Data Loading...
งานวิทย์เพิ่ม-e book24 Flipbook PDF
งานวิทย์เพิ่ม-e book24
97 Views
64 Downloads
FLIP PDF 271KB
รายงาน เรื่องเอกภพ
จัดทำโดย สามเณร ธีรภัทรสุเนตรปิยฉัตร เลขที่ 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6/2
เสนอ อาจารย์ ศิริพร ปัญญายิ่ง
สาระวิชา วิทยาศาสตร์เพิ่มเติม ปีการศึกษา 2564 ภาคเรียนที่ 2 โรงเรียนสามัคคีวิทยาทาน
คำนำ หนังสืออิเล็กทรอนิกส์เรื่องเอกภพ ได้จัดทำขึ้นเพื่อใช้ประกอบการเรียน การสอนสำหรับนักเรียนนักศึกษาบุคคลที่สนใจโดยผู้เขียนได้แบ่งเนื้อหาของ หนังสืออิเล็กทรอนิกส์นี้ ไว้เป็นหัวเรื่อง ได้แก่ เอกภพวิทยาในอดีต กำเนิด เอกภพ
และกาแล็คซี่
ผูเ้ ขียนหวังเป็นอย่างยิ่งว่าเนื้อหาสาระของหนังสือ
อิเล็กทรอนิกส์เล่มนี้จะเป็นประโยชน์และให้ความรู้แก่ผู้เรียนและผู้สนใจทั่วไป สามเณรธีรภัทร สุเนตรปิยฉัตร
สารบัญ เนื้อหา
หน้า
เอกภพวิทยาในอดีต
4-6
กำเนิดเอกภพ
7-25
กาแล็คซี่
26-28
เอกภพวิทยาในอดีต นักปราชญ์ในอดีตรู้จัดเอกภพมาตั้งแต่สมัยโบราณ โดยจะมีรูปแบบทีแ่ ตก ต่างกันตามความเชื่อและความสามารถในการสังเกต จินตนาการ โดยแนวความ คิดต่างๆ จะรวมเรียกว่า แบบจำลองเอกภพ 1.แบบจำลองเอกภพของชาวสุเมเรียนและแบบจำลองเอกภพของชาวบาบิโลน ชาวสุเมเรียนบันทึกตำแหน่งของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ โดยมีโลกแบน อยู่กับที่และเป็นศูนย์กลางของการเคลื่อนที่ทั้งหมดพร้อมกับมีการตั้งชื่อกลุ่มคาว หลายกลุ่มในท่องฟ้า และได้อธิบายการเคลื่อนที่ของดาวต่างๆ ตามความเชื่อที่ ว่าเทพเจ้าปกครองโลก ท้องฟ้าและแหล่งน้ำบันดาลให้เป็นไป ชาวบาบิโดลน อาศัยพื้นฐานของชาวสุเมเรียนมาใช้ในการอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์และ การเปลี่ยนแปลงฤดูกาลบนโลกได้อย่างถูกต้อง 2. แบบจำลองเอกภพของกรีกชาวกรีก ได้ประยุกต์ความรู้ทางคณิตศาสตร์ในเรื่องจำนวนและเรขาคณิตในการ พัฒนาแบบจำลองเอกภพ “อริส โตเติล” เป็นชาวกรีกคนแรกทีพ่ บว่า โลกมี ลักษณะเป็นทรงกลม นอกจากนี้ “อริส ตาร์คัส” เป็นบุคคลแรกที่ระบุว่า โลก
โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลาง และโลกจะโคจรครบรอบ1 ปี ในเวลา 1 ปี ทำให้แบบจำลองของชาวกรีกมีลักษณะที่อธิบายได้ทางเรขาคณิต 3.แบบจำลองเอกภพของเคพเลอร์ ไทโค บราเฮ (Tycho Brahe, ค.ศ.1546 – ค.ศ.1601) นักดาราศาสตร์ ชาวฮอลแลนด์ได้ทำการสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆและจดบันทึก ตำแหน่งอย่างละเอียดทุกวันเป็นเวลานับสิบปี ผลจากการสังเกตของเขานีท้ ำให้ เขาไม่เชื่อในคำอธิบายการโคจรของดาวเคราะห์ต่างรอบดวงอาทิตย์ของโคเปร์นิ คัสที่ว่าดาวเคราะห์ต่างๆเคลื่อนที่รอบๆดวงอาทิตย์เป็นรูปวงกลมสมบูรณ์แบบ แต่ผลงานการสังเกตการณ์และสรุปผลนี้ยังไม่เป็นผลสำเร็จเขาก็ได้มาเสียชีวิตไป เสียก่อน แต่อย่างไรก็ตามเขาได้มอบบันทึกของการสังเกตนีใ้ ห้แก่ผชู้ ่วยของเขา ซึ่งเป็นชาวเยอรมัน คือ โยฮัน เคปเลอร์ (Johannes Kepler, ค.