เอกภพ(Universe)
เอกภพ (Universe) หรือ จักรวาล หมายถึงทั้งหมดทุกสรรพสิ่ง นักดาราศาสตร์พยายามศึกษาว่า
เอกภพกว้างใหญ่เพียงใด มีกาแล็กซีอยู่จำนวนเท่าใด ปัจจุบันเราทราบว่า
กาแล็กซีไม่ได้กระจายตัวกันในเอกภพ หากแต่อยู่รวมกลุ่มเป็นกระจุก
กระจุกกาแล็กซีทั้งหลายกำลังเคลื่อนที่ออกจากโลกในทุกทิศทาง แสดงว่า
เอกภพกำลังขายตัว
นักดาราศาสตร์ศึกษาอัตราการขยายตัวของเอกภพโดยใช้กฏของฮับเบิล
แล้วคำนวณย้อนกลับพบว่า เอกภพมีอายุประมาณ 13,000
ล้านปี ซึ่งอธิบายโดยใช้ทฤษฎีบิกแบง
เอกภพวิทยาในอดีต
1.แบบจำลองเอกภพของชาวสุเมเรียนและแบบจำลองเอกภพของชาวบาบิโลน
7,000ปีก่อนคริสต์ศักราช ชาวสุเมเรียนบันทึกด้วยอักษร"คูนิฟอร์ม"ว่าโลกแบนอยู่กับที่และเป็นศูนย์กลางของการเคลื่อนที่ทั้งหมด ตามความเชื่อที่ว่า"เทพเจ้าปกครองโลก" เอกภพของชาวสุเมเรียนคือท้องฟ้า
2,000 ถึง 500 ปีก่อนคริสต์ศักราช ชาวบาบิโลเนียนได้จดบันทึกการเคลื่อนที่ของดวงดาวและได้จัดทำแค็ตตาล็อกดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ ทำให้ชาวบาบิโลเนียนทำนายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ ดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ และการเปลี่ยนแปลงฤดูกาลบนโลกบนโลกได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ
***ทั้งชาวสุเมเรียนและชาวบาบิโลเนียนเชื่อว่าเอกภพคือท้องฟ้า
2.แบบจำลองเอกภพของกรีก
เป็นชนกลุ่มแรกที่ริเริ่มใช้คำว่า"cosmology"มีความหมายว่าเอกภพวิทยา
แนวคิดที่สำคัญ
-อาริสโตเติล เสนอว่า โลกมีทรงกลม
-อาริสตาร์คัส แห่งซามอส บุคคลแรกในประวัติศาสตร์ที่ระบุว่าโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์โดยดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลาง และโลกจะโคจรครบ1รอบ ในเวลา1ปี
-ทอเลมี เชื่อว่าโลกแบน ส่วนดาวฤกษ์โคจรรอบโลกรอบละ1วัน และอยู่ไกลจากโลกมาก
3.แบบจำลองเอกภพของเคพเลอร์
ทิโค บราห์ ไม่เชื่อว่าดาวเคราะห์เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลม เขาได้มอบผลงานทั้งหมดให้ โยฮันเนส เคพเลอร์ เคพเลอร์ได้บันทึกตำแหล่งและจำลองการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ที่อธิบายได้ว่าดาวเคราะห์จะโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี โดยมีดวงอาทิตย์อยู่ที่โฟกัสจุดหนังที่จุดโฟกัสจุดหนึ่งของวงโคจรรูปวงรีนั้น กลายเป็นกฎเคลื่อนที่ 3 ข้อ
4.แบบจำลองเอกภพของกาลิเลโอ
กาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) ได้นำกล้องส่องทางไกลซึ่งประดิษฐ์คิดค้นโดยชาวฮอลแลนด์
มาประยุกต์สร้างขึ้นเป็นกล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสงเพื่อใช้ส่องดูวัตถุท้องฟ้า
กาลิเลโอพบว่า พื้นผิวของดวงจันทร์เต็มไปด้วยหลุมขรุขระ พื้นผิวของดวงอาทิตย์มีจุด
(Sunspots) และมิได้เป็นทรงกลมที่สมบูรณ์
นอกจากนั้นกาลิเลโอพบว่าดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์บริวาร 4 ดวง และสรุปว่า
ดวงจันทร์ทั้งสี่มิได้โคจรรอบโลกแต่โคจรรอบดาวพฤหัสบดี
สิ่งที่กาลิเลโอค้นพบขัดแย้งกับคำสอนของอริสโตเติลที่ว่า “โลกคือศูนย์กลางของจักรวาล
วัตถุท้องฟ้าทุกอย่างโคจรรอบโลก”
ต่อมาเซอร์ ไอแซก นิวตัน ได้ค้นพบการโคจรดังกล่าวเกิดจากผลของแรงโน้มถ่วงสากล จึงทำให้นักดาราศาสตร์ยอมรับกฏ 3 ข้อของเคพเลอร์
กำเนิดเอกภพ
ทฤษฎีนี้เชื่อว่า เหตุการณ์บิกแบง(Big Bang) เป็นจุดเริ่มต้นของเอกภพและเวลา โดยอธิบายว่าเอกภพเริ่มจากพลังงานเปลี่ยนเป็นสสาร เกิดการระเบิดของจุดเล็กๆที่มีอุณหภูมิสูงมหาศาล จากนั้นอนุภาคที่เกิดขึ้นครั้งแรกรวมตัวกลายเป็นอะตอมของไฮโดรเจนและฮีเลียมซึ่งมีิิวิวัฒนาการจนเกิดเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ฯลฯ
ข้อสังเกตที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง
1.การขยายตัวของเอกภพ
นักดาราศาสตร์ทำการสำรวจการเลื่อนแดงของกระจุกกาแล็กซีและพบว่า
กระจุกกาแล็กซีทั้งหลายกำลังเคลื่อนที่ออกห่างจากโลกมากขึ้นในทุกทิศทาง
จึงตั้งสมมติฐานว่า เอกภพกำลังขยายตัว
โดยมีสมมติฐานว่า
นี่คือจุดเริ่มต้นของเอกภพและกาลเวลา จุดที่เวลาของเอกภพ T = 0, สสารและพลังงานคือหนึ่งเดียว
เรียกว่า “ซิงกูลาริตี้” (Singularity)
กำหนดให้ T0 =
เวลาเริ่มต้น กระจุกกาแล็กซีทั้งหลายเคยเป็นหนึ่งเดียวกัน
=
ความเร็วในการถอยห่างของกาแล็กซี
H = ค่าคงที่ของฮับเบิล
= 71 km/s/b (กิโลเมตร/วินาที/ล้านพาร์เซก)
d = ระยะทางจากโลกถึงกระจุกกาแล็กซี
สูตร T0 = d /v
T0 = d/H0d = 1/ H0
= 1 / (71 km/s/Mpc)
= (1/71)(Mpc-s/km) x (3.09 x 1019 km/1 Mpc) x (1 year / 3.156 x 107 s)
= 1.3 x 1010
ปี
ผลลัพธ์ที่ได้คือ เอกภพเกิดขึ้นเมื่อ 13,000 ล้านปีมาแล้ว
2.การค้นพบคลื่นไมโคเวฟพื้นหลังจากอวกาศ
อาร์โน เพนเซียสและรอเบิร์ต วิลสัน พบสัญญาณวิทยุในช่วงของคลื่นไมโคเวฟตลอดเวลา ทราบภายหลังสัญญาณมาจากอวกาศ ต่อมาค.ศ.1989ได้มีการส่งดาวเทียมไปสำรวจอวกาศที่ชื่อว่า โคบี จึงสรุปได้ว่า คลื่นไมโคเวฟ คือ การแผ่พลังงานที่เหลือหลังบิกแบงประมาณ 300,000 ปี
