นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 189 กรกฎาคม - สิงหาคม 2557

50 / 62

50
นิตยสาร สสวท.
จันทราสำ�เร็จการศึกษาด้วยคะแนนเกียรตินิยมอันดับหนึ่งและ
สอบได้เป็นที่หนึ่งของรุ่นใน ค.ศ. 1928 ขณะที่เรียนในระดับปริญญาตรี
จันทรา ก็มีผลงานวิจัย เรื่อง “Compton Scattering and
the New Statistics” ซึ่งต้องใช้สถิติแบบ Fermi ในการอธิบาย
และได้ลงพิมพ์ในวารสารชั้นนำ�ของโลกชื่อ Proceedings of the
Royal Society ต่อมาจันทราสนใจโครงสร้างของดาวแคระขาว
(whitedwarfstar)ซึ่งใช้แนวคิดของRalphH. Fowlerการพิมพ์
ผลงานนี้ทำ�ให้ Fowler รู้สึกชื่นชมและประทับใจมากจึงรับ
จันทราไปทำ�งานวิจัยฟิสิกส์ระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัย
Cambridge ประเทศอังกฤษ
จันทราออกเดินทางจาก Bombay โดยทางเรือเมื่อวันที่
31 กรกฎาคม ค.ศ.1930 เพื่อเข้าเรียนที่ Trinity College
แห่งมหาวิทยาลัย Cambridge ขณะเดินทางด้วยเรือซึ่งต้องใช้เวลา
นานหลายเดือน จันทราได้ครุ่นคิดเรื่องโครงสร้างของดาวแคระขาว
เมื่อเขาตระหนักว่าที่อุณหภูมิสูงมาก อิเล็กตรอนในดาวแคระขาว
จะมีความเร็วสูง จนน่าจะต้องนำ�ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ
Einstein มาอธิบาย ดังนั้น เขาจึงผสมผสานความรู้นี้กับทฤษฎี
ควอนตัมสถิติ ทำ�ให้จันทราพบว่า ดาวแคระขาวในธรรมชาติ
มีมวลจำ�กัด คือ จะต้องไม่เกิน 1.45 เท่า ของมวลดวงอาทิตย์
และถ้าดาวฤกษ์ใดมีมวลมากกว่านั้น ดาวนั้นจะระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา
(supernova) เมื่อคำ�นวณเสร็จก็ได้ส่งผลงานเพื่อลงพิมพ์ในวารสาร
ของสมาคม Royal Society แต่ Sir Arthur Eddington ซึ่งเป็น
ผู้เชี่ยวชาญเรื่องดาวแคระขาวไม่เห็นด้วยกับคำ�สรุปในทฤษฎี
ของจันทรา ผลงานจึงไม่ผ่านการประเมิน แต่จันทราก็ได้ทดลอง
ส่งผลงานที่ถูกปฏิเสธนี้ไปลงพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal
ของอเมริกา ซึ่งบรรณาธิการก็ได้ตอบรับและเผยแพร่ผลงาน
จันทราสำ�เร็จการศึกษาระดับปริญญาเอก ปี ค.ศ. 1933 และ
ได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ Trinity College ซึ่งเป็นตำ�แหน่งที่มี
เกียรติมาก
จันทรายังทำ�งานวิจัยเรื่องดาวแคระขาวต่อไปผลการคำ�นวณ
อย่างละเอียดและสมบูรณ์กว่าเดิมในเวลาต่อมายังยืนยัน
อย่างแม่นมั่นว่า ดาวแคระขาวต้องมีมวลไม่เกิน 1.45 เท่าของมวล
ดวงอาทิตย์ จึงจะคงสภาพอยู่ ได้ ผลงานนี้ทำ�ให้จันทรา
วัย 25 ปีได้รับเชิญให้ไปบรรยายเรื่ องนี้ที่สมาคม Royal
Astronomical Society เมื่อวันที่ 11 มกราคม ค.ศ. 1935
เมื่ อจบการบรรยาย Eddington นักดาราศาสตร์ผู้ มี