ศ. – ค.ศ. )” ดังนั้นจึงทำให้เคปเลอร์ได้ทำการสังเกตการณ์เพิ่มเติมแล้วจึงได้ตั้งแบบจำลอง เอกภพที่ได้อธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆเอาไว้ว่า ดวงอาทิตย์ยังคงเป็นจุดศูนย์กลางการเคลื่อนทีข่ องระบบโดยที่ ดาวฤกษ์ต่างๆจะอยู่ในตำแหน่งประจำที่ ส่วนดาวเคราะห์ต่างๆจะโคจรรอบดวง อาทิตย์เป็นรูปวงรีไม่ใช่วงโคจรรูปวงกลมสมบูรณืแบบดังที่แสดงอยู่ในแบบ
จำลองของโคเปอร์นิคัส และดวงอาทิตย์จะตั้งอยู่ทจี่ ุดโฟกัสจุดหนึ่งของวงโคจร รูปวงรีนั้น นอกจากนั้นเคปเลอร์ยังพบว่าการอธิบายข้อมูลของไทโคบราเฮด้วย แบบจำลองของเขาจะมีความถูกต้องแม่นยำต่อข้อมูลมากกว่าการอธิบายด้วย แบบจำลองของโคเปอร์นิคัสด้วย 4. แบบจำลองเอกภพของกาลิเลโอ กาลิเลโอเป็นชาวอิตาลี
เป็นคนแรกที่ได้ใช้กล้องโทรทัศน์
เพื่อการ
สังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ แบบจำลองของกาลิเลโอเชื่อว่า ดวงอาทิตย์เป็น ศูนย์กลางของระบบสุริยะ โดยมีดาวเคราะห์ต่างๆ เคลื่อนทีร่ อบดวงอาทิตย์เป็น วงกลม แบบจำลองของเขาเป็นแบบจำลองที่มีขนาดไม่จำกัด ซึ่งเชื่อว่ายังมีวัตถุ อื่นที่อยูไ่ กลกว่าดาวเสาร์ ต่อมา “เซอร์ ไอแซก นิวตัน” ค้นพบว่า ลักษณะการ โคจรของดาวเคราะห์เกิดจากผลของแรงโน้ม ทำให้ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ยอม รับกฎการเคลื่อนที่ดาวเคราะห์ 3 ข้อ ของเคปเลอร์
กำเนิดเอกภพ
มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ทีเ่ พิ่งถือกำเนิดขึ้นเมื่อสี่ล้านปีก่อนบนดาวเคราะห์ อายุ 4,600 ล้านปีดวงนี้ โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 3 ในบรรดาดาวเคราะห์ทั้ง 9 ของระบบสุริยะ ระบบสุริยะของเราอยูใ่ สกาแล็กซี่ทางช้างเผือก
ซึ่งเมื่อมองจากด้านข้างจะมี
รูปร่างเหมือนจานสองใบประกบกัน และดูเหมือนกังหันเมื่อมองจากด้านบน กาแล็กซี่ทางช้างเผือกมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 100,000 ปีแสง ซึ่งหมายความว่า หากเราสามารถเดินทางด้วยความเร็วเท่ากับแสงจะต้องใช้เวลาถึง 100,000 ปีใน การเดินทางจากขอบกาแล็กซี่ด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง ดวงอาทิตย์เป็นหนึ่งในดาวฤกษ์จำนวนหนึ่งแสนล้านดวงของ กาแล็กซี่ทางช้างเผือก
โดยดวงดาวทีม่ องเห็นได้ด้วยตาเปล่าทั้งหมดอยู่ใน
กาแล็กซี่เดียวกันนี้ ปัจจุบันนักดาราศาสตร์เชื่อว่าเอกภพประกอบด้วยกาแล็กซี่ถึง หนึ่งแสน ล้านกาแล็กซี่ โดยกาแล็กซี่แมกเจนแลนใหญ่อยูใ่ กล้กาแล็กซี่ทางช้างเผือกของ เรามากที่สุด ด้วยระยะทางที่แสงใช้ระยะทางในการเดินทางถึง 170,000 ปี
