บทที่ 5 เอกภพ

เอกภพวิทยาในอดีต

            1. แบบจำลองเอกภพของชาวสุเมเรียนและแบบจำลองเอกภพของชาวบาบิโลน
                ชาวสุเมเรียนบันทึกตำแหน่งของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ โดยมีโลกแบนอยู่กับที่และศูนย์กลางของการเคลื่อนที่ทั้งหมดมีการตั้งชื่อกลุ่มคาวหลายกลุ่มในท่องฟ้า และอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวต่างๆ ตามความเชื่อที่ว่าเทพเจ้าปกครองโลก ท้องฟ้าและแหล่งน้ำบันดาลให้เป็นไป ชาวบาบิโดลนอาศัยพื้นฐานของชาวสุเมเรียนมาใช้ในการอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์และการเปลี่ยนแปลงฤดูกาลบนโลกได้อย่างถูกต้อง

            2. แบบจำลองเอกภพของกรีก 

                ชาวกรีกได้ประยุกต์ความรู้ทางคณิตศาสตร์ในเรื่องจำนวนและเรขาคณิตในการพัฒนาแบบจำลองเอกภพ “อริส โตเติล” เป็นชาวกรีกคนแรกที่พบว่า โลกมีลักษณะเป็นทรงกลม นอกจากนี้ “อริส ตาร์คัส” เป็นบุคคลแรกที่ระบุว่า โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลาง และโลกจะโคจรครบรอบ 1 ปี ในเวลา 1 ปี ทำให้แบบจำลองของชาวกรีกมีลักษณะที่อธิบายได้ทางเรขาคณิต

            3. แบบจำลองเอกภพของกาลิเลโอ 

                กาลิเลโอเป็นชาวอิตาลี เป็นคนแรกที่ได้ใช้กล้องโทรทัศน์ เพื่อการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ แบบจำลองของกาลิเลโอเชื่อว่า ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ โดยมีดาวเคราะห์ต่างๆ เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลม แบบจำลองของเขาเป็นแบบจำลองที่มีขนาดไม่จำกัด ซึ่งเชื่อว่ายังมีวัตถุอื่นที่อยู่ไกลกว่าดาวเสาร์ ต่อมา “เซอร์ ไอแซก นิวตัน” ค้นพบว่า ลักษณะการโคจรของดาวเคราะห์เกิดจากผลของแรงโน้ม ทำให้ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ยอมรับกฎการเคลื่อนที่ดาวเคราะห์ 3 ข้อ ของเคปเลอร์ 

กำเนิดเอกภพ

               กำเนิดเอกภพเริ่มนับจากจุดที่เรียกว่า บิกแบง (Big Bang) “บิกแบง” เป็นชื่อที่ใช้เรียกทฤษฎีกำเนิดเอกภพทฤษฎีหนึ่ง ปัจจุบันทฤษฎีบิกแบงเป็นที่ยอมรับมากขึ้น เพราะมีปรากฏการณ์หลายอย่างที่สอดคล้องหรือเป็นไปตามทฤษฎีบิกแบง ก่อนการเกิดบิกแบงเอภพเป็นพลังล้วนๆ ซึ่งแสดงออกโดยอุณหภูมิที่สูงยิ่ง จุดบิกแบงจึงเป็นจุดที่พลังงานเริ่มเปลี่ยนเป็นสสารครั้งแรก เป็นจุดเริ่มต้นของเวลาและเอภพ

               ปัจจุบันเอกภพประกอบด้วยกาแล็กซีจำนวนเป็นแสนล้านกาแล็กซี ระหว่างกาแล็กซีเป็นอวกาศที่เวิ้งว้างกว้างไกล เอกภพจึมีขนาดใหญ่มาก โดยมีรัศมีไม่น้อยกว่า 13,700 ล้านปีแสง และมีอายุประมาณ 13,700 ล้านปี ภายในกาแล็กซีแต่ละแห่งประกอบด้วย ดาวกฤกษ์จำนวนมาก รวมทั้งแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ที่เรียกว่า เนบิวลา และ ที่ว่าง โลกของเราเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะ ซึ่งเป็นสมาชิกหนึ่งของ กาแล็กซีของเรา
บิกแบงเป็นทฤษฎีที่อธิบายการระเบิดใหญ่ที่ทำให้พลังงานส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นสสาร มีวิวัฒนาการต่อเนื่องจนเกิดเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดาวกฤษ์ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์ มนุษย์ และสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ

               ขณะเกิดบิกแบง มีสสารเกิดขึ้นในรูปของอนุภาคพื้นฐานชื่อ ควาร์ก (Quark) อิเล็กตรอน (Electron) นิวทริโน (Neutrino) และ โฟตอน (Photon) ซึ่งเป็นพลังงานด้วย เมื่อเกิดอนุภาคก็จะเกิด ปฏิอนุภาค (Anti-particle) ที่มีประจุไฟฟ้าตรงข้าม ยกเว้นนิวทริโนและแอมตินิวทริโนไม่มีประจุไฟฟ้า เมื่อปฏิอนุภาคพบกับอนุภาคชนิดเดียวกันจะหลอมรวมกันเนื้อสารเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจนหมดสิ้น ถ้าเอกภพทีจำนวนอนุภาคเท่ากับปฏิอนุภาคพอดี เมื่อพบกันจะกลายเป็นพลังงานทั้งหมด ก็จะไม่เกิดกาแล็กซี ดาวกฤษ์ และระบบสุริยะ โชคดีที่ในธรรมชาติมีอนุภาคมากกว่าปฏิอนุภาค ดังนั้นเมื่อปฏิอนุภาคพบกับอนุภาค นอกจากจะได้พลังงานเกิดขึ้นแล้ว ยังมีอนุภาคเหลืออยู่นี่คือ อนุภาคที่ก่อกำเนิดเป็นเอกสารของเอกภพในปัจจุบัน

