คำถามท้ายบท

   คำถามท้ายบท

1.ปรากฎการณ์บิกแบงคืออะไร

2.ปรากฎการณ์บิกแบงเกิดขึ้นได้อย่างไร

3.เอกภพคืออะไร

4.เอกภพกับจักรวาลเหมือนกันหรือไม่

5.จุดเริ่มต้นของเอกภพเกิดจากอะไร

6. ดาวที่มีมวลตั้งต้นมากกว่า 8 เท่า แต่น้อยกว่า 18 เท่าของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์ใหญ่สีแดง แล้วจบชีวิต เรียกว่าอะไร

7.ระบบสุริยะคืออะไร

8.ระบบสุริยะประกอบด้วยอะไรบ้าง

9.ใครคือผู้เสนอแนวคิดการกำเนิดของเอกภพ

10.สสารจะไม่เกิดพลังงานจลน์เลยกลายเป็นยุคหนาวเย็นและไม่มีจุดจบ เรียกว่าอะไร

จุดจบของดาวฤกษ์

จุดจบของดาวฤกษ์

ดาวพ้นจากลำดับหลัก
        เมื่อไฮโดรเจนที่แก่นของดาวหลอมรวมเป็นฮีเลียมหมด ปฏิกิริยาฟิวชันที่แก่นดาวจะหยุด และเปลือกไฮโดรเจนที่ห่อหุ้มแก่นฮีเลียมจะจุดฟิวชันแทน ดาวจะขยายตัวออก ณ จุดนี้ดาวจะพ้นจากลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์แดง เปลือกไฮโดรเจนที่หลอมรวมเป็นฮีเลียมจมลงสะสมตัว ทำให้เกิดแรงกดดันให้แก่นฮีเลียมร้อนขึ้นจนกระทั่งอุณหภูมิสูงถึง 100 ล้านเคลวิน ฮีเลียมก็จะจุดฟิวชันหลอมรวมเป็นธาตุหนักอื่นๆ ต่อไป ได้แก่ คาร์บอน และออกซิเจน

     เมื่อแก่นฮีเลียมฟิวชัน ดาวที่มีมวลน้อยกว่า 2 – 3 เท่าของดวงอาทิตย์ จะเกิดการระเบิดอย่างฉับพลัน เรียกว่า “ฮีเลียมแฟลช” (Helium Flash) ส่วนดาวที่มีมวลมากกว่า 2 – 3 เท่าของดวงอาทิตย์ จะเกิดการหลอมรวมอย่างค่อยเป็นค่อยไป อุณหภูมิผิวดาวจะสูงขึ้นอีกครั้งหนึ่ง หากพิจารณาแผนภาพ H-R ในภาพที่ 2 จะเห็นว่า เมื่อเกิดการฟิวชันไฮโดรเจน ดาวจะอยู่ในลำดับหลัก หลังจากนั้นก๊าซร้อนบนผิวดาวจะขยายตัวและมีอุณหภูมิต่ำลง พื้นที่ผิวซึ่งมากขึ้นทำให้ดาวมีความสว่างมากขึ้น ดาวจะเคลื่อนตัวเหนือแถบลำดับหลักเล็กน้อย เมื่อดาวเผาผลาญไฮโดรเจนที่แกนหมด ดาวจะก้าวพ้นลำดับหลัก เมื่อเกิดการเผาผลาญเปลือกไฮโดรเจน ดาวจะขยายตัวอย่างรวดเร็วและอุณหภูมิลดต่ำลงกลายเป็นดาวยักษ์แดง กระทั่งดาวยุบตัวลงและเกิดการฟิวชันที่แก่นฮีเลียม ดาวก็จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นอีกครั้ง ดาวที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 9 เท่า จะเปลี่ยนสภาพเป็นดาวยักษ์น้ำเงิน

    การจบสิ้นชีวิตของดาวขึ้นอยู่กับมวลเริ่มต้นที่ก่อกำเนิดดาวขึ้นมา ดาวที่มีมวลมากมีช่วงชีวิตสั้นกว่าดาวที่มวลน้อย เนื่องจากปฏิกิริยาฟิวชันที่รุนแรงเผาไหม้เชื้อเพลิงภายในดาวอย่างรวดเร็ว นักดาราศาสตร์จำแนกประเภทจุดจบของดาวฤกษ์ตามที่แสดงในภาพที่ 3 ดังนี้

ดาวที่มีมวลตั้งต้นน้อยกว่า 2 เท่าของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์แดง แล้วจบชีวิตเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์และดาวแคระขาวคาร์บอน 

   ดาวที่มีมวลตั้งต้น 2 - 8 เท่าของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์แดง แล้วจบชีวิตเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์และดาวแคระขาวออกซิเจน 

   ดาวที่มีมวลตั้งต้นมากกว่า 8 เท่า แต่น้อยกว่า 18 เท่าของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์ใหญ่สีแดง แล้วจบชีวิตเป็นซูเปอร์โนวา และดาวนิวตรอน 

   ดาวที่มีมวลตั้งต้นมากกว่า 18 เท่า ของดวงอาทิตย์ พ้นลำดับหลักกลายเป็นดาวยักษ์ใหญ่สีแดง แล้วจบชีวิตเป็นซูเปอร์โนวา และหลุมดำ 

การสิ้นอายุขัยของดาวมวลน้อย (< 2 Msun)

