UniverseUniverse

เอกภพเอกภพเมื่อเราแหงนหนาข้ึนมองทองฟา และเพงดูความมืดยามคํ่าคืน เราจะคนพบสิ่งมหัศจรรยบนทองฟา อันนําเราไปสูความลี้ลับของเอกภพ

สิ่งที่เรามองเห็น ประกอบไปดวย วัตถุทองฟาตางๆ มากมาย

จะเห็นวาเราไมไดอยูอยางเดียวดาย ดวงอาทิตยของเราคือหนึ่งในดาวฤกษจํานวนนับแสนลานดวงในกาแล็กซี แสงใชเวลา 4 ป กับ 4 เดือน เดินทางจากดาวฤกษพร็อกซิมาเซ็นเทารี ซึ่งอยูใกลท่ีสุดมายังโลก หากเราเดินทางดวยยานอวกาศตองใชเวลานับแสนปกวาจะถึงดาวดวงนี้ มีดาวฤกษเพียงไมกี่ดวงเทานั้นท่ีอยูไกลออกไปจากเราไมถึง 20 ปแสง

จากปลายหนึ่งไปสูอีกดานหนึ่งของกาแล็กซีทางชางเผือกของเรามีระยะทางราว 1 แสนปแสง

กาแล็กซีของเราเปนสวนหนึ่งของกระจุกประจําถิ่น (Local Group) ซึ่งประกอบดวยกาแลกซีกวา 30 กลุม มีระยะทางยาวถึง 4 ลานปแสง

กลุมกาแล็กซีประจําถ่ินนี้อยูตรงขอบของกระจุกกาแล็กซียักษ (Supercluster) อันหนึ่ง ซึ่งรวมกาแล็กซีไวท้ังหมดเกือบ 5,000 กาแล็กซี จับกลุมกันอยางแนนหนา มีขนาดราว 150 ลานปแสง

ระหวาง Supercluster ตางๆ จะมีพื้น ท่ีวางเปลาขนาดใหญค่ันกลางอยู กลองโทรทรรศนปจจุบันสามารถมองเห็นการแลกซี่ท่ีอยูไกลออกไปกวาหมื่นปแสงและเห็นกาแล็กซีนับพันๆ ลานกลุม

พนออกไปกวานั้นเรายังไมสามารถทราบถึงขนาดท่ีแทจริงของเอกภพไดและเราก็คงไมสามารถจินตนาการไปถึงดวย

บางทีเอกภพอาจเปนเพียงจุดเล็กๆ ท่ีอยูอยางโดดเดี่ยวในท่ีวางอันกวางไกลของหวงอวกาศอีกอันหนึ่ง หรืออาจเปนเพียงเกาะเล็กๆ ท่ีอยูอยางโดดเดี่ยวกลางมหาสมุทรอันเวิ้งวางกวางไกลบนโลกอีกใบหนึ่ง ซอนกันเชนนี้ไปเรื่อยๆ ไมมีท่ีสิ้นสุด

เอกภพท่ีเรารูจักกันในปจจุบันประกอบไปดวยกาแล็กซีจํานวนนับแสนลานแหงระหวางกาแล็กซีเปนหวงอวกาศท่ีเว้ิงวางกวางไกล เอกภพจึงมีขนาดใหญมากโดยมีรัศมีไมนอยกวา 15,000 ลานปแสง และมีอายุประมาณ 15,000 ลานป

ภายในกาแล็กซีแตละแหงประกอบดวยดาวฤกษจํานวนมาก รวมท้ังแหลงกําเนิดดาวฤกษท่ีเรียกวาเนบิวลา (Nebula) และท่ีวาง โดยท่ีโลกของเราเปนเพียงดาวเคราะหดวงหนึ่งในระบบสุริยะ ซึ่งเปนสมาชิกหนึ่งของกาแล็กซีของเรา

ในปจจุบันมีทฤษฎีแบบจําลองเกี่ยวกับเอกภพอยู 2 ทฤษฎีใหญๆ คือ ทฤษฎีสถานะคงตัว (steady state theory) และทฤษฎีบิกแบง (Big-Bang theory)

ทฤษฎีสถานะคงตัว เสนอโดย Bandi, Gold และ Hoyle กลาววา เอกภพเปนเชนนี้อยูแตแรกแลว แมเอกภพจะกําลังขยายตัวอยูก็ตาม แตอัตราการกระจายของกาแล็กซีและอัตราการเกิดใหมนั้นอยูในสภาพสมดุล ถึงแมวาขนาดจะเพิ่มข้ึนแตความหนาแนนของสสารในเอกภพไมเปลี่ยนแปลง แสดงวาสถานภาพของเอกภพคงตัว

