เอกภพประกอบด้วยระบบที่เล็กกว่า มีอะไรบ้าง

เอกภพ เป็นที่ว่างที่มีอาณาเขตกว้างใหญ่ไพศาลจนไม่สามารถกำหนดขอบเขตได้ ในเอกภพประกอบไปด้วยหลายๆ กลุ่มดาว หรือเรียกว่า กาแลคซี่ (Galaxy) ภายในกาแลคซี่ประกอบไปด้วยดวงดาวมากมายหลายร้อยล้านดวง ทั้งดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ฝุ่นและกลุ่มเนบิวลา เช่นเดียวกับกลุ่มดาวที่โลกเราอยู่คือ กาแลคซี่ทางช้างเผือก (Milky Way)

เอกภพ เป็นที่ว่างที่มีอาณาเขตกว้างใหญ่ไพศาลจนไม่สามารถกำหนดขอบเขตได้   ในเอกภพประกอบไปด้วยหลายๆ กลุ่มดาว หรือเรียกว่า กาแลคซี่ (Galaxy) ภายในกาแลคซี่ประกอบไปด้วยดวงดาวมากมายหลายร้อยล้านดวง ทั้งดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ฝุ่นและกลุ่มเนบิวลา เช่นเดียวกับกลุ่มดาวที่โลกเราอยู่คือ กาแลคซี่ทางช้างเผือก(Milky Way) สาเหตุที่เราเรียกว่ากาแลคซี่ทางช้างเผือก เนื่องจากเมื่อเรามองจากโลกไปยังกาแลคซี่ดังกล่าวเราจะมองเห็นท้องฟ้าเป็นทางขาวคล้ายเมฆพาดยาวบนท้องฟ้าในเวลากลางคืน นักวิทยาศาสตร์คาดว่าทางช้างเผือกนี้มีดวงดาวอยู่ประมาณแสนล้านดวง สำหรับระบบสุริยะจักรวาลเป็นส่วนหนึ่งของทางช้างเผือก มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง มีดวงดาวต่าง ๆ หรือเทห์ฟากฟ้า ดวงดาวทุกดวงจะมีความเกี่ยวพันกันอยู่กับดวงดาวดวงหนึ่งโดยเฉพาะ เช่น ดวงจันทร์กับโลก โลกกับดวงอาทิตย์ เทห์ฟากฟ้าที่ประกอบกันอยู่ในระบบสุริยะจักรวาล ได้แก่ ดาวเคราะห์ ดาวบริวาร ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง ดาวตก อุกกาบาต เป็นต้น

ปัจจุบันนักดาราศาสตร์เชื่อว่าเอกภพประกอบด้วยกาแล็กซี่ถึง หนึ่งแสนล้านกาแล็กซี่ โดยกาแล็กซี่แมกเจนแลนใหญ่อยู่ใกล้กาแล็กซี่ทางช้างเผือกของเรามากที่สุด ด้วยระยะทางที่แสงใช้ระยะทางในการเดินทางถึง 170,000 ปี

เอกภพทั้งหมดถือกำเนิดขึ้นมาได้อย่างไรเป็นปริศนาที่นักดาราศาสตร์พยายามค้นหาคำตอบมาเนิ่นนานแล้ว ปัจจุบันคำอธิบายที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดคือ ทฤษฎีบิ๊กแบง

กำเนิดเอกภพ 

กำเนิดเอกภพเริ่มนับจากจุดที่เรียกว่า ” บิกแบง (BigBang) ” บิกแบง เป็นชื่อที่ใช้เรียกทฤษฎีกำเนิดเอกภพทฤษฎีหนึ่ง ปัจจุบันบิกแบงเป็นที่ยอมรับมากขึ้น เพราะมีปรากฏการณ์หลายอย่างที่สอดคล้อง หรือเป็นไปตามทฤษฎีบิกแบง ก่อนการเกิดบิกแบง เอกภพเป็นพลังงานล้วนๆ ภายใต้อุณหภูมิที่สูงยิ่ง จุดบิกแบงจึงเป็นจุดที่พลังงานเริ่มเปลี่ยนเป็นสสารครั้งแรก เป็นจุดเริ่มต้นของเวลาและเอกภพ 