        ดาวที่มีมวลตั้งต้นน้อยกว่า 2 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ เมื่อดาวฟิวชันฮีเลียมที่แก่นดาวกลายเป็นคาร์บอนจนหมดแล้ว ดาวไม่สามารถฟิวชันคาร์บอน (เลขอะตอม 6) ให้เป็นธาตุหนักต่อไปได้ เนื่องจากมวลของดาวไม่มากพอที่จะทำให้เกิดความกดดันที่แก่นดาวให้มีอุณหภูมิสูงถึง 600 ล้านเคลวิน แก่นดาวจึงยุบตัวเป็น “ดาวแคระขาว” (Dwarf star) ซึ่งมีองค์ประกอบเป็นคาร์บอน มีขนาดประมาณโลกแต่มีความหนาแน่นสูงมาก เนื่องจากการจัดเรียงอิเล็กตรอนในวงโคจรรอบอะตอมแน่นเต็มที่แล้ว เราเรียกสถานการณ์เช่นนี้ว่า “อิเล็กตรอนดีเจนเนอเรซี” (Electron Degeneracy) นี่คือสาเหตุที่ทำให้ดาวไม่สามารถยุบตัวลงต่ำกว่านี้ได้ (เนื้อของดาวแคระขาว 1 ช้อนชา มีน้ำหนักเท่ากับสสาร 5.5 ตัน บนโลก) ส่วนเนื้อสารของดาวจะถูกแรงดันของแก๊สร้อนสาดกระจายออกสู่อวกาศ มองเห็นเป็นกลุ่มควันรูปทรงกลม เรียกว่า “เนบิวลาดาวเคราะห์” (Planetary Nebula)    อย่างไรก็ตามเนบิวลาดาวเคราะห์ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับดาวเคราะห์ ที่เรียกเช่นนี้เป็นเพราะว่า เนบิวลาดาวเคราะห์มีขนาดเชิงมุมใหญ่เท่าดาวเคราะห์ นักดาราศาสตร์ในยุคก่อนจึงเรียกเช่นนี้ เนบิวลาดาวเคราะห์ที่มีความสว่างมากพอที่จะใช้กล้องดูดาวขนาดเล็กส่องดู ได้แก่ เนบิวลาวงแหวนในกลุ่มดาวพิณ

จุดจบของเอกภพ

จุดจบของเอกภพ

     เมื่อมองจากขอบทางช้างเผือก(ใหญ่สุด)ในอีก 7 พันล้านปีข้างหน้า เอกภพจะหยุดนิ่ง มีเพียงแสงจากดาราจักร M77(บนซ้าย), M33(กลางบน), M74(ล่างซ้ายของ M33), M31(กลาง) และ NGC 147 ล่างขวา เท่านั้นที่เรามองเห็น



    นักดาราศาสตร์มักจะตรวจสอบจุดเริ่มต้นของเอกภพซึ่งเริ่มต้นจากการระเบิดใหญ่ ในขณะเดียวกัน ข้อมูลใหม่ก็ทำให้เราสามารถมองไปยังจุดจบของเอกภพ จุดจบที่เราจะไม่เห็นการเปลี่ยนแปลง

    ในอดีต นักดาราศาสตร์ได้พยายามสร้างทฤษฎีเพื่ออธิบายว่า เราจะเห็นเอกภพเป็นอย่างไรในอีกพันล้านปีนับจากวันนี้ บางคนบอกว่าเอกภพจะหดตัวลง บางคนบอกว่าเอกภพจะขยายตัวต่อไปไม่สิ้นสุด และจะได้เห็นดวงดาวและดาราจักรตายลงไป เหลือไว้เพียงความมืดดำ

    ทว่า จากการคำนวณครั้งใหม่โดย ศาสตราจารย์ อับราฮัม โลเอบ นักทฤษฎีด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด-สมิทโซเนียน ทำให้ได้ภาพใหม่อีกภาพหนึ่งที่ต่างจากเดิมโดยสิ้นเชิง ภาพใหม่ดังกล่าวนี้แสดงให้เห็นว่า เมื่อเอกภพมีอายุมากขึ้น ขยายตัวขึ้น เราจะเห็นดาราจักรได้น้อยลงเรื่อยๆ ที่ประหลาดไปกว่านั้นก็คือ ในขณะที่เรามองจุดจบของดาราจักรเหล่านั้น มันจะไม่มีการเปลี่ยนแปลง ภาพสุดท้ายจะถูกตรึงอยู่อย่างเดิม ไม่ว่าเราจะเฝ้าดูไปนานเพียงใดก็ตาม เราก็จะเห็นดาราจักรมีลักษณะอย่างเดิม เพียงแต่จางลงเมื่อมันห่างจากเราออกไปเท่านั้น

    ผลที่แปลกประหลาดนี้สืบเนื่องมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ผนวกกับความรู้เกี่ยวกับตัวแปรต่างๆ ของเอกภพ ผลการศึกษาการระเบิดของดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลทำให้พบว่า การขยายตัวของเอกภพขยายตัวเร็วขึ้นด้วยผลจากค่าคงที่จักรวาล และดาราจักรที่อยู่ไกลมากๆ ก็จะเคลื่อนที่เร็วเกินกว่าที่เราจะมองเห็น