เอกภพทั้งหมดถือกำเนิดขึ้นมาได้อย่างไรเป็นปริศนาที่นักดาราศาสตร์ พยายามค้นหาคำตอบมาเนิ่นนานแล้ว ปัจจุบันคำอธิบายที่ได้รับการยอมรับมาก ที่สุดคือทฤษฎีบิ๊กแบง ทฤษฎีบิ๊กแบงระบุว่าการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่เมื่อประมาณ 15,000 ล้านปีก่อน เป็นต้นกำเนิดของเอกภพและสรรพสิ่งทั้งหมด หลังการระเบิดเอกภพขยายตัว ออกทุกทิศทางพร้อมกับอุณหภูมทิ ี่ค่อยๆ ลดลง เมื่อเวลาผ่านไปนับล้านปีกลุ่ม อนุภาคเล่นอิเล็กตรอนและโปรตรอนเริ่มรวมตัวกันเป็นกาแล็กซี่ต่อมาฝุ่นภายใน กาแล็กซี่จึงรวมตัวกับแก๊สไฮโดรเจนและฮีเลียมเกิดเป็นดาวฤกษ์ซึ่งเปล่งแสงได้ จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นภายใน วาระสุดท้ายของดาวฤกษ์ทุกดวงจะมาถึงเมื่อไฮโดรเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงหลัก เริ่มหมดลง
ดาวฤกษ์จะสว่างวาบขึ้นพร้อมกับขยายตัวกระทั่งรัศมีเพิ่มขึ้นกว่า
ร้อยเท่าเรียกว่าดาวยักษ์แดง ปรากฏการณ์เช่นนีจ้ ะเกิดขึ้นกับดวงอาทิตย์ในอีก 5,000 ล้านปีข้างหน้าซึ่งเมื่อเวลานั้นมาถึงโลกจะถูกเผาไหม้เป็นเถ้าถ่านอย่างไม่ อาจหลีกเลี่ยง หลังจากขยายตัวเป็นดาวยักษ์แดง ดาวฤกษ์จะเข้าสูว่ าระสุดท้าย โดยการหดตัวอย่างรุนแรง หากเป็นดาวฤกษ์ทมี่ ีมวลสารน้อย เช่นดวงอาทิตย์ พื้นผิวส่วนนอกจะกลายสภาพเป็นก๊าซแผ่ออกสู่ห้วงอวกาศส่วนแกนกลางจะเย็น ลงพร้อมกับหดตัวอย่างรุนแรงกลายสภาพเป็นดาวแคระขาว ซึ่งมวลสารของดวง
ดาว 1 ช้อนโต๊ะจะมีน้ำหนักประมาณ 1,000 ตัน แต่หากดวงดาวมีมวลมากพอ อาจระเบิดเป็น Supernova แกนกลางที่เหลือจะกลายเป็นดาวนิวตรอนซึ่งมีค วามหนาแน่นสูงมากจนมวลสาร 1 ช้อนโต๊ะหนักนับพันล้านตันและหากดาวดวง นั้นมีมวลมากกว่า 3 เท่าของดวงอาทิตย์อาจเกิดการหดตัวอย่างแรงที่สุดจน กลายสภาพเป็นหลุมดำหรือ Black Hole ทีม่ ีแรงดึงดูดมหาศาลจนแม้แต่แสงก็ ไม่อาจหลบหนีการดูดกลืนเข้าสู่หลุมดำได้ การก่อเกิด เปลี่ยนแปลง และเสื่อมสลายของดาวฤกษ์เป็นปรากฏการณ์ที่ เกิดขึ้นตลอดเวลา
มวลสารและพลังงานของดวงดาวทีแ่ ตกดับกลับกลายเป็น
องค์ประกอบของดาวดวงใหม่หมุนเวียต่อไปไม่สิ้นสุด สิ่งใดดำรงอยู่ก่อนการก่อ เกิดเอกภพวาระสุดท้ายของเอกภพเป็นเช่นไรรวมทั้งมีชีวิตอยู่บนดาวดวงอื่นหรือ ไม่ทั้งหมดนี้คือปริศนาที่ยังรอคำตอบจากนักบุกเบิกห้วงอวกาศรุ่นต่อไป เกร็ดดาราศาสตร์ หากเทียบอายุ 15,000 ล้านปีของเอกภพเป็นเวลา 24 ชั่วโมงมนุษย์กค็ ือสิ่งมี ชีวิตที่มีการเกิดและดับทุก 0.0005 วินาทีและหากเทียบรัศมี 100,000 ปีแสง ของกาแล็กซี่ทางช้างเผือกเป็นระยะทาง 1 กิโลเมตรมนุษย์กจ็ ะมีขนาดเพียง 1
ใน 5,000 ล้าน มม.เท่านั้นนีค่ ือความเล็กน้อยด้อยค่าของมนุษย์เมื่อเทียบกับ เอกภพอันยิ่งใหญ่ กำเนิดเอกภพ(Big Bang) ปัจจุบันเอกภพประกอบดัวยกาแล็กซีจำนวนเป็นแสนล้านกาแล็กซีระหว่าง กาแล็กซีเป็นอวกาศที่เวิ้งว้างกว้างไกล เอกภพจึงมีขนาดใหญ่โดยมีรัศมีไม่น้อย กว่า 13,700 ล้านปีแสง ภายในกาแล็กซีแต่ละแห่งประกอบด้วยดาวฤกษ์จำนวน มากโลกของเราเป็นดาวเคราะห์หืดวงหนึ่งในระบบสุริยะ กาแล็กซีของเรา
