บทที่ 5 เอกภพ
เอกภพวิทยาในอดีต
นักวิทยาศาสตร์และนักปราชญ์ในรู้จักเอกภพมาตั้งแต่สมัยโบราณ แต่ความรู้เกี่ยวกับเอกภพของมนุษย์ในอดีตนั้นไม่เหมือนกับในยุคปัจจุบัน เพราะความคิดเรื่องเอกภพหรือระบบที่ใหญ่ที่สุดที่ส่งกระทบต่อมนุษย์มีรูปแบบที่แตกต่างกันตามความเชื่อและความสามารถในการสังเกตหรือจินตนาการในแต่ยุคสมัย ในหัวข้อนี้เราจะศึกษาประวัติศาสตร์ว่าตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันมี่ผู้ที่ศึกษาเรื่องเกี่ยวกับเอกภพอย่างไรบ้าง โดยความคิดต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นทั้งหมดเกี่ยวกับระบบที่ใหญ่ที่สุดนี้ จะรวมเรียกว่า “แบบจำลองของเอกภพ” ซึ่งอาจเป็นเพียงความเชื่อที่ไม่มีผลการสังเกตมาสนับสนุนหรืออาจเป็นแบบจำลองที่มีผลการผลการสังเกตรองรับก็ได้ การศึกษาแบบจำลองต่าง ๆ นี้จะช่วยให้สามารถจินตนาการถึงเอกภพตามรู้และความเข้าใจของนักดาราศาสตร์และนักเอกภพวิทยาในปัจจุบันได้ดียิ่งขึ้น
1.แบบจำลองเอกภพของสุเมเรียนและแบบจำลองของชาวบาบิโลน (The Sumerians and the Babylonians)
ในยุคเริ่มต้นประวัติศาสตร์ของมนุษย์โลกช่วงเวลาประมาณ 7,000 ปีก่อนคริสต์ศักราช ชาวสุเมเรียนเป็นชนชาติที่อารยธรรมสูง ได้ริเริ่มประดิษฐ์คิดค้นการเขียนอักษรรูปลิ่มที่เรียกว่า ยูนิฟอร์ม (cuneiform) ลงบนแผ่นดินเหนียว นักประวัติศาสตร์ได้พบการบันทึกตำแหน่งของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์โดยมีโลกแบน อยู่กับที่เป็นศูนย์ของการเคลื่อนที่ทั้งหมดพร้อมกับการตั้งชื่อกลุ่มดาวหลายกลุ่มในท้องฟ้า ชาวสุเมเรียนได้อธิบายปรากฏการณ์การเคลื่อนที่ขอดวงดาวตามความเชื่อที่เทพเจ้าปกครองโลก ดังนั้นเอกภพของชาวสุเมเรียนก็คือท้องฟ้า ที่ประกอบไปด้วยดวงดาวต่าง ๆ ที่เคลื่อนที่ไปตามเวลาซึ่งเป็นผลมาจากการดลบันดารของเทพเจ้า
ในช่วงระยะเวลาประมาณ 2,000 ปี ถึง 500 ปีก่อนคริสต์ศักราช ชาวบาบิโลนได้ริเริ่มสังเกตและจดบันทึกการเคลื่อนที่ของดวงดาวต่าง ๆ เป็นประจำอย่างมีระบบ โดยอาศัยพื้นฐานความรู้ทางดาราศาสตร์ของชาวสุเมเรียนนักประวัติศาสตร์พบว่าเมื่อเวลา 1,600 ปีก่อนคริสต์ศักราช ชาวบาบิโลนได้จัดทำแค็ตตาล็อคดาวฤกษ์และดาวเคราะห์พร้อมทั้งได้ระบุเส้นทางการขึ้นตกของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ทุก ๆ วัน สามารถนำผลของความรู้นี้มาใช้ในการทำนายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ ดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ และการเปลี่ยนแปลงฤดูกาลบนโลกได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ ชาวบาบิโลนจึงมีระบบเกษตรที่มีประสิทธิภาพสูงทำปฏิทินแสดงวันที่และฤดูกาลได้อย่างถูกต้อง
2.แบบจำลองเอกภพของกรีก (Greek cosmology)
การอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ บนท้องฟ้าของขาวกรีกโบราณพัฒนาขึ้นโดยอาศัยข้อมูลและความรู้ทางดาราศาสตร์ของชาวสุเมเรียนและชาวบาบิโลน แต่ชาวกรีกได้พัฒนาคำอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในท้องฟ้าโดยอาศัยคณิตศาสตร์เป็นเครื่องมือ ชาวกรีกได้ประยุกต์ความรู้ทางคณิตศาสตร์ในเรื่องของจำนวนและเรขาคณิตในการพัฒนาแบบจำลองเอกภพของพวกเขา ชาวกรีกคนแรกที่เสนอแนวคิดที่สำคัญมากของวิชาดาราศาสตร์ คือ อาริสโตเติล (Aristotle, 384 – 325 ปีก่อนคริสต์ศักราช) ซึ่งเสนอว่าโลกมีลักษณะเป็นทรงกลม โดยสังเกตว่าดาวฤกษ์ที่เคลื่อนที่รอบดาวเหนือบางดวงสามารถสังเกตเห็นได้ที่อียิปต์แต่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้ที่กรีซ นอกจากนั้น อาริสตาร์คัส แห่งซามอส (Aristarchus of Samos, 310 – 230 ปีก่อนคริสต์ศักราช) นักคณิตศาสตร์และนักปราชญ์ชาวกรีกเป็นบุคคลแรกในประวัติศาสตร์ที่ระบุว่าโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์โดยดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง และโลกจะโคจรครบ 1 รอบ ในเวลา 1 ปี
แต่ ทอเลมี (C. Ptolemy ประมาณ ค.ศ. 300) นักปราชญ์ชาวกรีกเชื่อว่าโลกแบน อยู่กับที่ ดวงดาวเคลื่อนที่รอบโลก โดยมีระยะห่างจากโลกตามลำดับ คือ ดวงจันทร์ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดวงอาทิตย์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ ส่วนดาวฤกษ์โคจรรอบโลกรอบละ 1 วันและอยู่ไกลจากโลกมาก
3.แบบจำลองเอกภพของเคพเลอร์ (Kepler’s model of the universe)
ทิโค บราห์ (Tycho Brahe, ค.ศ. 1546 - 1601) นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์กสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์และจดบันทึกตำแหน่งอย่างละเอียดทุกวันเป็นเวลานับสิบปี ผลการสังเกตครั้งนี้ทำให้เขาไม่เชื่อในคำอธิบายการโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ของโคเพอร์นิคัส (Nicolous Copernicus, ค.ศ. 1473 -1543) ชาวโปแลนด์ ที่กล่าวว่าดาวเคราะห์เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลม แต่ผลการสังเกตและการสรุปผลนี้ไม่เป็นผลสำเร็จในช่วงที่ทิโค บราห์ยังมีชีวิต อย่างไรก็ตามเขาได้มอบผลงานทั้งหมดนี้ให้แก่ผู้ช่วยของเขาชาวเยอรมมัน ชื่อ โยฮัสเนส เคพเลอร์ (Johannes Kepler,ค.ศ. 1571 - 1630) เคพเลอร์ได้บันทึกตำแหน่งดาวเคราะห์เพิ่มเติมแล้วจึงตั้งแบบจำลองที่อธิบายการเคลื่อนที่ของดวงดาวต่าง ๆ ว่าดาวเคราะห์จะโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี โดยมีดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดโฟกัสของวงโคจรรูปวงรีนั้น ส่วนดารฤกษ์ต่าง ๆ อยู่ในตำแหน่งประจำซึ่งไกลออกไปจากดาวเคราะห์ เคพเลอร์พบว่าการอธิบายข้อมูลจากการสังเกตของทิโค บราห์ด้วยแบบจำลองของเขาพบว่าแบบจำลองของเขาของเขาจะมีความถูกต้องแม่นยำมากกว่าการอธิบายด้วยแบบจำลองของโคเพอร์นิคัส ต่อมาภายหลังแบบจำลองเอกภพของเคพเลอร์ได้รับการยอมรับและเป็นกฎการเคลื่อนที่ 3 ข้อ ของเคพเลอร์ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน
4.แบบจำลองเอกภพของกาลิเลโอ (Galileo’s model of the universe)
กาลิเลโอ กาลิเลอิ (Galileo Galilei, ค.ศ.1564 – 1642) ชาวอิตาลี เป็นผู้ที่เชื่อในแบบจำลองเอกภพที่ว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ เขาเป็นคนแรกที่ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์เพื่อการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ และพบว่าผิวของดวงจันทร์มีภูเขาและหลุมอุกกาบาตมากมาย นอกจากนี้ยังได้พบปรากฏการณ์อื่นอีกหลายชนิด เช่น สังเกตพบว่าทางช้างเผือกที่ มองด้วยตาเปล่าเห็นเป็นฝ้าสีขาวขุ่นบนท้องฟ้าบางบริเวณนั้นความจริงแล้วคือดาวฤกษ์จำนวนมาก เขาสามารถเห็นดาวศุกร์เป็นเสี้ยวคล้ายกับการเกิดข้างขึ้นข้างแรมของดวงจันทร์ และยังผมว่าดาวพฤหัสบดีมีดาวบริวาร 4 ดวง (ปัจจุบันพบ 63 ดวง) และดาวบริวารทั้ง 4 โคจรรอบดาวพฤหัสบดี ซึ่งการค้นพบนี้เป็นการยืนยันว่ามีวัตถุท้องฟ้าหนึ่งโคจรรอบวัตถุท้องฟ้าอื่นทีไม่ใช่โลกเป็นครั้งแรก เนื่องจากความเชื่อของคริสตศาสนิกายโรมันคาทอลิกเชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของทุกสิ่งทุกอย่าง ดังนั้นการค้นพบนี้จึงเป็นข้อขัดแย้งความเชื่อดังกล่าวอย่างชัดเจน ใน ค.ศ. 1632 กาลิเลโอได้เผยแพร่ผลงานทั้งหมดของเขาในหนังสือชื่อ บทสนทนาเกี่ยวกับสองระบบใหญ่ของโลก (Dialogue on the Two Chief World Systems) หนังสือเล่มนี้ได้เปรียบเทียบแบบจำลองตามความเชื่อของทอเลมีกับของโคเพอร์นิคัสและยังได้แสดงแบบจำลองตามความเชื่อของกาลิเลโอเองที่เชื่อว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบโดยมีดาวเคราะห์ต่าง ๆ เคลื่อนรอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลม ในขณะนั้นกาลิเลโอพบว่า ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลจากโลกมากที่สุดแต่ที่ตำแหน่งของวงโคจรของดาวเสาร์นี้กาลิเลโอได้เขียนสัญลักษณ์กรีกที่มีความหมายว่า อนันต์ นั้นคือสัญลักษณ์ อินฟินิตี (∞) ดังนั้นแบบจำลองเอกภพของกาลิเลโอจึงเป็นแบบจำลองเอกภพที่มีขนาดไม่จำกัด ซึ่งหมายถึงเขาเชื่อว่ายังมีดาวเคราะห์อื่น ๆ ที่ไกลออกไปมากกว่าดาวเสาร์
กำเนิดเอกภพ
ทฤษฎีบิกแบง