    ในอีก 1 ล้านล้านปีข้างหน้า แรงจากความเร่งของการขยายตัวจะทำให้ขอบเอกภพมีขนาดเล็กลง(ขอบเอกภพในที่นี้มีลักษณะเทียบได้กับขอบฟ้าของโลก) ทำให้เรามองเห็นดาราจักรได้ในจำนวนที่ลดลง คือจะเหลือให้เราเห็นเพียงสมาชิกประมาณ 1,000 แห่งในกระจุกกาแล็กซีเวอร์โก และพื้นที่รอบๆ และเมื่อดาราจักรที่อยู่ไกลนั้นคล้อยต่ำตัดขอบเอกภพ ภาพที่เราเห็นก็จะคงที่อยู่เช่นนั้น แสงจากดาราจักรที่เคลื่อนที่ต่ำลงไปจากขอบเอกภพจะไม่สามารถส่องมาให้เราเห็นได้อีก เราจึงเห็นแต่ภาพสุดท้ายขณะดาราจักรเคลื่อนผ่านขอบเอกภพ

     กระบวนการนี้จะคล้ายกับสิ่งที่เราเห็นที่หลุมดำ เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ วัตถุนั้นก็เสมือนจะหยุดนิ่งแต่ซีดจางลง เพราะเราไม่อาจมองเห็นแสงภายในหลุมดำได้อีก เช่นเดียวกัน เราก็จะไม่สามารถเห็นพัฒนาการของดาราจักรที่ห่างไกลอีก เราจะไม่เห็นการเกิดใหม่ของดาวฤกษ์ และไม่เห็นดาวฤกษ์ตาย

    สิ่งนี้ทำให้เกิดผลอันโหดร้ายกับนักวิทยาศาสตร์ นอกจากจำนวนวัตถุที่เขาจะศึกษาลดจำนวนลงแล้ว นักดาราศาสตร์ยังไม่อาจติดตามการเปลี่ยนแปลงของดาราจักรได้อีก นั่นทำให้ข้อมูลเกี่ยวกับเอกภพถูกจำกัดลงไปด้วย ยกตัวอย่างเช่น แสงที่ออกมาจากควอซาร์เมื่อตอนที่เอกภพมีอายุ 1 พันล้านปี(ปัจจุบันเอกภพมีอายุราว 14 พันล้านปี) หากเราเฝ้าดูควอซาร์นี้ต่อไป(ตามการคำนวณของโลเอบ)อีกไม่กี่พันล้านปี เราจะเห็นมันหยุดนิ่งเมื่อมันมีอายุราว 6 พันล้านปี ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ อีก นอกจากมันจะจางลงเท่านั้นเอง

เอกภพคืออะไร

เอกภพ

          โลกเป็นเพียงจิ๊กซอว์เล็ก ๆ ชิ้นหนึ่งที่เมื่อนำมาประกอบรวมกับระบบสุริยะ และกาแล็กซี หรือ ดาราจักร (galaxy) ก็จะกลายภาพขนาดใหญ่ที่เรียกกันว่า เอกภพ โดย เอกภพ นั้นเปรียบเสมือนเป็นต้นกำเนิดของทุกสิ่ง ซึ่งเมื่อเอ่ยถึง เอกภพ เราก็เชื่อว่ายังมีอีกหลายคนที่ยังไม่รู้ว่า เอกภพ คืออะไร และมีความสำคัญอย่างไร วันนี้กระปุกดอทคอมจึงขอนำเรื่องราวของ เอกภพ มาบอกกับทุกท่านค่ะ

          เอกภพ หรือ จักรวาล (Universe) เป็นระบบที่ใหญ่ที่สุดและไร้ขอบเขต และเป็นห้วงอวกาศที่เต็มไปด้วยดวงดาวจำนวนมหาศาล ซึ่งเราจะเรียกดวงดาวที่เกาะกันเป็นกลุ่มว่า กาแล็กซี  และในแต่ละกาแล็กซี ก็จะมีระบบของดาวฤกษ์ กระจุกดาว เนบิวลา หลุมดำ อุกกาบาต ฝุ่นผง กลุ่มก๊าซ และที่ว่างอยู่รวมกันอยู่ ซึ่งก็โลกอยู่ในกาแล็กซีหนึ่ง ที่เรียกกันว่า กาแล็กซีทางช้างเผือก นั่นเอง

          สำหรับต้นกำเนิดที่แท้จริงของ เอกภพ นั้น ที่จริงมีอยู่หลายทฤษฎี แต่ทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับจากนักดาราศาสตร์มากที่สุดในปัจจุบัน ก็คือ ทฤษฎีบิ๊กแบง (Big Bang Theory) ของ จอร์จ เลอแมตร์ ที่เชื่อกันว่า เอกภพเริ่มต้นจากความเป็นศูนย์ ไม่มีเวลา ไม่มีแม้แต่ความว่างเปล่า และเอกภพกำเนิดขึ้นโดยการระเบิด ซึ่งหลังจากการระเบิดนั้น เอกภพ ก็เริ่มขยายตัวออกไป ก่อนที่จะเกิดอนุภาคมูลฐาน อะตอม และโมเลกุล ต่าง ๆ ขึ้นตามมาหลังจากนั้น ทั้งแรงระเบิดดังกล่าว ยังทำให้เกิดแรงดันระหว่างกาแล็กซีต่าง ๆ ให้ห่างกันออกไปเรื่อย ๆ ซึ่งแรงดันที่ถือว่าเป็นวิวัฒนาการของเอกภพมีอยู่แรง 2 แรง คือ แรงดันออกหลังจากการระเบิดครั้งใหญ่ และแรงโน้มถ่วงดึงดูดให้เอกภพเข้ามารวมตัวกัน ซึ่งทั้ง 2 แรงดังกล่าวเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดลักษณะของ เอกภพ ดังนี้