ปัจจุบันเอกภพประกอบด้วยกาแล็กซีจำนวนเป็นแสนล้านแห่ง ระหว่างกาแล็กซีเป็นอวกาศที่เวิ้งว้างกว้างไกล เอกภพจึงมีขนาดใหญ่มาก โดยมีรัศมีไม่น้อยกว่า 15,000 ล้านปีแสง และมีอายุประมาณ 15,000 ล้านปีแสง ภายในกาแล็กซีแต่ละแห่งประกอบด้วยดาวฤกษ์จำนวนมาก รวมทั้งแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ที่เรียกว่า เนบิวลา และที่ว่าง โลกของเราเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะ ซึ่งเป็นสมาชิกหนึ่งของกาแล็กซีของเรา 

บิกแบงเป็นทฤษฎีที่อธิบายถึงการระเบิดใหญ่ที่ทำให้พลังงานส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นเนื้อสาร มีวิวัฒนาการต่อเนื่องจนเกิดเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดาวฤกษ์ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์ มนุษย์ และสิ่งมีชีวิตต่างๆ 

ขณะเกิดบิกแบง มีเนื้อสารเกิดขึ้นในรูปของอนุภาคพื้นฐานชื่อ ควาร์ก (Quark) อิเล็กตรอน (Electron) นิวทริโน (Neutrino) และโฟตอน (Photon) ซึ่งเป็นพลังงาน เมื่อเกิดอนุภาคก็จะเกิดปฏิอนุภาค (Anti-particle) ที่มีประจุไฟฟ้าตรงกันข้าม ยกเว้นนิวทริโนและแอนตินิวทริโน ไม่มีประจุไฟฟ้า เมื่อปฏิอนุภาคพบกับอนุภาคชนิดเดียวกัน จะหลอมรวมกันเนื้อสารเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจนหมดสิ้น ถ้าเอกภพมีจำนวนอนุภาคเท่ากับปฏิอนุภาคพอดี เมื่อพบกันจะกลายเป็นพลังงานทั้งหมด ก็จะไม่เกิดกาแล็กซี ดาวฤกษ์และระบบสุริยะ โชคดีที่ในธรรมชาติ มีอนุภาคมากกว่าปฏิอนุภาค ดังนั้นเมื่อปฏิอนุภาคพบอนุภาค นอกจากจะได้พลังงานเกิดขึ้นแล้ว ยังมีอนุภาคเหลืออยู่ และนี่คืออนุภาคก่อกำเนิดเป็นสสารของเอกภพในปัจจุบัน 

หลังบิกแบงเพียง 10-6 วินาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเป็นสิบล้านล้านเคลวิน ทำให้ควาร์กเกิดการรวมตัวกันเป็นโปรตอน (นิวเคลียสของไฮโดรเจน) และนิวตรอน 

หลังบิกแบง 3 นาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเป็นร้อยล้านเคลวิน มีผลให้โปรตรตอนและนิวตรอนเกิดการรวมตัวเป็นนิวเคลียสของฮีเลียม ในช่วงแรกๆนี้ เอกภพขยายตัวอย่างเร็วมาก 

หลังบิกแบง 300,000ปี อุณหภูมิลดลงเหลือ 10,000 เคลวิน นิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียมดึงอิเล็กตรอนเข้ามาอยู่ในวงโคจร เกิดเป็นอะตอมไฮโดรเจนและฮีเลียมตามลำดับ 

กาแล็กซีต่างๆ เกิดหลักบิกแบงอย่างน้อย 1,000 ล้านปี ภายในกาแล็กซีมีธาตุไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นสารเบื้องต้นซึ่งก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์รุ่นแรกๆ ส่วนธาตุต่างๆที่มีมวลมากกว่าฮีเลียมเกิดจากดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ 

ข้อสังเกตที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง ปรากฏการณ์อย่างน้อย 2 อย่าง ที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง ได้แก่ 

1. การขยายตัวของเอกภพ ฮับเบิล นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันค้นพบว่า กาแล็กซีเคลื่อนที่ไกลออกไปด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นตามระยะห่าง กาแล็กซีที่อยู่ไกลยิ่งเคลื่อนที่ห่างออกไปเร็วกว่ากาแล็กซีที่อยู่ใกล้ นั่นคือ เอกภพกำลังขยายตัว จากความเข้าใจในเรื่องนี้ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณอายุของเอกภพได้ 