ทฤษฎี “บิกแบง” (Big Bang Theory) เป็นทฤษฎีทางดาราศาสตร์ที่กล่าวถึงประวัติศาสตร์ความเป็นมาของจักรวาล ปัจจุบันเป็นทฤษฎีที่เป็นที่เชื่อถือและยอมรับมากที่สุด ทฤษฎีบิกแบงเกิดขึ้นจากการสังเกตของนักดาราศาสตร์ที่ว่า ขณะนี้จักรวาลกำลังขยายตัว ดวงดาวต่าง ๆ บนท้องฟ้ากำลังวิ่งห่างออกจากกันทุกที เมื่อย้อนกลับไปสู่อดีต ดวงดาวต่างๆ จะอยู่ใกล้กันมากกว่านี้ และเมื่อนักดาราศาสตร์คำนวณอัตราความเร็วของการขยายตัวทำให้ทราบถึงอายุของจักรวาลและการคลี่คลายตัวของจักรวาล รวมทั้งสร้างทฤษฎีการกำเนิดจักรวาลขึ้นอีกด้วย ตามทฤษฎีนี้ จักรวาลกำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ ๑๕,๐๐๐ ล้านปีที่แล้ว ก่อนการเกิดของจักรวาล ไม่มีมวลสาร ช่องว่าง หรือกาลเวลา จักรวาลเป็นเพียงจุดที่เล็กยิ่งกว่าอะตอมเท่านั้น และด้วยเหตุใดยังไม่ปรากฏแน่ชัด จักรวาลที่เล็กที่สุดนี้ได้ระเบิดออกอย่างรุนแรงและรวดเร็วในเวลาเพียงเศษเสี้ยววินาที (Inflationary period) แรงระเบิดก่อให้เกิดหมอกธาตุซึ่งแสงไม่สามารถทะลุผ่านได้ (Plasma period) ต่อมาจักรวาลที่กำลังขยายตัวเริ่มเย็นลง หมอกธาตุเริ่มรวมตัวกันเป็นอะตอม จักรวาลเริ่มโปร่งแสง ในทางทฤษฎีแล้วพื้นที่บางแห่งจะมีมวลหนาแน่นกว่า ร้อนกว่า และเปล่งแสงออกมามากกว่า ซึ่งต่อมาพื้นที่เหล่านี้ได้ก่อตัวเป็นกลุ่มหมอกควันอันใหญ่โตมโหฬาร และภายใต้กฎของแรงโน้มถ่วง กลุ่มหมอกควันอันมหึมานี้ได้ค่อยๆ แตกออก จนเป็นโครงสร้างของ “กาแลกซี” (Galaxy) ดวงดาวต่าง ๆ ได้ก่อตัวขึ้นในกาแลกซี และจักรวาลขยายตัวออกอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจจุบัน
นักดาราศาสตร์คำนวณว่าจักรวาลว่าประกอบไปด้วยกาแลกซีประมาณ ๑ ล้านล้านกาแลกซี และแต่ละกาแลกซีมีดาวฤกษ์อย่างเช่นดวงอาทิตย์อยู่ประมาณ ๑ ล้านล้านดวง และสุริยจักรวาลของเราอยู่ปลายขอบของกาแลกซีที่เรียกว่า “ทางช้างเผือก” (Milky Galaxy) และกาแลกซีทางช้างเผือกก็อยู่ปลายขอบของจักรวาลใหญ่ทั้งหมด เราจึงมิได้เป็นศูนย์กลางของจักรวาลเลย ไม่ว่าจะในความหมายใด
ในปี พ.ศ. ๒๕๓๕ ดาวเทียม “โคบี” (COBE) ขององค์การนาซ่าแห่งสหรัฐอเมริกา ซึ่งถูกส่งขึ้นไปเพื่อศึกษาประวัติศาสตร์ของจักรวาลโดยเฉพาะ ได้ค้นพบรังสีโบราณ ซึ่งบ่งบอกถึงโครงสร้างของจักรวาลขณะเมื่อจักรวาลมีอายุเพียง ๓๐๐,๐๐๐ ปี นับเป็นการค้นพบครั้งสำคัญที่ยืนยันว่า จักรวาลกำเนิดขึ้นมาจากจุดเริ่มต้นของการระเบิด และคลี่คลายตัวตามคำอธิบายในทฤษฎี “บิกแบง” จริง เมื่อได้ทฤษฎีการกำเนิดจักรวาลแล้ว นักดาราศาสตร์ก็สนใจว่าจักรวาลจะสิ้นสุดลงอย่างไร มีทฤษฎีที่อธิบายเรื่องนี้อยู่ ๓ ทฤษฎี ทฤษฎีแรก กล่าวว่า
เมื่อแรงระเบิดสิ้นสุดลง มวลอันมหึมาของกาแลกซีต่างๆ จะดึงดูดซึ่งกันและกัน ทำให้จักรวาลหดตัวกลับจนกระทั่งถึงกาลอวสาน ทฤษฎีที่สอง อธิบายว่า จักรวาลจะขยายตัวในอัตราช้า ๆ จึงเชื่อว่าน่าจะมี “มวลดำ”(dark matter) ที่เรายังไม่รู้จักปริมาณมหึมาคอยยึดโยงจักรวาลไว้ จักรวาลจะขยายตัวไปเรื่อยๆ จนยากแก่การสืบค้น ส่วนสตีเฟ่น ฮอว์กกิ้ง (Stephen Hawking) ได้เสนอทฤษฎีที่สามว่า จักรวาลจะขยายตัวในอัตราความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่มีที่สิ้นสุด