ชื่อเสียงโด่งดังจากการตรวจสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
ของ Einstein ว่าถูกต้อง ได้ลุกขึ้นยืน แล้วกล่าวโจมตี
ทฤษฎีของจันทราอย่างไม่ไว้หน้าและรุนแรงว่าเป็นเรื่อง
เหลวไหลและเป็นไปไม่ได้ โดยให้เหตุผลว่าเมื่อดาวฤกษ์ใช้
เชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่มีในตัวมันจนหมดแล้วก็จบกัน นั่นคือ
ดาวแคระขาวไม่มีขีดจำ �กัดด้านมวลและจะไม่มีวันระเบิด
เพราะกฎฟิสิกส์จะบังคับไม่ให้ธรรมชาติเป็นไปตามที่จันทราทำ�นาย
การถูกเหยียดหยามว่าอ่อนหัดและรู้ไม่จริงกลางที่ประชุม
โดย “ศาสดา” ด้านดาราศาสตร์ในครั้งนั้น ทำ�ให้วิถีชีวิตและจิตใจ
ของจันทราเปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง เขาตัดสินใจย้ายที่ทำ�งานจาก
อังกฤษไปอเมริกาทันที ทั้ง ๆ ที่ Cambridge มีบุคคลอัจฉริยะ
เช่น J. Chadwick ผู้พบนิวตรอน, P. A. M. Dirac ผู้สร้างทฤษฎี
QuantumElectrodynamicsและP.Kapitzaผู้พบของไหลยวดยิ่ง
แต่ไม่มีใครต้านทานบารมีของ Eddington ได้ จันทราจึงสมัครไป
ทำ�งานที่มหาวิทยาลัย Chicago ในอเมริกา
แต่ในเวลาเดียวกันจิตใจของจันทราก็ไม่ยอมแพ้ Eddington
เขาตัดสินใจนำ�ความคิดและทฤษฎีของเขาเสนอต่อ Niels Bohr
และWolfgangPauli ซึ่งก็เห็นด้วยกับจันทราว่า Eddingtonคิดผิด
และจันทราคำ�นวณถูก นั่นคือ ในขั้นตอนวิวัฒนาการของดาวฤกษ์
ขณะดาวฤกษ์เผาผลาญเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในตัวด้วยปฏิกิริยาฟิวชัน
แรงดันของรังสีจากภายในจะทำ�ให้ดาวมีขนาดใหญ่ขึ้น จนดาวอาจมี
รัศมี 100 เท่าของรัศมีเดิม และในขณะนั้นไอออนไฮโดรเจน
ที่ผิวของดาวจะถูกความดันรังสีผลักดันออกจากดาว ทำ�ให้
ดาวฤกษ์สูญเสียมวลไปทีละน้อย ๆ ทฤษฎีของจันทราแสดงให้เห็นว่า
ดาวฤกษ์ที่มีมวลไม่เกิน 8 เท่า ของดวงอาทิตย์จะสูญเสียมวล
ในลักษณะนี้และจะสูญเสียมวลไปเรื่อย ๆ จนมวลลดลงถึง 1.45 เท่า
ของดวงอาทิตย์ ซึ่งปัจจุบันรู้จักในนาม ขีดจำ�กัดจันทรเสขร
(Chandrasekhar limit)
ส่วนดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่า 8 เท่าของดวงอาทิตย ์ปฏิกิริยา
นิวเคลียร์ในบริเวณแก่นกลางของดาวจะดำ�เนินไปเรื่อย ๆ จนกระทั่ง
ไฮโดรเจนถูกหลอมรวมเป็นเหล็ก และเมื่อเชื้อเพลิงหมด ปฏิกิริยา
นิวเคลียร์ฟิวชันบนดาวจะหยุด แกนกลางของดาวที่เป็นเหล็ก
ก็จะมีมวลมากจนมีค่า 1.45 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ จากนั้น
แรงโน้มถ่วงมหาศาลของดาวจะทำ�ให้แกนกลางยุบตัว จนโปรตอน
กับอิเล็กตรอนในดาวรวมตัวเป็นนิวตรอน นั่นคือ ดาวทั้งดวง
เป็นดาวนิวตรอน และเนื้อดาวส่วนที่เหลือจะระเบิดตัวกลาย
เป็นซูปเปอร์โนวาชนิดที่ 2 แต่ก็มีดาวแคระขาวบางดวงที่อาจได้รับ