ซึ่งเป็นสมาชิกของ
บิกแบงเป็นทฤษฎีทอี่ ธิบายถึงการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ทที่ ำให้
พลังงานส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นสสารมีวิวัฒนาการต่อเนื่องจนเกิดเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดาวฤกษ์ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์ และสิ่งมีชีวิตต่างๆ ในปัจจุบัน เอกภพ(Universe)
เป็นระบบรวมของดาราจักรทีม่ อี าณาเขตกว้างใหญ่
ไพศาลมาก เชื่อกันว่าในเอกภพมีดาราจักรรวมอยูป่ ระมาณ 10,000,000,000 ดาราจักร (หมื่นล้านดาราจักร) ในแต่ละดาราจักรจะประกอบด้วยระบบของ ดาวฤกษ์ (Stars) กระจุกดาว (Star clusters) เนบิวลา (Nebulae) หรือหมอก เพลิง ฝุ่นธุลีคอสมิก (Cosmic dust) ก๊าซ และที่ว่างรวมกันอยู่
จุดเริ่มต้นของสรรพสิ่ง
หมายความว่า
ก่อนหน้านั้นไม่มสี ิ่งใดดำรงอยูเ่ ลย
หลังจากจุดนั้นสรรพสิ่งเริ่มปรากฎ ขึ้น คำพูดทีว่ ่าทารกได้ “กำเนิด” ขึ้นจากเดิม ที่ไม่มีอยู่ สามารถใช้ได้กับการกำเนิดของเทหวัตถุบนท้องฟ้า เช่น การกำเนิดโรค การกำเนิดระบบสุริยะ การกำเนิดดวงดาว และการกำเนิดกาแล็กซีเป็นต้น โลก กำเนิดจากการรวมตัวของผงฝุ่น ความจริงแล้วไม่เพียงแต่ระบบสุริยะ ดวงดาว และกาแล็กซีเท่านั้น แม้แต่ทารกก็กำเนิดจากการรวมตัวของมวลสารในโลกอัน ได้แก่ อะตอมและ โมเลกุล ซึ่งประกอบกันขึ้นโดยในรูปแบบการรวมตัวที่แตก ต่างกัน
แสดงให้เห็นว่ามวลสารที่เคยมีอยูเ่ ดิมนั้น
เดียวนีก้ ็คงยังมีอยูแ่ ต่
เปลี่ยนแปลงรูปแบบของการรวมตัวเท่านั้น ที่มาหรือกำเนิดเอกภพเป็นอย่างไร เอกภพประกอบขึ้นจากสรรพสิ่งทีอ่ ยูร่ อบตัวเรา มนุษย์ โลก ดวงอาทิตย์ ดวง ดาว เนบิวลา และกาแล็กซีเป็นต้น เอกภพมีการกำเนิดเหมือนกับโลกหรือไม่ ก่อนหน้าที่จะถึง ณ เวลาหนึ่ง เอกภพไม่ได้ดำรงอยู่ แต่หลังจาก ณ จุดเวลานั้น จึงมีเอกภพปรากฏขึ้น สำหรับดวงดาว ก่อนหน้าดวงดาวจะกำเนิดขึ้น มวลสาร ต่างๆที่ประกอบขึ้นเป็นดวงดาวอยู่ในรูปของอะตอมและโมเลกุล สำหรับเอกภพแล้วไม่มสี ิ่งใดที่จะรองรับอะตอมและโมเลกุลเหล่านี้ อะตอมและ โมเลกุลเหล่านีม้ าจากทีใ่ ด
ยังคงเป็นปัญหาต่อไป
มีความเห็นแตกต่างกัน
มากมายเกี่ยวกับกำเนิดเอกภพจนถึงปัจจุบันก็ยังมีข้อสรุปและไม่มีทฤษฎีที่
แน่ชัด แต่ที่ไดรับการยอมรับที่สุด คือ ทฤษฎีการระเบิดใหญ่ (big-bang theory หรือทฤษฎีบกิ แบง) โดย เลแมตร์ (G.Lemaitre) ได้กล่าวไว้ว่า ในอดีตเอกภพมี ลักษณะเป็นรูปทรงกลมเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 6,400 กิโลเมตร (4,000 ไมล์)
เลอร์แมตร์
เรียกทรงกลมทีเ่ ป็นจุดกำเนิดของสสารนีว้ ่า
“อะตอม
ดึกดำบรรพ์” (Primeval Atom) เป็นอะตอมขนาดยักษ์ นำหนักประมาณ 2 พันล้านตันต่อลูกบาศก์นิ้ว
(ซึ่งขัดแย้งกับความเป็นจริงกับความหมายของ
อะตอมในปัจจุบันที่ให้ความหมายของอะตอม