เอกภพ

       เอกภพปิด (Closed Universe) คือ เอกภพมีความหนาแน่นของมวลสารและพลังงานมากเพียงพอ จนแรงโน้มถ่วงสามารถเอาชนะแรงดันออกหลังจากการระเบิดครั้งใหญ่ได้ ในที่สุดเอกภพจะหดตัวกลับ และถึงจุดจบที่เรียกว่า บิ๊กครันช์ (Big Crunch)

       เอกภพแบน (Flat Universe) คือ เอกภพมีความหนาแน่นของมวลสารและพลังงาน ในระดับที่ แรงโน้มถ่วง ได้ดุลกับแรงดันออกหลังจากการระเบิดครั้งใหญ่ ในที่สุดเอกภพจะขยายตัว แต่ด้วยอัตราที่ช้าลงเรื่อย ๆ

       เอกภพเปิด (Open Universe) คือ เอกภพมีความหนาแน่นของมวลสารและพลังงาน ต่ำเกินไป ทำให้แรงโน้มถ่วง ไม่สามารถเอาชนะแรงดันออกหลังจากการระเบิดครั้งใหญ่ได้ เอกภพจะขยายตัวอย่างต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งอุณหภูมิของเอกภพเข้าใกล้ศูนย์องศาสัมบูรณ์ เมื่อถึงเวลานั้น จะไม่มีพลังงานหลงเหลืออยู่อีก อะตอมและโมเลกุลต่าง ๆ จะหยุดนิ่งไม่มีการเคลื่อนที่ใด ๆ เรียกว่า บิ๊กชิลล์ (Big Chill)

ระบบสุริยะ

ระบบสุริยะ

        ระบบสุริยะ (อังกฤษ: Solar System) ประกอบด้วยดวงอาทิตย์และวัตถุอื่น ๆ ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์เนื่องจากแรงโน้มถ่วง ได้แก่ ดาวเคราะห์ 8 ดวงกับดวงจันทร์บริวารที่ค้นพบแล้ว 166 ดวง[5] ดาวเคราะห์แคระ 5 ดวงกับดวงจันทร์บริวารที่ค้นพบแล้ว 4 ดวง กับวัตถุขนาดเล็กอื่น ๆ อีกนับล้านชิ้น ซึ่งรวมถึง ดาวเคราะห์น้อย วัตถุในแถบไคเปอร์ ดาวหาง สะเก็ดดาว และฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์

       โดยทั่วไปแล้วจะแบ่งย่านต่าง ๆ ของระบบสุริยะ นับจากดวงอาทิตย์ออกมาดังนี้คือ ดาวเคราะห์ชั้นในจำนวน 4 ดวง แถบดาวเคราะห์น้อย ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่รอบนอกจำนวน 4 ดวง และแถบไคเปอร์ซึ่งประกอบด้วยวัตถุที่เย็นจัดเป็นน้ำแข็ง พ้นจากแถบไคเปอร์ออกไปเป็นเขตแถบจานกระจาย ขอบเขตเฮลิโอพอส (เขตแดนตามทฤษฎีที่ซึ่งลมสุริยะสิ้นกำลังลงเนื่องจากมวลสารระหว่างดวงดาว) และพ้นไปจากนั้นคือย่านของเมฆออร์ต

      กระแสพลาสมาที่ไหลออกจากดวงอาทิตย์ (หรือลมสุริยะ) จะแผ่ตัวไปทั่วระบบสุริยะ สร้างโพรงขนาดใหญ่ขึ้นในสสารระหว่างดาวเรียกกันว่า เฮลิโอสเฟียร์ ซึ่งขยายออกไปจากใจกลางของแถบจานกระจาย

     ดาวเคราะห์ชั้นเอกทั้ง 8 ดวงในระบบสุริยะ เรียงลำดับจากใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดออกไป มีดังนี้คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน

     นับถึงกลางปี ค.ศ. 2008 วัตถุขนาดย่อมกว่าดาวเคราะห์จำนวน 5 ดวง ได้รับการจัดระดับให้เป็นดาวเคราะห์แคระ ได้แก่ ซีรีสในแถบดาวเคราะห์น้อย กับวัตถุอีก 4 ดวงที่โคจรรอบดวงอาทิตย์อยู่ในย่านพ้นดาวเนปจูน คือ ดาวพลูโต (ซึ่งเดิมเคยถูกจัดระดับไว้เป็นดาวเคราะห์) เฮาเมอา มาคีมาคี และ อีรีส

    มีดาวเคราะห์ 6 ดวงและดาวเคราะห์แคระ 3 ดวงที่มีดาวบริวารโคจรอยู่รอบ ๆ เราเรียกดาวบริวารเหล่านี้ว่า "ดวงจันทร์" ตามอย่างดวงจันทร์ของโลก นอกจากนี้ดาวเคราะห์ชั้นนอกยังมีวงแหวนดาวเคราะห์อยู่รอบตัวอันประกอบด้วยเศษฝุ่นและอนุภาคขนาดเล็ก

    สำหรับคำว่า ระบบดาวเคราะห์ ใช้เมื่อกล่าวถึงระบบดาวโดยทั่วไปที่มีวัตถุต่าง ๆ โคจรรอบดาวฤกษ์ คำว่า "ระบบสุริยะ" ควรใช้เฉพาะกับระบบดาวเคราะห์ที่มีโลกเป็นสมาชิก และไม่ควรเรียกว่า "ระบบสุริยจักรวาล" อย่างที่เรียกกันติดปาก เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับคำว่า "จักรวาล" ตามนัยที่ใช้ในปัจจุบัน