               หลังบิกแบงเพียง 10-6 วินาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเป็น สิบล้านเคลวิน ทำให้คาร์กเกิดการรวมตัวกัน กลายเป็นโปรตอน (นิวเคลียสของไฉโรเจน) ซึ่งมีประจุไฟฟ้าบวก 1 หน่วยและ นิวตรอน ซึ่งเป็นกลาง

               หลังบิกแบง 3 นาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเป็น ร้อนล้านเควิล มีผลให้โปรตอนและนิวตรอนเกิดการรวมตัวเป็นนิวเคลียส ของฮีเลียม ในช่วงแรกๆ นี้ เอภพขยายตัวอย่างเร็วมาก

               หลังบิกแบง 300,000 ปี อุณหภูมิลดลงเหลือ 10,000 เควิล นิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียมดึงอิเล็กตรอนเข้ามาอยู่ในวงโคจร เกิดเป็น อะตอม ไฮโดรเจนและฮีเลียมตามลำดับ
กาแล็กซีต่างๆ เกิดหลังบิกแบง ภายในกาแล็กซีมีธาตุไฉโดรเจนและฮีเลียมเป็นสสารเบื้องต้นซึ่งก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์รุ่นแรกๆ ส่วนธาตุต่างๆ ที่มีนิวเคลียสใหญ่กว่าคาร์บอนเกิดจากดาวกฤษ์ขนาดใหญ่

กาแล็กซี

            1.กาแล็กซีรูปเกลียวหรือกาแล็กซีแบบกังหัน ( Spiral Galaxies )
               กาแล็กซีชนิดนี้จะมีรูปร่างลักษณะกลมแบนมีส่วนที่คล้ายแขนยืดออกมา ซึ่งดูแล้วจะมีลักษณะคล้ายกังหันที่กำลังหมุน ภายในเต็มไปด้วยมวลสสารของดวงดาว และประกอบไปด้วยกระจุกดาวจำนวนมาก ซึ่งเพียงพอต่อการก่อตัวเป็นดาวดวงใหม่ โดยดวงดาวที่มีอายุน้อยมักจะพบมากบริเวณ แขนของกาแล็กซี่แบบกังหัน ส่วนกลุ่มดาวเก่าแก่มักมีกระจุกดาวแบบทรงกลมอยู่ในบริเวณกระเปาะ ของกาแล็กซี่ การแล็กซี่ทางช้างเผื่อกอันเป็นที่ตั้งของโลกก็ถูกจัดให้เป็นกาแล็กซี่แบบ นี้

            2. กาแล็กซีรูปกลมรี ( Elliptical Galaxies )
                กาแล็กซีในแบบนี้มักจะมีทั้งรูปร่างกลมและรี กาแล็กซีแบบนี้มักจะประอบไปด้วยดาวที่มีอายุมาก บางดวงใกล้จะ ใกล้จะดับ ศูนย์กลางของกาแล็กซีจะเคลื่อนที่ช้าๆ แทบจะสังเกตไม่ออกว่ามันกำลังเคลื่อนที่อยู่ โดยรูปร่างของมันมี ตั้งแต่กลมไปจนถึงรี มวลรัศมีคล้ายกระเปาะของกาแล็กซีแบบกังหัน โดยรูปร่างจะมีความสัมพันธ์กับ การหมุนของมันหากหมุนช้าก็จะมีรูปร่างค่อน ข้างกลม แต่หากหมุนเร็วก็จะมีรูปร่างค่อนข้างรี

            3. กาแล็กซีคานรูปเกลียว ( Barred Spiral Galaxies )

                มีลักษณะคล้ายกาแล็กซีแบบกังหันแต่ตรงกลางเป้นกระเปาะกลมมีแขนที่ยื่นออกมา ในแนวขวางพาดผ่านกาแล็กซีซึ่งดูคล้ายกับคาน โดยแถบแนวขวางดังกล่าวเกิดจากการเคลื่อนไหวของกลุ่มก๊าซดวงดาวภายใน Barred Spiral Galaxies เอง

            4.กาแล็กซีคล้ายเลนซ์ ( Lenticular Galaxies )
               มีลักษณะคล้ายกาแล็กซีแบบกังหันแต่ไม่มีลักษณะของการเคลื่อนที่แบบดวงแบบ กาแล็กซีกังหัน มักถูกเรียกอีกชื่อว่ากาแล็กซีรูปเกลียว ดาวส่วนใหญ่ในกาแล็กซีนี้เป็นดาวเก่าแก่ที่ไม่มีการพัฒนาแล้ว จะมีดาวเกิดใหม่ในกาแล็กซีนี้เป็นจำนวนน้อย ส่วนใหญ่จะมีลักษณะกลมแบนดูคล้ายเลนส์

            5. กาแล็กซีไร้รูปร่าง ( Irregular Galaxies )
                เป็นกาแล็กซีที่มีรูปร่างแตกต่างกับกาแล็กซีในชนิดอื่นๆ ไม่มีรูปร่างที่แน่ชัด