ว่าเป็นส่วยย่อยของโมเลกุล)
อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงและค้นหาข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทฤษฎีนี้ อย่างจริงจัง และกาโมว์ (G.Gamow) เป็นคนหนึ่งที่สนับสนุนทฤษฎีของ เลอเมตร์ จากผลการคำนวณของกาโมว์ ในขณะทีอ่ ะตอมดึกดำบรรพ์ระเบิดขึ้น จะมีอุณภูมิสูงถึง 3 x 10^9 เคลวิน (3,000,000,000 เคลวิน) หลังจากเกิดการ ระเบิดประมาณ 5 วินาที อุณภูมไิ ด้ลดลงเป็น 10^9 เคลวิน (1,000,000,000 เคลวิน) และเมื่อเวลาผ่านไป 3 x 10^8 ปี (300,000,000 ปี) อุณภูมขิ องเอกภพ ลดลงเป็น 200 เคลวิน ในที่สุดเอกภพก็ตกอยูใ่ นความมืดและเย็นไปนานมาก จนกระทั่งมีดาราจักรเกิดขึ้น จึงเริ่มมีแสงสว่างและอุณภูมเิ พิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในปี พ. ศ.2472 ฮับเบิล (Edwin P.Hubble) ได้ศึกษาสเปกตรัมของดาราจักรต่างๆ 20 ดาราจักร ซึ่งอยู่ไกลที่สุดประมาณ 20 ล้านปีแสง พบว่าเส้นสเปกตรัมได้เคลื่อน
ไปทางแสงสีแดง
ดาราจักรทีอ่ ยู่ห่างออกไปจะมีการเคลื่อนทีไ่ ปทางแสงสีแดง
มาก แสดงว่าดาราจักรต่างๆ กำลังคลื่นทีห่ ่างไกลออกไปจากโลกทุกทีทุกทีๆ พวกที่อยูไ่ กลออกไปมากๆจะมีการเคลื่อนทีเ่ ร็วขึ้น ดาราจักรทีห่ ่างประมาณ2.5 พันล้านปีแสง มีความเร็ว 38,000 ไมล์ต่อวินาที ส่วนพวกดาราจักร ทีอ่ ยู่ไกลกว่า นี้มีควาเร็วมากขึ้นตามลำดับ ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางของดาราจักรและ ความเร็วแห่งการเคลื่อนที่ เรียกว่า “กฎฮับเบิล” ทฤษฎีนอี้ าจเรียกว่า “การ ระเบิดของเอกภพ”
(Exploding
Universe)
ซึ่งก็สนับสนุนกับแนวคิด
ของเลแมตร์เช่นกัน อายุของเอกภพ การใช้ค่าคงที่ของฮับเบิลคำนวณหาอายุของเอกภพ ปัจจุบันยังไม่สามารถ หาอายุที่แท้จริงของเอกภพได้ เราอาจเข้าใจว่าโลกและเอกภพมีมาตั้งแต่โบราณ ไม่เปลี่ยนแปลงแต่ความจริงแล้ว เพราะเอกภพถือกำเนิดขึ้น ณ เวลาหนึ่ง แต่ เวลาผ่านมานานเท่าไรแล้วล่ะ หากเราต้องการหาอายุของโลก เราสามารถใช้ เรดิโอไอโซโทปมาวัดอายุและเวลาในการก่อสร้างในการก่อตัวของหินเปลือกโลก ทำให้รวู้ ่าโลกก่อตัวขึ้นมานานเท่าไร แต่ถ้าต้องการคำนวณหาเวลาทีเ่ อกภพก่อ ตัวขึ้นจำเป็นต้องวัดอายุของดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์ที่มสี มบัตแิ ตกต่างกันจะมีอายุต่าง กันด้วย กระจุกดาวทรงกลม (globula cluster)ทีเ่ ก่าแก่ที่สุดราว 12,000ล้านปี
ดังนั้นเอกภพจึงน่ามีอายุมากกว่านี้ เราใช้ของฮับเบิลเป็นข้ออ้างอิงในการคำนวณ หาอายุของเอกภพเริ่มจากกำหนดให้ระยะทางห่างแต่เดิม ระหว่างกาแล็กซีสอง แห่งเป็น r และv เป็นความเร็วในการถอยห่างออกจากกัน จะได้ค่าของเวลาคือ t=r/v เพื่อนำมาหาค่าของเวลาทีก่ าแล็กซีอยูต่ ิดกันกฎของฮับเบิลแสดงได้เป็น v=hr บอกให้เรารูว้ ่ากาแล็กซีซึ่งปัจจุบันอยูห่ ่างไกลกันมากนั้น ก่อนหน้าเวลา 1/h กาแล็กซีเหล่านีร้ วมกันเป็นจุดเดียว ค่า H นีเ้ รียกว่า ค่าคงทีข่ องฮับเบิล ( hubble constant )จากการคำนวณของฮับเบิลในปี ค.