กำเนิดเอกภพ

กำเนิดเอกภพ

ทฤษฎีกำเนิดเอกภพ ที่ได้รับความเชื่อถือมาก ในหมู่นักดาราศาสตร์ คือ ทฤษฎีระเบิดใหญ่ หรือ Big Bang  เป็นการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ จากพลังงานบางอย่าง สาดกระจายมวลสารทั้งหลาย ออกไปทุกทิศทาง แล้วเริ่มเย็นตัวลง จับกลุ่มเป็น ก้อนก๊าซ ขนาดใหญ่ จนยุบตัวลงเป็น กาแล็กซี และดาวฤกษ์ ได้ก่อรูปขึ้นมาในกาแล็กซีเหล่านั้น ประมาณหนึ่งหมื่นล้านปี หลังจากการระเบิดใหญ่ ที่เกลียวของของ กาแล็กซีทางช้างเผือก ดวงอาทิตย์ โลก และดาวเคราะห์ดวงอื่น ได้ถือกำเนิดขึ้นเป็นระบบสุริยะ

บิกแบงต้นตอ

บิกแบง (อังกฤษ: Big Bang หรือ the Big Bang หมายถึง การระเบิดครั้งใหญ่)  คือ แบบจำลองของการกำเนิดและการวิวัฒนาการของเอกภพในวิชาจักรวาลวิทยาซึ่งได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานทางวิทยาศาสตร์และจากการสังเกตการณ์ที่แตกต่างกันจำนวนมาก นักวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปใช้คำนี้สำหรับกล่าวถึงแนวคิดการขยายตัวของเอกภพหลังจากสภาวะแรกเริ่มที่ทั้งร้อนและหนาแน่นอย่างมากในช่วงเวลาจำกัดระยะหนึ่งในอดีต และยังคงดำเนินการขยายตัวอยู่จนถึงในปัจจุบัน

จอร์จ เลอแมตร์ นักวิทยาศาสตร์และพระโรมันคาทอลิก เป็นผู้เสนอแนวคิดการกำเนิดของเอกภพ ซึ่งต่อมารู้จักกันในชื่อ ทฤษฎีบิกแบง ในเบื้องแรกเขาเรียกทฤษฎีนี้ว่า สมมติฐานเกี่ยวกับอะตอมแรกเริ่ม (hypothesis of the primeval atom) อเล็กซานเดอร์ ฟรีดแมน ทำการคำนวณแบบจำลองโดยมีกรอบการพิจารณาอยู่บนพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

ต่อมาในปี ค.ศ. 1929 เอ็ดวิน ฮับเบิลค้นพบว่า ระยะห่างของดาราจักรมีสัดส่วนที่เปลี่ยนแปลงสัมพันธ์กับการเคลื่อนไปทางแดง การสังเกตการณ์นี้บ่งชี้ว่า ดาราจักรและกระจุกดาวอันห่างไกลกำลังเคลื่อนที่ออกจากจุดสังเกต ซึ่งหมายความว่าเอกภพกำลังขยายตัว ยิ่งตำแหน่งดาราจักรไกลยิ่งขึ้น ความเร็วปรากฏก็ยิ่งเพิ่มมากขึ้น หากเอกภพในปัจจุบันกำลังขยายตัว แสดงว่าก่อนหน้านี้ เอกภพย่อมมีขนาดเล็กกว่า หนาแน่นกว่า และร้อนกว่าที่เป็นอยู่ แนวคิดนี้มีการพิจารณาอย่างละเอียดย้อนไปจนถึงระดับความหนาแน่นและอุณหภูมิที่จุดสูงสุด และผลสรุปที่ได้ก็สอดคล้องอย่างยิ่งกับผลจากการสังเกตการณ์ ทว่าการเพิ่มของอัตราเร่งมีข้อจำกัดในการตรวจสอบสภาวะพลังงานที่สูงขนาดนั้น หากไม่มีข้อมูลอื่นที่ช่วยยืนยันสภาวะเริ่มต้นชั่วขณะก่อนการระเบิด ลำพังทฤษฎีบิกแบงก็ยังไม่สามารถใช้อธิบายสภาวะเริ่มต้นได้ มันเพียงอธิบายกระบวนการเปลี่ยนแปลงของเอกภพที่เกิดขึ้นหลังจากสภาวะเริ่มต้นเท่านั้น

เอ็ดวิน ฮับเบิลพิมพ์แผนภาพที่มีชื่อเสียง แสดงดาราจักรเกือบทั้งหมดเคลื่อนที่ห่างจากดาราจักรของเรา ด้วยความเร็วถอยห่าง เป็นสัดส่วนกับระยะทางปัจจุบัน หรือดาราจักรไกลกว่าก็เคลื่อนที่เร็วกว่าดาราจักรใกล้ๆ แม้แต่ฮับเบิลเองตอนแรกก็ปฏิเสธความคิดเช่นนี้  ข้อมูลเหล่านี้บอกว่า เอกภพทั้งหมดกำลังขยายตัวจากการยืดของอวกาศระหว่างดาราจักร เมื่อเอกภพขยายตัว มันหนาแน่นน้อยลงและเย็นตัวมากขึ้น การมองย้อนกลับไปในอดีตสรุปได้ว่าเอกภพมีการเริ่มต้นแน่นอน ตอนนั้นมันอยู่ในสภาวะที่ถูกบีบอัดและร้อนมาก จากจุดเริ่มต้นหนาแน่น มีการบวมตัวที่รู้จักในสภาพบิกแบง (Big Bang)