ทฤษฎีบิกแบงนั้นได้รับการเชื่อมต่อด้วยทฤษฎีวิวัฒนาการ (Evolution Theory) ของชาร์ล ดาร์วิน (Charles Darwin) เมื่อโลกเย็นตัวลงนั้น ปฏิกิริยาเคมีจากมวลสารในโลกในที่สุดแล้วก่อให้เกิดไอน้ำ และไอน้ำก่อให้เกิดเมฆ และเมฆตกลงมาเป็นฝน ทำให้เกิดแม่น้ำ ลำธาร ทะเล และมหาสมุทร วิวัฒนาการนี้มีลักษณะแบบ “ก้าวกระโดด” (Emergent Evolution) เมื่อมีสารอนินทรีย์และน้ำปริมาณมหาศาลเป็นเวลาที่ยาวนาน ในที่สุดคุณภาพใหม่คือ “ชีวิต” ก็เกิดขึ้น คำว่า บิกแบง ที่จริงเป็นคำล้อเลียนที่เกิดจาก นักดาราศาสตร์ ชื่อ เฟรดฮอยล์ ซึ่งเขาดูหมิ่นและตั้งใจจะทำลายความน่าเชื่อถือของทฤษฎีที่เขาเห็นว่าไม่มีทางเป็นจริงอย่างไรก็ดี การค้นพบ ไมโครเวฟพื้นหลัง ในปี ค.ศ. 1964 ยิ่งทำให้ไม่สามารถปฏิเสธทฤษฎีบิกแบงได้ มีหลักฐานสำคัญพิสูจน์ความถูกต้องของทฤษฎีการเกิดของเอกภพตาม
ทฤษฎีการระเบิดครั้งใหญ่ประการหนึ่ง คือ ในปี ค.ศ. 1965 นักวิทยาศาสตร์ที่ บริษัท เบลล์ แลบอรอทอรี่ สหรัฐ ได้ยินเสียบรบกวนของคลื่นวิทยุดังมากจาก รอบทิศบนท้องฟ้า นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณได้แล้วว่า ถ้าหากเอกภพมีจุดกำเนิด จากปฐมดวงไฟในจักรวาลเมื่อประมาณ 1.1 x 1010-1.8x1010 ปีมาแล้ว ตาม ทฤษฎีการระเบิดครั้งใหญ่ของจักรวาลพลังงานที่ยังหลงเหลืออยู่ในการระเบิด ครั้งใหญ่จะต้องค้นหาพบได้ในปัจจุบัน และจะมีอุณหภูมิประมาณ 3 องศาเหนือ ศูนย์องศาสมบูรณ์ เนื่องจากพลังงานจะแผ่ออกมาเป็นไมโครเวฟ มีความยาวคลื่น น้อยกว่า 1 ม.ม. ผลจากการได้ยินเสียงคลื่นไม่โครเวฟดังมากจากรอบทิศทางบน ท้องฟ้าดังกล่าว เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำการวัดอย่างระมัดระวังทำให้นักวิทยาศาสตร์ แน่ใจว่า การแพร่ของคลื่นไมโครเวฟ บนท้องฟ้าทั่วทิศทาง คือ ส่วนที่หลงเหลือ จากการระเบิดครั้งใหญ่ของจักรวาล
ภายหลังการเกิดบิกแบง
 |
| นิวเคลียสของฮีเลียม ประกอบด้วยโปรตอน (p) 2 อนุภาค และนิวตรอน (n) 2 อนุภาค |
หลังบิกแบง 3 นาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเป็น ร้อนล้านเควิล มีผลให้โปรตอนและนิวตรอนเกิดการรวมตัวเป็น นิวเคลียส ของฮีเลียม ในช่วงแรกๆ นี้ เอภพขยายตัวอย่างเร็วมาก
 |
| อะตอมไฮโดรเจน มีโปรตรอนเป็นนิวเคลียส และอิเล็กตรอน (e) อยู่ในวงโคจร |
หลังบิกแบง 300,000 ปี อุณหภูมิลดลงเหลือ 10,000 เควิล นิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียมดึงอิเล็กตรอนเข้ามาอยู่ในวงโคจร เกิดเป็นอะตอม ไฮโดรเจนและฮีเลียมตามลำดับกาแล็กซีต่างๆ เกิดหลังบิกแบง ภายในกาแล็กซีมีธาตุไฉโดรเจนและฮีเลียมเป็นสสารเบื้องต้นซึ่งก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์รุ่นแรกๆ ส่วนธาตุต่างๆ ที่มีนิวเคลียสใหญ่กว่าคาร์บอนเกิดจากดาวกฤษ์ขนาดใหญ่
 |
| อะตอมของฮีเลียม มีนิวเคลียสเป็นโปรตอน 2 อนุภาค นิวตรอน 2 อนุภาค และมีอิเล็กตรอน 2 อนุภาค โคจรรอบนิวเคลียส |
