โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ: บทที5

เอกภพ

เอกภพ หรือ จักรวาล (Universe) เป็นระบบที่ใหญ่ที่สุดและไร้ขอบเขต และเป็นห้วงอวกาศที่เต็มไปด้วยดวงดาวจำนวนมหาศาล ซึ่งเราจะเรียกดวงดาวที่เกาะกันเป็นกลุ่มว่า กาแล็กซี และ ในแต่ละกาแล็กซี ก็จะมีระบบของดาวฤกษ์ กระจุกดาว เนบิวลา หลุมดำ อุกกาบาต ฝุ่นผง กลุ่มก๊าซ และที่ว่างอยู่รวมกันอยู่ ซึ่งก็โลกอยู่ในกาแล็กซีหนึ่ง ที่เรียกกันว่า กาแล็กซีทางช้างเผือก นั่น เอง

เอกภพ
http://www.siam1.net/attachment/Mon_1102/174_3869_7d5d1e229b3106e.jpg

เอกภพวิทยาในอดีต

นักปราชญ์ในอดีตรู้จัดเอกภพมาตั้งแต่สมัยโบราณ โดยจะมีรูปแบบที่แตกต่างกันตามความเชื่อและความสามารถในการสังเกต จินตนาการ โดยแนวความคิดต่างๆ จะรวมเรียกว่า แบบจำลองเอกภพ

1. แบบจำลองเอกภพของชาวสุเมเรียนและแบบจำลองเอกภพของชาวบาบิโลน
ชาวสุเมเรียนบันทึกตำแหน่งของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ โดยมีโลกแบนอยู่กับที่และศูนย์กลางของการเคลื่อนที่ทั้งหมดมีการตั้งชื่อกลุ่มคาวหลายกลุ่มในท่องฟ้า และอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวต่างๆ ตามความเชื่อที่ว่าเทพเจ้าปกครองโลก ท้องฟ้าและแหล่งน้ำบันดาลให้เป็นไป ชาวบาบิโดลนอาศัยพื้นฐานของชาวสุเมเรียนมาใช้ในการอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์และการเปลี่ยนแปลงฤดูกาลบนโลกได้อย่างถูกต้อง

แบบจำลองของชาวสุเมเรียน และบาบิโล

http://uc.exteenblog.com/yuchunyoyo/images/197712.jpg

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

3. แบบจำลองเอกภพเคปเลอร์ ไทโค บราเฮ (Tycho Brahe, ค.ศ.1546 – ค.ศ.1601) นักดาราศาสตร์ชาวฮอลแลนด์ได้ทำการสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆและจดบันทึกตำแหน่งอย่างละเอียดทุกวันเป็นเวลานับสิบปี ผลจากการสังเกตของเขานี้ทำให้เขาไม่เชื่อในคำอธิบายการโคจรของดาวเคราะห์ต่างรอบดวงอาทิตย์ของโคเปร์นิคัสที่ว่าดาวเคราะห์ต่างๆเคลื่อนที่รอบๆดวงอาทิตย์เป็นรูปวงกลมสมบูรณ์แบบ แต่ผลงานการสังเกตการณ์และสรุปผลนี้ยังไม่เป็นผลสำเร็จเขาก็ได้มาเสียชีวิตไปเสียก่อน แต่อย่างไรก็ตามเขาได้มอบบันทึกของการสังเกตนี้ให้แก่ผู้ช่วยของเขาซึ่งเป็นชาวเยอรมัน คือ โยฮัน เคปเลอร์ (Johannes Kepler, ค.ศ. – ค.ศ. )” ดังนั้นจึงทำให้เคปเลอร์ได้ทำการสังเกตการณ์เพิ่มเติมแล้วจึงได้ตั้งแบบจำลองเอกภพที่ได้อธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆเอาไว้ว่า ดวงอาทิตย์ยังคงเป็นจุดศูนย์กลางการเคลื่อนที่ของระบบโดยที่ดาวฤกษ์ต่างๆจะอยู่ในตำแหน่งประจำที่ ส่วนดาวเคราะห์ต่างๆจะโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นรูปวงรีไม่ใช่วงโคจรรูปวงกลมสมบูรณืแบบดังที่แสดงอยู่ในแบบจำลองของโคเปอร์นิคัส และดวงอาทิตย์จะตั้งอยู่ที่จุดโฟกัสจุดหนึ่งของวงโคจรรูปวงรีนั้น นอกจากนั้นเคปเลอร์ยังพบว่าการอธิบายข้อมูลของไทโคบราเฮด้วยแบบจำลองของเขาจะมีความถูกต้องแม่นยำต่อข้อมูลมากกว่าการอธิบายด้วยแบบจำลองของโคเปอร์นิคัสด้วย

แบบจำลองเอกภพของเคปเลอร์

http://www.lesa.biz/

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

กำเนิดเอกภพ

กำเนิดบิ๊กแบง

http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/17/5/image033.jpg

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 รวมทั้งแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ที่เรียกว่าเนบิวลา และ ที่ว่าง โลกของเราเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะ   ซึ่งเป็นสมาชิกหนึ่งของ กาแล็กซีของเรา
           บิกแบงเป็นทฤษฎีที่อธิบายการระเบิดใหญ่ที่ทำให้พลังงานส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นสสาร   มีวิวัฒนาการต่อเนื่องจนเกิดเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดาวกฤษ์ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์ มนุษย์ และสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ

กาแล็กซี่

การแลกซี่ หรือดาราจักร ( Galaxy) กาแลกซี่ คือ ระบบที่กว้างใหญ่ไพศาล ประกอบด้วยดาวฤกษ์ กระจุกดาวฤกษ์ ก๊าซและฝุ่น ท้องฟ้า ที่เรียกว่า เนบิวล่า และที่ว่าง ( Space) รวมกันอยู่ในระบบเดียวกัน เพราะมีแรงโน้มถ่วงซึ่งกันและกัน กาแลกซี่ ถือเป็นองค์ประกอบหนึ่งของเอกภพเกิดมาเมื่อประมาณ 18,000 ล้านปีมาแล้ว ประมาณว่าในเอกภพมีดาราจักรถึง 100,000 ล้านระบบ

ดาวฤกษ์ต่างๆรวมทั้งดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ ต่างก็เคลื่อนรอบศูนย์กลางของกาแลกซี่ด้วยแรงโน้มถ่วงระหว่างดางฤกษ์กับสิ่งที่อยู่ ณ ใจกลางของกาแลกซี่ ซึ่งมีแรงโน้มถ่วงสูงมาก นักดาราศาสตร์เชื่อว่าสิ่งนี้คือ หลุมดำ ( Blank Hole) ซึ่งเชื่อว่ามีความลึกไม่มีที่สิ้นสุด สิ่งต่างๆ เมื่อหลุดเข้าไปไม่สามารถออกมาได้ ดาวฤกษ์ที่เห็นบนท้องฟ้า เป็นดาวที่อยู่ในกาแลกซี่ของเรา หรือกาแลกซี่ทางช้างเผือก ( The Milky Way Galaxy) มีลักษณะเป็นฝ้าขาวคล้ายเมฆบางๆ อยู่โดยรอบท้องฟ้า (คือ ดวงดาวประมาณแสนดวง) กาแลกซี่ทางช้างเผือก เป็นกาแลกซี่แบบกังหัน เนื่องจากมองด้านบนและด้านล่างจะเห็นว่ามีโครงสร้างเป็นรูปจาน หรือจักร หรือขดหอย ( Spiral Structure) โดยจุดศูนย์กลางจะเป็นรูปวงรี ( Ellipsoid) มีความยาวถึง 100,000 ปีแสงดวงอาทิตย์ของเราอยู่ทางแขนด้านขวาห่างใจกลางของกาแลกซี่ประมาณ 30,000 ปีแสง

กาแล็กซี่

http://www.thaigoodview.com/library/sema/sukhothai/jantip_k/sec02p01.htm

1.กาแล็กซี่ทางช้างเผือก

กาแล็กซี่ทางช้างเผือก

http://www.thaigoodview.com/library/sema/sukhothai/jantip_k/sec02p01.htm

กาแล็กซีทางช้างเผือก (The Milky Way Galaxy) เป็นกาแล็กซีแบบกังหัน มีดาวประมาณแสนล้านดวง มวลรวมประมาณ 9 หมื่นล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ แบ่งเป็น 3 ส่วน ดังนี้

1.	จาน (Disk) ประกอบด้วยแขนของกาแล็กซี มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100,000 ปีแสง หนาประมาณ 1,000 – 2,000 ปีแสง มีดาวฤกษ์ประมาณ 400,000 ล้านดวง องค์ประกอบหลักเป็นฝุ่น ก๊าซ และประชากรดาวประเภทหนึ่ง (Population I) ซึ่งมีสเปคตรัมของโลหะอยู่มาก
1.
2.	ส่วนโป่ง (Bulge) คือบริเวณใจกลางของกาแล็กซี มีขนาดประมาณ 6,000 ปีแสง มีฝุ่นและก๊าซเพียงเล็กน้อย องค์ประกอบหลัก เป็นประชากรดาวประเภทหนึ่งที่เก่าแก่ และประชากรดาวประเภทสอง (Population II) ซึ่งเป็นดาวเก่าแก่แต่มีโลหะเพียงเล็กน้อย
2.
3.	เฮโล (Halo) อยู่ล้อมรอบส่วนโป่งของกาแล็กซี มีองค์ประกอบหลักเป็น “กระจุกดาวทรงกลม” (Global Cluster) จำนวนมาก แต่ละกระจุกประกอบด้วยดาวฤกษ์นับล้านดวง ล้วนเป็นประชากรดาวประเภทสอง นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่า กระจุกดาวทรงกลมเป็นโครงสร้างเก่าของกาแล็กซี เพราะมันโคจรขึ้นลงผ่านส่วนโป่งของกาแล็กซี

1.กาแล็กซีรูปเกลียวหรือกาแล็กซีแบบกังหัน ( Spiral Galaxies )

กาแล็กซีชนิดนี้จะมีรูปร่างลักษณะกลมแบนมีส่วนที่คล้ายแขนยืดออกมา ซึ่งดูแล้วจะมีลักษณะคล้ายกังหันที่กำลังหมุน ภายในเต็มไปด้วยมวลสสารของดวงดาว และประกอบไปด้วยกระจุกดาวจำนวนมาก ซึ่งเพียงพอต่อการก่อตัวเป็นดาวดวงใหม่ โดยดวงดาวที่มีอายุน้อยมักจะพบมากบริเวณ แขนของกาแล็กซี่แบบกังหัน ส่วนกลุ่มดาวเก่าแก่มักมีกระจุกดาวแบบทรงกลมอยู่ในบริเวณกระเปาะ ของกาแล็กซี่ การแล็กซี่ทางช้างเผื่อกอันเป็นที่ตั้งของโลกก็ถูกจัดให้เป็นกาแล็กซี่แบบ น