกหมดกลายเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ที่เรืองแสงอยู่ไม่กี่หมื่นปี เหลือแกนกลางเปลือยเป็นดาวแคระขาว

อนาคตของดวงอาทิตย์และโลก

ในอีกราว 5,000 ล้านปี ดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวยักษ์แดง ขยายใหญ่ราว 150 ถึง 250 เท่าของปัจจุบัน และสว่างขึ้นหลายพันเท่า ดาวพุธและดาวศุกร์จะถูกกลืน ส่วนโลกจะถูกกลืนหรือไม่ยังไม่แน่ชัด เพราะดวงอาทิตย์จะเสียมวลไปมากซึ่งทำให้วงโคจรของโลกขยายออก แต่แรงไทดัลอาจดึงโลกเข้าไป อย่างไรก็ตาม ก่อนหน้านั้นนานมาก ดวงอาทิตย์ซึ่งค่อย ๆ สว่างขึ้นราว 10% ทุกพันล้านปี จะทำให้มหาสมุทรของโลกระเหยหมดในอีกราวหนึ่งถึงสองพันล้านปี