มีข้อสังเกตใดหรือประจักษ์พยานใด ที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง
ปรากฏการณ์อย่างน้อย 2 อย่าง ที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบงได้แก่ การขยายตัวเอกภพ และอุณหภูมิพื้นหลังของอวกาศ ซึ่งปัจจุบันลดลงเหลือ 2.73 เควิล
ข้อสังเกตประการที่ 1 คือการขยายตัวของเอกภพ
เอ็ดวิน พี. ฮับเบิล เป็นนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันที่ค้นพบว่า กาแล็กซีจะเคลื่อนที่ไกลออกไปด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นตามระยะห่าง กาแล็กซีที่อยู่ไกลยิ่งเคลื่อนที่ออกไปเร็วกว่ากาแล็กซีที่อยู่ใกล้ นั้นคือเอกภพกำลังขยายตัว จากความเข้าใจในเรื่องนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณอายุของเอกภพได้
 |
| เอ็ดวิน พี. ฮับเบิล Edwin Powell Hubble(พ.ศ. 2432-2496) |
ข้อสังเกตประการที่ 2 คืออุณหภูมิพื้นหลังของเอกภพปัจจุบันลดลงเหลือ 2.73 เควิล
การค้นพบอุณหภูมิของเอกภพในปัจจุบันหรืออุณหภูมิพื้นหลัง เป็นการค้นพบโดยบังเอิญโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน 2 คน ชื่อ อาร์โน เพนเซียส และ โรเบิร์ต วิลสัน แห่งห้องปฏิบัติการเบลเทเลโฟน เมื่อ พ.ศ. 2508 ขณะที่นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองคนกำลังทดสอบระบบเครื่องรับสัญญาณของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ปรากฏว่ามีสัญญาณรบกวนตลอดเวลาไม่ว่าจะเป็นกลางวันหรือกลางคืน หรือฤดูต่างๆ แม้เปลี่ยนทิศทางและทำความสะอาดสายอากาศแล้วก็ยังมีสัญญาณรบกวนอยู่เช่นเดิม ต่อมาทราบภายหลังว่าเป็นสัญญาฯที่เหลืออยู่ในอวกาศ เทียบได้กับพลังงานของการแผ่รังสีของวัตถุดำที่มีอุณหภูมิประมาณ 3 เควิลหรือประมาณ -270 องศาเซลเซียส
 |
| กล้องโทรทรรศน์วิทยุประวัติศาสตร์ที่เพนเซียสและวิลสัน ค้นพบอุณหภูมิพื้นหลัง |
ในขณะเดียวกัน โรเบิร์ต ดิกกี พี.เจ.อี. พีเบิลส์ เดวิด โรลล์ และเดวิด วิลสัน แห่งมหาวิทยาลัยปรินซ์ตัน ได้ทำนายมานานแล้วว่า การแผ่รังสีจากบิกแบงที่เหลืออยู่ในปัจจุบันน่าจะตรวจสอบได้ โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุดังนั้นการพบพลังงานจากทุกทิศทุกทางในปริมาณที่เทียบได้กับพลังงานที่เกิดจากการแผ่รังสีของวัตถุดำที่มีอุณหภูมิประมาณ 3 เควิล จึงเป็นอีกข้อที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบงได้เป็นอย่างดี
 |
| อาร์โน เพนเซียส Arno Penzias (พ.ศ. 2476) |
 |
| โรเบิร์ต วิลสัน Robert Wilson (พ.ศ. 2479) |
กาแล็กซี
กาแล็กซีทางช้างเผือก
กาแล็กซีเพื่อนบ้าน
 |
| ทางช้างเผือก (ซ้าย) เมฆแมกเจลแลนใหญ่ (ขวาบน) เมฆแมกเจลแลนเล็ก (ขวาล่าง) |