คำว่า “บิกแบง” ที่จริงเป็นคำล้อเลียนที่เกิดจากนักดาราศาสตร์ชื่อ เฟรด ฮอยล์ จากการออกอากาศทางวิทยุครั้งหนึ่งในปี ค.ศ. 1949 ซึ่งเขาดูหมิ่นและตั้งใจจะทำลายความน่าเชื่อถือของทฤษฎีที่เขาเห็นว่าไม่มีทางเป็นจริง ในเวลาต่อมา ฮอยล์ได้ช่วยศึกษาผลกระทบของนิวเคลียร์ในการก่อเกิดธาตุมวลหนักที่ได้จากธาตุซึ่งมีมวลน้อยกว่า อย่างไรก็ดี การค้นพบรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลในปี ค.ศ. 1964 ยิ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ไม่สามารถปฏิเสธทฤษฎีบิกแบงได้

เอกภพขยายตัวยังไม่มีนิยามของจุดเริ่มต้นดีพอ มีแต่การขยายตัวตลอดเวลา ความหนาแน่นเฉลี่ยยังคงเหมือนเดิม เพราะมีการสร้างมวลต่อเนื่อง เฟรด ฮอยล์ , เฮอร์แมนน์ บอนดิ และ ทอมัส โกลด์ เสนอทฤษฎีสภาวะคงที่(steady – state theory)ในค.ศ.1948 แม้มีความสุนทรีในสายตานักดาราศาสตร์บางคน  แต่ทฤษฎีสภาวะคงที่ก็ไม่ได้รับการสนับสนุนอย่างเดียวกับเอกภพบิกแบง ในค.ศ. 1965 อาร์โน เพนเซียส์ และโรเบิร์ต วิลสัน ล้มทฤษฎีสภาวะคงที่จากการค้นพบรังสีฉากหลังไมโครเวฟคอสมิค(CMB: cosmic microwave backgroud) ที่เป็นรังสีเรืองจางหลงเหลือจากอดีตร้อนไกล ทฤษฎีสภาวะคงที่ไม่มีเหตุผลอธิบายรังสีแบบนี้ แต่แบบจำลองบิกแบงอธิบายได้ ยิ่งกว่านั้น ทฤษฎีสภาวะคงที่ไม่สามารถอธิบายจำนวนไฮโดรเจนธรรมดา(โปรตอน) ไฮโดรเจนหนัก(ดิวเธอเรียม) ฮีเลียม และลิเธียม ในก้อนกาซระหว่างดาราจักร ที่ไม่ได้รับผลใดๆจากขบวนการวิวัฒนาการในดาว ภายในไม่กี่นาทีแรกหลังบิกแบง ความหนาแน่นและอุณหภูมิของเอกภพ เป็นตัวทำให้เกิดธาตุเบาในก้อนกาซเริ่มแรก ที่สอดคล้องกับที่วัดในก้อนกาซดั้งเดิมเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์เกือบทั้งหมดเชื่อแล้วว่า ทฤษฎีสภาวะคงที่ไม่ถูกต้อง