ศ. 1929ได้ผลออกมาว่า ทุกๆระยะห่าง 3 ล้านปีแสงความเร็วถอยห่างจะเป็น 200กิโลเมตรต่อวินาที เมื่อ นำค่า H มาคำนวณหาเอกภพจะได้ค่าราว 5,000 ล้านปีซึ่งน้อยกว่าของกระจุก ดาวทรงกลมที่มีอายุ 12,000 ล้านปี จึงนับว่าเป็นผลลัพธ์ที่น่าแปลก ทั้งนี้เป็น เพราะขณะที่ฮับเบิลคำนวณระยะห่างเขาใช้มาตรวัดระยะผิดพลาด กล่าวคือใช้ ดาวแปรแสงแบบเซฟิด (Cepheid variabie star) เป็นหลักในการคำนวณ แต่ ระดับความสว่างของดาวแปรแสงแบบเซฟิด
เดิมกำหนดผิดไปขั้นหนึ่ง
ทำ
คลาดเคลื่อน ถ้าเอกภพกำลังขยายตัวก็แสดงว่าถ้าเราย้อนเวลากลับไปในอดีต เอกภพก็ ต้องมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ยิ่งย้อนเวลามากก็ยิ่งเล็กลง แล้วเมื่อเล็ก ลงอย่างที่สุด จะเกิดอะไรขึ้น
เอกภพจะลดลงจนสลายไปหรือหวังว่าจะมีจุดหนึ่งทีเ่ อกภพ
กำเนิด ไม่ว่าจะเป็นกรณีใดจะเห็นว่าเราจะต้องเกี่ยวข้องกับ การเริ่มของเอกภพ ทั้งนั้น ผูแ้ รกทีเ่ ริ่มศึกษาปัญหาเหล่านีอ้ ย่างจริงจังคือนักฟิสิกส์ซึ่งเกิดทีร่ ัสเซียชื่อ กามอฟ แต่ภายหลังอพยพไปอยูอ่ เมริกาในช่วง ปี 1948 ที่จริงกามอฟไม่ได้ตั้งใจ ที่จะคิดค้นเกี่ยวกับการเริ่มของเอกภพตั้งแต่ตอนแรก
แต่ระหว่างทีเ่ ขากำลัง
คิดค้นเกี่ยวกับการเกิดของธาตุ เขาก็ได้ บรรลุถึงข้อสรุปว่า เอกภพจะต้องเกิดขึ้น ด้วย BIG BANG เอกภพกำเนิดได้อย่างไร จากเดิมที่ไม่อะไรอยูเ่ ลยแล้วปรากฏขึ้นอย่างทันทีทันใดหรือไม่สิ่งที่เรียกว่าการ กำเนิดเอกภพ ย้อนกลับไปสูอ่ ดีตราว 18,000 ล้านปีก่อน จากกฎของ ฮับเบิลเอกภพจะมีขนาดเล็กเหมือน
“จุด”จุดหนึ่ง
ในเวลานั้นเกิดการ
เปลี่ยนแปลงอย่างไร จากช่วงเอกภพเป็นสเหมือน จุด ขนาดเล็ก เริ่มเกิดการ ขยายตัวทีม่ ลี ักษณะเหมือนการระเบิด เรียกกันว่า บิกแบง (big bang) หรือ การ ระเบิดครั้งใหญ่ของเอกภพ
ในขณะนั้นมวลสารทั้งหมดที่มีอยูใ่ นเอกภพอัน
กว้างใหญ่ไพศาลในปัจจุบันอัดแน่นอยูใ่ น จุด ทำให้มีพลังงานสะสมอยูม่ หาศาล ทั่วทั้งเอกภพเริ่มขยายตัวเพราะแรงดันที่เกิดจากพลังงานดังกล่าว ซึ่งเริ่มกลาย เป็นสสารตามสมการของไอน์สไตน์ ขณะที่เอกภพยังเป็นสเหมือน จุด อยูน่ ั้น มีค วามหนาแน่นสูงมากดังนั้นจึงเกิดปรากฏการณ์น่าอัศจรรย์แตกต่างจากที่เราเห็น
ในชีวิตประจำวัน
เอกภพได้ปรากฏขึ้นมาอย่างทันทีท่ ันใดจากเดิมทีเ่ ป็นเพียง