กาแล็กซีแอนโดรมีดา (M31 Andromeda Galaxy) เป็นกาแล็กซีเพื่อนบ้านซึ่งมีขนาดใหญ่กว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกเล็กน้อย ซึ่งอยู่ห่างออกไป 2.9 ล้านปีแสง สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในตำแหน่งของกลุ่มดาวแอนโดรมีดา โดยมีโชติมาตรปรากฎ 3.4 M31 เป็นกาแล็กซีกังหันขนาดใหญ่ซึ่งมีกาแล็กซีบริวารคือ M32 และ M110 ดังที่แสดงในภาพที่ 3 นักดาราศาสตร์พบกว่ากาแล็กซีแอนโดรมีดาและกาแล็กซีทางช้างเผือกกำลังเคลื่อนที่เข้าหากัน และจะปะทะกันในอีกประมาณ 3 - 5 พันล้านปีข้างหน้า
 |
| M31 กาแล็กซีแอนโดรมีดา, M32 (จุดสว่างด้านบน) และ M110 (ฝ้าสว่างด้านล่าง) |
กาแล็กซีประเภทต่างๆ
 |
| แผนภาพส้อมเสียงกาแล็กซีของฮับเบิล |
ในต้นคริสศตวรรษที่ 20 เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันได้ทำการศึกษากาแล็กซีด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ และจำแนกประเภทของกาแล็กซีตามรูปทรงสัณฐานออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่
1.กาแล็กซีรี (Elliptical Galaxy) มีสัณฐานเป็นทรงรี แบ่งย่อยได้ 8 แบบ ตั้งแต่ E0 - E7 โดย E0 มีความรีน้อยที่สุด และ E7 มีความรีมากที่สุด
2.กาแล็กซีกังหัน (Spiral Galaxy) แบ่งย่อยเป็น 3 แบบ กาแล็กซีกังหัน Sa มีส่วนป่องหนาแน่น แขนไม่ชัดเจน, กาแล็กซีกังหัน Sb มีส่วนป่องใหญ่ แขนยาวปานกลาง, กาแล็กซีกังหัน Sc มีส่วนป่องเล็ก แขนยาวหนาแน่น
3.กาแล็กซีกังหันแบบมีคาน หรือ กาแล็กซีกังหันบาร์ (Barred Spiral Galaxy) แบ่งย่อยเป็น 3 แบบ กาแล็กซีกังหันบาร์ SBa มีส่วนป่องใหญ่ไม่เห็นคานไม่ชัดเจน, กาแล็กซีกังหันบาร์ SBb มีส่วนป่องขนาดกลาง เห็นคานได้ชัดเจน, กาแล็กซีกังหันบาร์ SBc มีส่วนป่องเล็กมองเห็นคานยาวชัดเจน
4.กาแล็กซีลูกสะบ้า หรือ กาแล็กซีเลนส์ (Lenticular Galaxy) เป็นกาแล็กซีที่ไม่มีลักษณะก้ำกึ่งระหว่างกาแล็กซีรีและกาแล็กซีกังหัน กล่าวคือ ส่วนโป่งขนาดใหญ่และไม่มีแขนกังหัน (แบบ S0 หรือ SB0)
 |
| กาแล็กซีกังหันประกอบด้วยดาวที่มีอุณหภูมิสูง (สีน้ำเงิน) |
นักดาราศาสตร์พบว่า กาแล็กซีส่วนใหญ่ที่พบร้อยละ 77 เป็นกาแล็กซีแบบกังหันและกังหันบาร์ มีขนาดใหญ่ องค์ประกอบหลักเป็นประชากรดาวประเภทหนึ่ง (Population I มีธาตุหนักเกิดจากซูเปอร์โนวา สว่างมาก อุณหภูมิสูง) ซึ่งมีอายุน้อย กาแล็กซีจึงมีสีน้ำเงินดังภาพที่ 2 กาแล็กซีร้อยละ 20 เป็นกาแล็กซีรี มีขนาดใหญ่ องค์ประกอบหลักเป็นประชากรดาวประเภทสอง (Population II ไม่มีธาตุหนัก สว่างน้อย อุณหภูมิต่ำ) ซึ่งมีอายุมากและไม่มีดาวเกิดใหม่ กาแล็กซีจึงมีแดงดังภาพที่ 3 ส่วนที่เหลือร้อยละ 3 เป็นกาแล็กซีไม่มีรูปแบบ มีขนาดเล็กและกำลังส่องสว่างน้อย มีประชากรดาวประเภทหนึ่ง
 |
| กาแล็กซีรีประกอบด้วยดาวที่มีอุณหภูมิต่ำ (สีแดง) |
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น