ทฤษฎีบิกแบง เสนอโดย Lemaitre ซึ่งกลาววา ณ จุดเริ่มตนของเอกภพนั้น สสารทุกอยางรวมตัวกันหนาแนนมากจนเปนมวลเดียวกันท่ีมีปริมาตรเปนศูนยรวมท้ังเวลา เรียกบริเวณดังกลาววา singularity จากนั้นเอกภพมีการระเบิดออกอยางรุนแรงและเริ่มตนนับเวลาทันที

การระเบิดใหญทําใหพลังงานสวนหนึ่งเปล่ียนเปนเนื้อสาร มีวิวัฒนาการตอเนื่องจนเกิดเปนกาแล็กซ ีเนบิวลา ดาวฤกษ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร มนุษย และส่ิงมีชีวิตตางๆ

ภายหลังจากเหตุการณเกิด supernova ขึ้นในกาแล็กซีแม็กเจลแลน ซึ่งหางจากโลกประมาณ 150,000 ปแสง นักดาราศาสตรพบได เมื่ อ ค.ศ. 1987 ซึ่งเปนแสงจากเหตุการณเมื่อ 150,000 ปมาแลว ทําใหนักดาราศาสตรยอมรับวาการกําเนิดของเอกภพนาจะเปนเชนเดียวกับการระเบิดของดาวในการแลกซี่แม็ ก เ จลแลน ซึ่ ง เป นการสนับสนุนทฤษฎีบิกแบงเปนแบบจําลองเกี่ยวกับเอกภพ

ในปจจุบันทฤษฎีบิกแบงเปนท่ียอมรับมากขึ้น เพราะมีปรากฏการณหลายอยางท่ีสอดคลองหรือเปนไปตามทฤษฎีบิกแบง ปรากฏการณ 2 อยางท่ีสนับสนุนบิกแบงไดแก การขยายตัวของเอกภพ และอุณหภูมิพื้นหลังของอวกาศยังมีอยูท่ี 2.73 เคลวิน

Edwin Powell Hubble นักดาราศาสตรชาวอเมริกันคนพบวากาแล็กซีจะเคลื่อนท่ีไกลออกไปดวยความเร็วท่ีเพิ่มขึ้นตามระยะหาง คือ กาแล็กซีท่ีอยูไกล ย่ิงเคลื่อนหางออกไปเร็วกวากาแล็กซีท่ีอยูใกล นั่นคือ เอกภพกําลังขยายตัว ซึ่งสอดคลองกับการระเบิดของทฤษฎีบิกแบง จากความเขาใจเรื่องนี ้ทําใหนักดาราศาสตรสามารถคํานวณอายุของเอกภพได

ขอสนับสนุนประการท่ี 2 อุณหภูมิพื้นหลังของเอกภพอยูท่ี 2.73 เคลวิน(cosmic Microwave Background Radiation; CBR)

อุณหภูมิพื้นหลังของเอกภพนับวาเปนอุณหภูมิของเอกภพในปจจุบัน คนพบโดยบังเอิญโดยนักดาราศาสตรชาวอเมริกัน 2 คน คือ Arno Penzias และ Robert Wilson แหงหองปฏิบัติการเบลเทเลโพน (ค.ศ. 1965, พ.ศ.2508) ขณะกําลังทดสอบกลองโทรทรรศนวิทยุ พบวา มีสัญญาณไมโครเวฟรบกวนตลอดเวลาทั้งกลางวันกลางคืนและทุกทิศทาง เขาคํานวณไดวามีอุณหภูมิประมาณ 3 เคลวิน (-270 C) ตอมา ค.ศ. 1991 นาซาไดสงดาวเทียม COBE (Cosmic Background Explorer) ขึ้นไปวัด CBR ดวยอุปกรณที่ดีกวาและคํานวณได 2.73 เคลวิน ในขณะที่กอนหนาน้ีมีนักดาราศาสตรไดทํานายไววา การแผรังสีจากบิกแบงที่เหลืออยูในปจจุบันนาจะตรวจสอบได ซ่ึงเปนอีกขอหน่ึงที่สนับสนุนทฤษฎีบกิแบง