ทฤษฎีบิกแบง

ทฤษฎีบิกแบง

หลังจากได้มีการค้นพบกฎ การขยายตัวของเอกภพโดย เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) ทำให้เกิดความคิด ทางของเวลากลับไปยังอดีตเอกภพก็ควร จะหดเล็กลง เรื่อยๆ จนกระทั่งอาจเหลือเพียงแค่ปริมาตรที่เล็กมากๆ ปริมาตรหนึ่งในความ ว่างเปล่า                                                               เป็นภาพแบบจำลองวิวัฒนาการของเอกภพโดยทฤษฎีบิ๊กแบง                        ถ้าเราลำดับทิศทางของ เวลาตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงปัจจุบัน วิวัฒนาการของเอกภพจึงควรเริ่มมาจาก ปริมาตรที่เล็กมากๆ แต่มีสสารอยู่อย่างอัดแน่น จู่ๆ ก็มีการระเบิดออกอย่าง รุนแรง ทำให้ปริมาตรเล็กๆ นั้นขยายตัวออกมาเป็นเอกภพดังเช่นในปัจจุบัน  ทฤษฎีดังกล่าวจึงกำลังจะบอกเราว่าเอกภพควรจะมีจุดเริ่มต้นในอดีต กำลังวิวัฒนาการไปสู่อนาคตโดยการขยายตัวจากการระเบิดออก อย่างรุนแรง ซึ่งแนว คิดดังกล่าวต่างจากทฤษฎีแบบจำลองเอกภพแบบสถานะคงตัวโดยสิ้นเชิง ทฤษฎีบิ๊กแบงถูกเสนอ โดย จอร์จส เลอแมท์ร (Georges Lemaitre) เมื่อปีพ.ศ.2470 (ค.ศ.1927) ต่อมา ทฤษฎีดังกล่าวถูกพัฒนาโดย จอร์จ กามอฟ ( George Gamow) และนักคิดอีกหลาย ท่าน โดยกล่าวว่าในช่วงเริ่มต้นของเอกภพ สสารทุกอย่างจะอยู่รวมตัวกันอย่าง หนาแน่นมากๆ จนความหนาแน่นของเอกภพมีค่าเป็นอนันต์ ในปริมาตรที่เล็ก มากๆ ปริมาตรหนึ่ง เรียกว่า ซิงกูลาริตี้ (singularity)                    ในบริเวณซิงกูลาริตี้ นั้นมีพลังงานสูงมากจนมีอุณหภูมิมหาศาล กฎเกณฑ์ต่างๆทางฟิสิกส์ ที่ใช้ อธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ  ไม่สามารถ อธิบายเอกภพในช่วงนั้นได้ รามไปถึงเวลาที่ ถูกกำหนดเป็นศูนย์ ทันทีทันใดนั้นการระเบิดอย่างรุนแรงของซิงกูลาริตี้  ทำ ให้สสารที่รวมอยู่ในปริมาตรเล็กๆ นั้นเกิดการกระจายตัวออก และเริ่มต้นนับ เวลาตั้งแต่การระเบิดสิ้นสุดลง ภายหลังจากการระเบิด ครั้งใหญ่ของเอกภพ การกระจายตัวออกของสสารจะทำให้ความหนาแน่น และอุณหภูมิมี ค่าต่ำลงเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป ภาพของเอกภพในช่วงแรก เริ่ม (Early universe) จึงสามารถแบ่งได้ตามเวลาที่เริ่มนับตั้งแต่เกิดบิ๊ก แบงไปเรื่อยๆ โดยสถานะของสสารในช่วงเวลาผ่านไปประมาณ 10-43 วินาที (เท่ากับ 0.0000000000000000000000000000000000000000001 วินาที) เอกภพร้อนจัดและมีความหนาแน่นสูงมาก                      ต่อมาเอกภพได้เกิดการ พองตัวออกอย่างรวดเร็ว (inflation) การพองตัวออกนี้เป็นสาเหตสำคัญที่ทำให้  เอกภพที่เราเห็นในปัจจุบันมีความใหญ่โตมโหฬาร และดูเหมือนว่า จะมี ความหนา แน่นพอ ๆ กันในทุก ๆ ตำแหน่ง (homogeneous)  และทุก ๆ ทิศ ทาง (isotropic) ซึ่งทำให้เอกภพตามแบบจำลองทฤษฎีบิ๊กแบงมีความสอดคล้องกับ หลักสองข้อของเอกภพ  ภายหลังจากการพองตัว เอกภพยังคงร้อนจัดและมีความหนาแน่น สูงอยู่ ดังนั้นสถานะของสสารขณะนั้นจึงอยู่ในรูปของ "พลาสมา" (plasma) ซึ่ง เป็นสถานะที่สสารมีพลังงานสูงมาก มีการแผ่รังสีอย่างหนาแน่น จึงเรียกเอกภพ  ลักษณะดังกล่าวว่า ยุคแห่งการแผ่รังสีของเอกภพ (Radiation Era)                    ยุคแห่งการแผ่รังสีจะเริ่มต้นตั้งแต่ที่เอกภพพองตัวออกอย่างรวดเร็วไปจนกระทั่งเมื่อเวลาผ่านไปประมาณ 10-12 วินาที  จึงเริ่มต้นเกิดอนุภาควิ่งพล่านไปทั่วเอกภพ โดยเอกภพในขณะนั้นจะมีอุณหภูมิประมาณ 1015 เคลวิน เรียกเอกภพใน ลักษณะดังกล่าวว่าอยู่ในยุคแห่งอนุภาค (Particle Era) หลัง จากนั้นควากซ์แต่ละชนิดจะประกอบกันกลายเป็นโปรตอน นิวตรอน  ในช่วงระยะ เวลา 3 นาทีแรกหลังจากบิ๊กแบง แต่กว่าที่อุณหภูมิจะลดต่ำลงจนพอเหมาะที่จะทำ ให้ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนฟอร์มตัวกลายเป็นอะตอม ในครั้งแรกจะต้อง ใช้เวลาถึงประมาณ 300,000 ปี โดยอุณหภูมิขณะนั้นลดลงมาอยู่ที่ ประมาณ 4000 เคลวิน เอกภพในช่วงเวลาดังกล่าวจะมีความโปร่งมากขึ้น                    เนื่องจากการเกิดอะตอม ทำให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกดูดกลืนได้น้อยและกว่าที่อะตอมทั้งหลายจะฟอร์ม  ตัวเป็นกาแลกซี่จำเป็นต้องใช้เวลาไปอีกหนึ่งพันล้านปี กาแลกซี่แรกที่เกิด