2. อุณหภูมิพื้นหลังอวกาศซึ่งปัจจุบันลดลงเหลือ 2.73 เคลวิน การค้นพบอุณหภูมิของเอกภพในปัจจุบัน หรืออุณหภูมิพื้นหลัง เป็นการค้นพบโดยบังเอิญโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกา 2 คน คือ อาร์โน เพนเซียส และ โรเบิร์ต วิลสัน แห่งห้องปฏิบัติการเบลเทเลโฟน เมื่อปีพ.ศ.2508 ขณะนักวิทยาศาสตร์ทั้งสองคน กำลังทดสอบระบบเครื่องรับสัญญาณของกล้อง โทรทรรศน์วิทยุ ปรากฏว่ามีสัญญาณรบกวนตลอดเวลา ไม่ว่าจะเป็นกลางวันหรือกลางคืน หรือฤดูต่างๆ แม้เปลี่ยนทิศทาง และทำความสะอาดสายอากาศแล้วก็ยังมีสัญญาณรบกวนอยู่เช่นเดิม ต่อมาทราบภายหลังว่าเป็นสัญญาณที่เหลืออยู่ในอวกาศเทียบได้กับพลังงานของการแผ่รังสีของวัตถุดำ ที่มีอุณหภูมิประมาณ 2.73 เคลวิน หรือประมาณ – 270 องศาเซลเซียส 

ในขณะเดียวกัน โรเบิร์ต ดิกกี พี.เจ.อีพี เบิลส์ เดวิด โรลล์ และ เดวิด วิลคินสัน แห่งมหาวิทยาลัยปรินซ์ตัน ได้ทำนายมานานแล้วว่า การแผ่รังสีจากบิกแบงที่เหลืออยู่ในปัจจุบันน่าจะตรวจสอบได้ โดยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ 

ดังนั้นการพบพลังงานจากทุกทิศในปริมาณที่เทียบได้กับพลังงานการแผ่รังสี ของวัตถุดำที่ประมาณ 2.73 เคลวิน จึงเป็นอีกข้อหนึ่งที่สนับสนุน ทฤษฎีบิกแบงได้เป็นอย่างดี 

นักวิทยาศาสตร์ ได้จำแนกกาแล็กซีออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ดังนี้ 

1. กาแล็กซีปกติ (regular galaxy) เป็นกาแล็กซีที่มีรูปแบบ แบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม ได้แก่ 

1.1 กาแล็กซีรี (elliptical galaxy) มีรูปร่างแบบกลมรี ซึ่งบางกาแล็กซีอาจกลมมาก บางกาแล็กซีอาจรีมาก นักดาราศาสตร์ให้ความเห็นว่า กาแล็กซีประเภทนี้จะมีรูปแบบกลมรีมากน้อยเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับอัตราการหมุนของกาแล็กซี ถ้าหมุนเร็วกาแล็กซีจะมีรูปแบบยาวรีมาก

1.2 กาแล็กซีกังหัน (spiral galaxy) มีรูปร่างคล้ายกังหัน อัตราการหมุนของกาแล็กซีกังหันนี้จะเร็วกว่าอัตราการหมุนของกาแล็กซีรี บางกาแล็กซีจะมีคาน เรียกว่า กาแล็กซีกังหันมีคาน (barred spiral galaxy) เช่น กาแล็กซีทางช้างเผือก

1.3 กาแล็กซีลูกสะบ้า (lenticular galaxy) มีรูปร่างคล้ายเลนส์นูน 

2. กาแล็กซีไร้รูปทรง (Irregular galaxy ) เป็นกาแล็กซีที่ไม่มีรูปร่างที่แน่นอน หรือเรียกว่า กาแล็กซีอสัณฐาน มักจะเป็นกาแล็กซีขนาดเล็ก

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)

แม้ ปัจจุบันเรายังไม่อาจทราบได้ว่าเอกภพของเราจะมีลักษณะแบบใดในสามอย่างนี้ รวมถึงไม่อาจทราบด้วยว่า การเปลี่ยนแปลงของเอกภพ จะส่งผลกระทบเช่นไรต่อโลก แต่ทุกวันนี้ โลกก็ไม่ส่งสัญญาณเตือนกับเราด้วยภัยธรรมชาติต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นทั่วโลกแล้วว่า หากมนุษย์ไม่หันมาถนอมโลกให้มากขึ้น สักวันมนุษย์อาจต้องสูญพันธุ์เหมือนไดโนเสาร์เมื่อหลายล้านปีก่อน

ระบบสุริยะจักรวาล (Solar System)