ขณะเกิดบิกแบง มีเนื้อสารเกิดขึ้นในรูปของอนุภาคพื้นฐานช่ือ ควารก (Quark) อิเล็กตรอน (Electron) นิวทริโน (Neutrino) และโฟตอน (Photon) ซึ่งเปนพลังงานดวย เม่ือเกิดอนุภาคก็จะเกิดปฏิอนุภาค (Anti-particle) ท่ีมีประจุไฟฟาตรงขาม ยกเวนนิวทริโนและแอนตินิวทริโน ไมมีประจุไฟฟา เม่ือปฏิอนุภาคพบกับอนุภาคชนิดเดียวกันจะหลอมรวมกัน เนื้อสารเปลี่ยนไปเปนพลังงานจนหมดสิ้น ถาเอกภพมีจํานวนอนุภาคเทากับปฏิอนุภาคพอดี เม่ือพบกันจะกลายเปนพลังงานท้ังหมด ก็จะไมเกิดกาแล็กซี ดาวฤกษและระบบสุริยะ โชคดีท่ีในธรรมชาติมีอนุภาคมากกวาปฏิอนุภาค ดังนั้นเม่ือปฏินุภาคพบกับอนุภาค นอกจากจะไดพลังงานเกิดขึ้นแลวยังมีอนุภาคเหลืออยู และนี่คืออนุภาคท่ีกอกําเนิดเปนสสารของเอกภพในปจจุบัน

หลังบิกแบงเพียง 10-6 วินาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเปนสิบลานลานเคลวิน ทําใหควารกเกิดการรวมตัวกัน กลายเปนโปรตอน (นิวเคลียสของไฮโดรเจน) และนิวตรอน

หลังบิกแบง 3 นาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเปนรอยลานเคลวิน มีผลใหโปรตอนและนิวตรอนเกิดการรวมตัวเปนนิวเคลียสของฮีเลียม ในชวงแรกๆ นี ้เอกภพขยายตัวอยางเร็วมาก

หลังบิกแบง 300,000 ป อุณหภูมิลดลงเหลือ 10,000 เคลวิน นิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียมดึงอิเล็กตรอนเขามาอยูในวงโคจร เกิดเปนอะตอมไฮโดรเจนและฮีเลียมตามลําดับ

การแล็กซีตางๆ เกิดหลังบิกแบง อยางนอย 1,000 ลานป ภายในกาแล็กซีมีธาตุไฮโดรเจนและฮีเลียมเปนสารเบ้ืองตนซึ่งกอกําเนิดเปนดาวฤกษรุนแรกๆ สวนธาตุตางๆ ท่ีมีมวลมากกวาฮีเลียมเกิดจากดาวฤกษขนาดใหญ

กาแล็กซี คือ อาณาจักรของดาวฤกษท่ีอยูรวมกันนับแสนลานดวง ตรึงไวดวยแรงโนมถวงระหวางดวงดาวหรืออาจมีหลุมดําอยูบริเวณใจกลางรวมดวย โดยมีกลุมกาซเนบิวลาหรือฝุนละอองแทรกอยูในท่ีวางระหวางดาวฤกษ

กาแล็กซีเกิดหลังบิกแบงประมาณ 1,000 ลานป หรือประมาณ 14,000 ลานปมาแลว เกิดจากกลุมกาซแยกเปนกลุมๆ มีแรงโนมถวงรวมกัน แตละกลุมกอกําเนิดดาวฤกษจํานวนมาก ซึ่งเปนสมาชิกสําคัญของกาแล็กซี

กาแล็กซีสามารถแบงตามรูปรางได 4 ประเภท คือ

Spiral Galaxy

Bar-Spiral Galaxy

Elliptical Galaxy

Irregular Galaxy

กาแล็กซีท่ีระบบสุริยะสังกัดอยูคือ การแล็กซีทางชางเผือก (Milky Way Galaxy) หรือเรียกไดวาเปนกาแล็กซีของเรา มีลักษณะเปนกังหันมีเสนผาศูนยกลาง 100,000 ปแสง หนาสุดตรงใจกลาง 15,000 ปแสง

ระบบสุริยะของเราอยูบนแขนขางหนึ่งของกาแล็กซีดานดาวนายพราน (แขน Orion) อยูหางจากใจกลางกาแล็กซีประมาณ 30,000 ปแสง โดยมีกาแล็กซีเพื่อนบาน คือ กาแล็กซีแม็กเจลแลนใหญ (Large Magellanic)และกาแล็กซแีม็กเจลแลนเล็ก (Small Magellanic) ซึ่งอยูหางจากกาแล็กซีของเราออกไปทางดานลางประมาณ 150,000 ปแสง

นอกจากนี้ ไกลออกไปอีก 2.4 ลานปแสง ยังมีกาแล็กซีเพื่อนบานท่ีเห็นไดดวยตาเปลาอีก คือ กาแล็กซีแอนโดรเมดา (Andromeda Galaxy) โดยยังมี ก า แ ล็กซี อื่ นๆ อี ก รวมแล วประมาณ 30 กาแล็กซี ในอาณาบริ เวณ 4 ลานปแสงของ Local group ของเรา

โลกในจักรวาล

เอกภพ (จักรวาล)

โลก

ระบบสุริยะดาวฤกษเพ่ือนบาน

กาแล็กซีทางชางเผือก

กระจุกกาแล็กซีซูเปอรคลัสเตอร

กลับเขาสูบทเรียน