กาแล็กซี(Galaxy)
คืออาณาจักรหรือระบบของดาวฤกษ์จำนวนับแสนล้านดวงซึ่งเกิดขึ้นหลังจากบิกแบงประมาณ 1,000ล้านปี ภายในประกอบด้วยกาแลกซีจำนวนมหาศาล
กาแล็กซีทางช้างเผือก
กาแล็กซีทางช้างเผือก เป็นกาแล็กซีแบบกังหัน
มีดาวฤกษ์ประมาณแสนล้านดวง มีมวลรวมประมาณ 9 หมื่นล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์
แบ่งเป็น 3 ส่วน ดังนี้
ส่วนโป่ง (Bulge) คือบริเวณใจกลางของกาแล็กซี มีฝุ่นและแก๊สเพียงเล็กน้อย
องค์ประกอบหลักเป็นประชากรดาวประเภทหนึ่งที่เก่าแก่ และประชากรดาวประเภทสอง (Population II) ซึ่งเป็นดาวเก่าแก่แต่มีโลหะเพียงเล็กน้อย
เฮโล (Halo) อยู่ล้อมรอบส่วนโป่งของกาแล็กซี
มีองค์ประกอบหลักเป็น “กระจุกดาวทรงกลม” (Global Cluster) อยู่เป็นจำนวนมาก มีกระจุกดาวทรงกลมเป็นโครงสร้างเก่าแก่ของกาแล็กซี
โคจรขึ้นลงผ่านส่วนโป่งของกาแล็กซี
กาแล็กซีเพื่อนบ้าน
ทางช้างเผือก (ซ้าย),เมฆแมกเจลแลนใหญ่(ขวาบน),เมฆแมกเจลแลนเล็ก(ขวาล่าง)
ในต้นคริสตศตวรรษที่ 16 เฟอร์ดินานด์ แมกเจลแลน (Ferdinand Magellan) นักสำรวจชาวโปรตุเกส
ได้ล่องเรือลงมายังตอนใต้ของมหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรแปซิฟิก ได้สังเกตว่า
ใกล้ขั้วฟ้าใต้มีเมฆขาว 2 แห่ง ซึ่งมีลักษณะคล้ายทางช้างเผือกแต่มีขนาดเล็กกว่ามาก
จึงตั้งชื่อว่า เมฆแมกเจนแลนใหญ่ (Large
Magellenic Cloud) และ เมฆแมกเจนแลนเล็ก (Small Magellenic Cloud)
กาแล็กซีแอนโดรมีดา (M31 Andromeda Galaxy) เป็นกาแล็กซีเพื่อนบ้านซึ่งมีขนาดใหญ่กว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกเล็กน้อย ซึ่งอยู่ห่างออกไป 2.9 ล้านปีแสง สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
***นักดาราศาสตร์พบกว่ากาแล็กซีแอนโดรมีดาและกาแล็กซีทางช้างเผือกกำลังเคลื่อนที่เข้าหากัน
และจะปะทะกันในอีกประมาณ 3 - 5 พันล้านปีข้างหน้า
กาแล็กซีดุมล้อ (M33 Pinwheel Galaxy)อยู่ห่างจากโลกประมาณ 3 ล้านปีแสง
ประเภทกาแล็กซี
แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ
1.กาแล็กซีปกติ ตามแผนภาพของฮับเบิล
2.กาแล็กซีไม่มีรูปแบบ
กาแล็กซีปกติแบ่งออกเป็น3กลุ่มใหญ่ ตามแผนภาพฮับเบิล
1.กาแล็กซีรี มีรูปร่างค่อนข้างรี ใช้รหัสว่า E ตามด้วยตัวเลขเพื่อแสดงถึงความแป้นของรูปทรงรี
2.กาแล็กซีกังหันหรือก้นหอย ใจกลางสว่างมาก มีแขนหลัก2แขน คล้ายพัดลม ใช้รหัส S กาแล็กซีกังหันแบบมีคานใช้รหัส SB
3.กาแล็กซีเลนส์หรือลูกสะบ้า ลักษณะคล้ายเลนส์ ใช้รหัส S0