กำนิดของระบบสุริยะจักรวาลสืบเนื่องมาจากการระเบิดของดวงดาวขนาดใหญ่ (Supernova Explosion) เป็นสาเหตุทำให้เกิดการรวมตัวเป็นกลุ่มก้อนของฝุ่นและก๊าซ ส่วนในเป็นการรวมตัวของฝุ่นและก๊าซ เมื่ออุณหภูมิลดลง แรงโน้มถ่วงจะดึงดูดให้ฝุ่นและก๊าซมีการอัดตัวกันแน่น เกิดความร้อนและปฏิกริยานิวเคลียร์ที่แกนของก๊าซไฮโดรเจนเปลี่ยนเป็นก๊าซฮีเลียมและเกิดเป็นพลังงานมหาศาล ส่วนนี้กลายเป็นดวงอาทิตย์ ส่วนฝุ่นและก๊าซส่วนที่เหลือ เมื่อเย็นตัวลงกลายเป็นดาวเคราะห์หมุนรอบดวงอาทิตย์ ซึ่งดาวเคราะห์เหล่านี้ประกอบไปด้วยของแข็ง เช่น ดิน หิน และปกคลุมด้วยก๊าซ ส่วนดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากๆ เป็นกลุ่มก้อนก๊าซที่มีขนาดใหญ่มาก

1. ดวงอาทิตย์ (Sun) เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะจักรวาล อยู่ห่างจากโลกเป็นระยะทางประมาณ 93 ล้านไมล์ และมีขนาดใหญ่กว่าโลกมากกว่า 1 ล้านเท่า มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางยาวกว่าโลก 100 เท่า ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีแสงสว่างในตัวเอง ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญของโลก อุณหภูมิของดวงอาทิตย์อยู่ระหว่าง 5,500 – 6,100 องศาเซลเซียส พลังงานของดวงอาทิตย์ทั้งหมดเกิดจากก๊าซไฮโดรเจน โดยพลังงานดังกล่าวเกิดจากปฏิกริยานิวเคลียร์ภายใต้สภาพความกดดันสูงของดวงอาทิตย์ ทำให้อะตอมของไฮโดรเจนซึ่งมีอยู่มากบนดวงอาทิตย์ทำปฏิกริยาเปลี่ยนเป็นฮีเลียม ซึ่งจะส่งผ่านพลังงานดังกล่าวมาถึงโลกได้เพียง 1 ใน 200 ล้านของพลังงานทั้งหมด

2. ดาวพุธ (Mercury)เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์มากที่สุด สังเกตเห็นด้วยตาเปล่าได้ตอนใกล้ค่ำและ ช่วงรุ่งเช้า ดาวพุธไม่มีดวงจันทร์เป็นดาวบริวาร ดาวพุธหมุนรอบตัวเองจากทิศตะวันตกไปยังทิศตะวันออกกินเวลา ประมาณ 58 – 59 วัน และโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ ใช้เวลา 88 วัน

3. ดาวศุกร์ (Venus)สังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่า โดยสามารถมองเห็นได้ทางขอบฟ้าด้านทิศตะวันตกในเวลาใกล้ค่ำ เราเรียกว่า”ดาวประจำเมือง” (Evening Star) ส่วนช่วงเช้ามืดปรากฏให้เห็นทางขอบฟ้าด้านทิศตะวันออกเรียกว่า “ดาวรุ่ง” (Morning Star) เรามักสังเกตเห็นดาวศุกร์มีแสงส่องสว่างมากเนื่องจาก ดาวศุกร์มีชั้นบรรยากาศที่ประกอบไปด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ มีผลทำให้อุณหภูมิพื้นผิวสูงขึ้น ดาวศุกร์หมุนรอบตัวเองจากทิศตะวันออกไปยังทิศตะวันตก ไม่มีดวงจันทร์เป็นดาวบริวาร

4. โลก (Earth)โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ เนื่องจากมีชั้นบรรยากาศและมีระยะห่าง จากดวงอาทิตย์ที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตและการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต นักดาราศาสตร์อธิบายเกี่ยวกับการเกิดโลกว่า โลกเกิดจากการรวมตัวของกลุ่มก๊าซ และมีการเคลื่อนทีสลับซับซ้อนมาก

ปัจจุบันเอกภพประกอบด้วยสสารอะไรบ้าง

ปัจจุบันเอกภพประกอบด้วยธาตุใดเป็นส่วนใหญ่

ดาราจักรประกอบด้วยสิ่งใดบ้าง

ความเป็นเอกภพหมายถึงอะไร