ความว่างเปล่าไม่มีอะไรอยู่เลย ตามหลักกลศาสตร์ควอนตัม( quantum mechanics) นั้น การดำรงอยูข่ อง สสารเป็นการซ่อนทับกันของเคลื่อน ซึ่งอธิบายได้สมการการเคลื่อนทีข่ องคลื่น เพราะฉะนั้น ทฤษฎีที่ว่า เอกภพเกิดขึ้นทันทีทันใด จากเดิมทีไ่ ม่มอี ะไรอยู่เลย จึง มีความเป็นไปได้ และอาจกล่าวได้ว่าสสารจำนวนหนึ่ง ณ เวลาหนึ่งที่แน่นอน มีค วามเป็นไปได้ว่าจะสูญหายไปทันทีเหมือนอยู่อีก ณ เวลาหนึ่ง ม่าวมีโอกาสน้อย มากที่จะเกิดขึ้นแต่กไ็ ม่ใช่ว่าจะเป็นไปไม่ได้เลย อย่างไรก็ตามเมื่อวัตถุหดตัวเล็ก ลงมันจะขนาดเล็กมากจนอาจเกิดสภาพที่บางก็มีอยู่ บางครั้งก็หายไปทีเ่ ป็นแนว คิดเกี่ยวกับการกำเนิดเอกภพที่เอ็ดเวิร์ด เฟรดกิน แสนอไว้ในปี ค. ศ. 1980 ทฤษฎีบิกแบง ทฤษฎี “บิกแบง” (Big Bang Theory) เป็นทฤษฎีทางดาราศาสตร์ที่กล่าว ถึงประวัติศาสตร์ความเป็นมาของจักรวาล ปัจจุบันเป็นทฤษฎีทเี่ ป็นทีเ่ ชื่อถือและ ยอมรับมากที่สุด
ทฤษฎีบิกแบงเกิดขึ้นจากการสังเกตของนักดาราศาสตร์ทวี่ ่า
ขณะนีจ้ ักรวาลกำลังขยายตัว ดวงดาวต่าง ๆ บนท้องฟ้ากำลังวิ่งห่างออกจากกัน ทุกที เมื่อย้อนกลับไปสูอ่ ดีต ดวงดาวต่างๆ จะอยูใ่ กล้กันมากกว่านี้ และเมื่อนัก
ดาราศาสตร์คำนวณอัตราความเร็วของการขยายตัวทำให้ทราบถึงอายุของ จักรวาลและการคลี่คลายตัวของจักรวาล รวมทั้งสร้างทฤษฎีการกำเนิดจักรวาล ขึ้นอีกด้วย ตามทฤษฎีนี้ จักรวาลกำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ ๑๕,๐๐๐ ล้านปีที่แล้ว ก่อนการเกิดของจักรวาล ไม่มีมวลสาร ช่องว่าง หรือกาลเวลา จักรวาลเป็นเพียง จุดที่เล็กยิ่งกว่าอะตอมเท่านั้น และด้วยเหตุใดยังไม่ปรากฏแน่ชัด จักรวาลทีเ่ ล็ก ที่สุดนี้ได้ระเบิดออกอย่างรุนแรงและรวดเร็วในเวลาเพียงเศษเสี้ยววินาที (Inflationary period) แรงระเบิดก่อให้เกิดหมอกธาตุซึ่งแสงไม่สามารถทะลุ ผ่านได้ (Plasma period) ต่อมาจักรวาลที่กำลังขยายตัวเริ่มเย็นลง หมอกธาตุ เริ่มรวมตัวกันเป็นอะตอม จักรวาลเริ่มโปร่งแสง ในทางทฤษฎีแล้วพื้นทีบ่ างแห่ง จะมีมวลหนาแน่นกว่า ร้อนกว่า และเปล่งแสงออกมามากกว่า ซึ่งต่อมาพื้นที่ เหล่านีไ้ ด้ก่อตัวเป็นกลุ่มหมอกควันอันใหญ่โตมโหฬาร
และภายใต้กฎของแรง
โน้มถ่วง กลุ่มหมอกควันอันมหึมานีไ้ ด้ค่อยๆ แตกออก จนเป็นโครงสร้างของ “กาแลกซี” (Galaxy) ดวงดาวต่าง ๆ ได้ก่อตัวขึ้นในกาแลกซี และจักรวาลขยาย ตัวออกอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจจุบัน นักดาราศาสตร์คำนวณว่าจักรวาลว่าประกอบไปด้วยกาแลกซีประมาณ ๑ ล้านล้านกาแลกซี
และแต่ละกาแลกซีมีดาวฤกษ์อย่างเช่นดวงอาทิตย์อยู่
ประมาณ ๑ ล้านล้านดวง และสุริยจักรวาลของเราอยูป่ ลายขอบของกาแลกซีที่
เรียกว่า “ทางช้างเผือก” (Milky Galaxy) และกาแลกซีทางช้างเผือกก็อยูป่ ลาย ขอบของจักรวาลใหญ่ทั้งหมด เราจึงมิได้เป็นศูนย์กลางของจักรวาลเลย ไม่ว่าจะ ในความหมายใด ในปี พ.ศ. ๒๕๓๕ ดาวเทียม “โคบี” (COBE) ขององค์การนาซ่าแห่ง สหรัฐอเมริกา ซึ่งถูกส่งขึ้นไปเพื่อศึกษาประวัติศาสตร์ของจักรวาลโดยเฉพาะ ได้ ค้นพบรังสีโบราณ
ซึ่งบ่งบอกถึงโครงสร้างของจักรวาลขณะเมื่อจักรวาลมีอายุ