ขึ้นมาประกอบขึ้นมาจากกลุ่มก๊าซไฮโดรเจนรวมตัวกันเป็นดาวฤกษ์ขนาดมหึมาหลาย ล้านดวง จากนั้นธาตุที่หนักกว่าไฮโดรเจนจึงกำเนิดขึ้นมาอีกทีภายหลังจากผ่าน  ช่วงวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ไปแล้ว และกลายมาเป็นเอกภพที่กำลังขยายตัวอยู่ใน ปัจจุบัน ซึ่งถ้านับเวลาตั้งแต่เพิ่งเริ่มเกิดบิ๊กแบง จนถึงตอนนี้ พบว่าใช้ เวลาถึง 15-20 พันล้านปี ในขณะที่มนุษย์ชาติเพิ่มเริ่มเกิดเมื่อ ประมาณ 50,000 ปีที่แล้วเท่านั้น                   ยุคที่มนุษย์อาศัยอยู่ นี้ เป็นช่วงเวลาแค่เพียงเสี้ยวเล็กๆ แห่งมหกรรมการกำเนิดเอกภพ ในช่วงชีวิต ของมนุษยชาตินั้นอยู่บนเอกภพที่กำลังวิวัฒนาการในยุคแห่งดวง ดาว (Stelliferous Era) ซึ่งเป็นยุคที่วิวัฒนาการต่อมาจากยุคแห่งอนุภาค ดาวฤกษ์ทั้งหลาย ถือกำเนิดมาจากกลุ่มก๊าซ มีการฟอร์มตัวกันเป็นกาแลกซี่ โดยกา แลกซี่ในช่วงแรกๆ ยังคงหมุนเร็วและประกอบด้วย ดาวฤกษ์สีน้ำเงินร้อน จัด ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจในช่วงนั้นคือกาแลกซี่ทั้งหลายยังคงอยู่รวมกันเป็น กระจุกกาแลกซี่ และมีการชนกันระหว่างกาแลกซี่เกิดขึ้นสม่ำเสมอ หลังจากนั้น กาแลกซี่ต่างก็วิ่งห่างออกจากกันเนื่องจากการขยายตัวของเอกภพ                ดาวที่เกิดขึ้นในรุ่น แรกเมื่อหมดอายุขัยต่างก็วิวัฒนาการกลายเป็นซากดาวและกลุ่มก๊าซ รอคอยให้ดาว รุ่นที่สองและ รุ่นถัดมาวิวัฒนาการเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป ดาวฤกษ์สีน้ำเงิน ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่มีพลังงานสูงจะค่อยๆ มีจำนวนลดลง  จำนวนของดาวฤกษ์สีแดง ที่มีพลังงานต่ำจะยิ่งมีมากขึ้น คาดว่าความหนาแน่นของกลุ่มก๊าซที่ก่อกำเนิด เป็นดาวฤกษ์จะลดลงเรื่อยๆ เนื่องจากการขยายตัวของเอกภพจะทำให้อนุภาค ต่างๆ ยิ่งห่างออกจากกัน จนไม่สามารถยุบตัวเป็นดาวฤกษ์ได้อีก  ยุคแห่งดวง ดาวจะสิ้นสุดลงเมื่อเอกภพมีอายุราว 1014  ปี                อย่างไรก็ตามภายหลังจาก ที่ยุคแห่งดวงดาวสิ้นสุดลงแล้ว ถ้าหากเอกภพยังจะขยายตัวต่อไป เรื่อยๆ อีก (หรือเรียกว่า "เอกภพเปิด" : ดูรายละเอียดในเรื่อง "การขยายตัว ของเอกภพ") นักดาราศาสตร์คาดว่าหลังจากนั้นเอกภพจะเข้าสู่ยุค มืด (Dark Era)  เนื่องจากความหนาแน่นของกลุ่มก๊าซจะน้อยมากและอุณหภูมิกำลัง เข้าใกล้อุณหภูมิศูนย์องศาสัมบูรณ์ ซึ่งตามทฤษฎีทางฟิสิกส์เชื่อว่า สสารจะ ไม่เกิดพลังงานจลน์เลย กลายเป็นยุคที่หนาวเย็นและไม่มีจุดจบ เรียกว่า "บิ๊ก ชิลล์" (Big Chill)                แต่ถ้าในกรณีที่เอกภพ เกิดหยุดขยายตัวและเริ่มหดตัวลงเนื่องจากแรงจากการระเบิดครั้งใหญ่ในทฤษฎี บิ๊กแบงไม่สามารถ เอาชนะแรงโน้มถ่วงที่ดึงดูดกาแลกซี่ต่างๆ ให้เข้ามารวมกัน แล้ว เอกภพก็จะหดตัวลงเช่นลูกโป่งที่ปล่อยลมออก (หรือเรียกว่า "เอกภพ ปิด" : ดูรายละเอียดในเรื่อง "การขยายตัวของเอกภพ") นักดาราศาสตร์ก็คาดว่า เอกภพจะมีแนวโน้มยุบตัวรวมกัน หรือเรียกว่า "บิ๊กครั๊นช์" (Big Crunch)               แม้เอกภพจะดูเป็นเรื่อง ใหญ่และไกลตัวเราเกินไป แต่ความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีใน ปัจจุบัน ทำให้สามารถเก็บข้อมูลในทางดาราศาสตร์ได้ดียิ่งขึ้น โดยข้อมูลดัง กล่าวมีแนวโน้มจะสนับสนุนแบบจำลองของเอกภพตามทฤษฎีบิ๊กแบง  หนึ่งในข้อมูลดัง กล่าวเช่น การสังเกตการณ์พบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นไมโครเวฟทั่วทุก ทิศทาง หรือเรียกว่าคลื่นไมโครเวฟพื้น หลัง (Cosmic-microwave background radiation : CBR) ซึ่งเป็นข้อมูลที่ยืน ยันว่าทฤษฎีบิ๊กแบงน่าจะเป็นแบบจำลองเอกภพที่ถูกต้อง ว่า                เอกภพที่กำลังขยายตัวอยู่ในปัจจุบันจะมีลักษณะเป็นเช่นไรในอดีต แนวคิดที่ สอดคล้องกับสามัญสำนึกของเราคือ  เอกภพมีการขยายตัวเมื่อทิศทางของเวลาเดินไป ข้างหน้า ดังนั้นถ้าเราย้อนทิศ   ขอบคุณ http://www.tlcthai.com/education/knowledge-online/content-edu/16697.html

สมาชิกในกลุ่ม

สมาชิกในกลุ่ม

1. ด.ญ.เกวดี ขุนทองจันทร์ ม.3/8  เลขที่  21

2. ด.ญ.จุฑารัตน์ เรืองรัตนพงศ์  ม.3/8  เลขที่ 24

3. ด.ญ.ทิตยา รักหวาน  ม.3/8  เลขที่ 28

4. ด.ญ.นภัสวรรณ ดีแก้ว  ม.3/8  เลขที่ 33