เพียง ๓๐๐,๐๐๐ ปี นับเป็นการค้นพบครั้งสำคัญที่ยืนยันว่า จักรวาลกำเนิดขึ้น มาจากจุดเริ่มต้นของการระเบิด และคลี่คลายตัวตามคำอธิบายในทฤษฎี “บิก แบง” จริง เมื่อได้ทฤษฎีการกำเนิดจักรวาลแล้ว นักดาราศาสตร์ก็สนใจว่า จักรวาลจะสิ้นสุดลงอย่างไร มีทฤษฎีทอี่ ธิบายเรื่องนีอ้ ยู่ ๓ ทฤษฎี ทฤษฎีแรก กล่าวว่า เมื่อแรงระเบิดสิ้นสุดลง มวลอันมหึมาของกาแลกซีต่างๆ จะดึงดูดซึ่ง กันและกัน
ทำให้จักรวาลหดตัวกลับจนกระทั่งถึงกาลอวสาน
ทฤษฎีที่สอง
อธิบายว่า จักรวาลจะขยายตัวในอัตราช้า ๆ จึงเชื่อว่าน่าจะมี “มวลดำ”(dark matter) ทีเ่ รายังไม่รู้จักปริมาณมหึมาคอยยึดโยงจักรวาลไว้ จักรวาลจะขยายตัว ไปเรื่อยๆ จนยากแก่การสืบค้น ส่วนสตีเฟ่น ฮอว์กกิ้ง (Stephen Hawking) ได้ เสนอทฤษฎีที่สามว่า จักรวาลจะขยายตัวในอัตราความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่มีที่
สิ้นสุด ทฤษฎีบกิ แบงนั้นได้รับการเชื่อมต่อด้วยทฤษฎีวิวัฒนาการ (Evolution Theory) ของชาร์ล ดาร์วนิ (Charles Darwin) เมื่อโลกเย็นตัวลงนั้น ปฏิกิริยา เคมีจากมวลสารในโลกในที่สุดแล้วก่อให้เกิดไอน้ำ และไอน้ำก่อให้เกิดเมฆ และ เมฆตกลงมาเป็นฝน ทำให้เกิดแม่น้ำ ลำธาร ทะเล และมหาสมุทร วิวัฒนาการนี้ มีลักษณะแบบ “ก้าวกระโดด” (Emergent Evolution) เมื่อมีสารอนินทรีย์และ น้ำปริมาณมหาศาลเป็นเวลาที่ยาวนาน ในที่สุดคุณภาพใหม่คือ “ชีวิต” ก็เกิดขึ้น คำว่า บิกแบง ที่จริงเป็นคำล้อเลียนทีเ่ กิดจาก นักดาราศาสตร์ ชื่อ เฟรดฮอยล์ ซึ่งเขาดูหมิ่นและตั้งใจจะทำลายความน่าเชื่อถือของทฤษฎีที่เขาเห็นว่าไม่มีทาง เป็นจริงอย่างไรก็ดี การค้นพบ ไมโครเวฟพื้นหลัง ในปี ค.ศ. 1964 ยิ่งทำให้ไม่ สามารถปฏิเสธทฤษฎีบิกแบงได้ มีหลักฐานสำคัญพิสูจน์ความถูกต้องของทฤษฎี การเกิดของเอกภพตาม ทฤษฎีการระเบิดครั้งใหญ่ประการหนึ่ง คือ ในปี ค.ศ. 1965 นัก วิทยาศาสตร์ที่ บริษัท เบลล์ แลบอรอทอรี่ สหรัฐ ได้ยินเสียบรบกวนของ คลื่นวิทยุดังมากจาก รอบทิศบนท้องฟ้า นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณได้แล้วว่า ถ้า หากเอกภพมีจุดกำเนิด
จากปฐมดวงไฟในจักรวาลเมื่อประมาณ
1.1
x
1010-1.8×1010 ปีมาแล้ว ตาม ทฤษฎีการระเบิดครั้งใหญ่ของจักรวาลพลังงาน ที่ยังหลงเหลืออยูใ่ นการระเบิด ครั้งใหญ่จะต้องค้นหาพบได้ในปัจจุบัน และจะมี
อุณหภูมิประมาณ 3 องศาเหนือ ศูนย์องศาสมบูรณ์ เนื่องจากพลังงานจะแผ่ออก มาเป็นไมโครเวฟ มีความยาวคลื่น น้อยกว่า 1 ม.ม. ผลจากการได้ยินเสียงคลื่น ไม่โครเวฟดังมากจากรอบทิศทางบน ท้องฟ้าดังกล่าว เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำการ วัดอย่างระมัดระวังทำให้นักวิทยาศาสตร์ แน่ใจว่า การแพร่ของคลื่นไมโครเวฟ บนท้องฟ้าทั่วทิศทาง คือ ส่วนที่หลงเหลือ จากการระเบิดครั้งใหญ่ของจักรวาล ภายหลังเกิดบิกแบง ขณะที่เอกภพขยายตัวภายหลังเกิดบิกแบงสสารก็เคลื่อนทีไ่ ปทุกทิศทาง แรง โน้มถ่วงเริ่มทำงาน แรงโน้มถ่วง คือ สิ่งทีค่ วบคุมเอกภพ เป็นแรงดึงวัตถุเข้าหา กัน เราเรียกแรงดึงดูด เช่นนีว้ ่า แรงโน้มถ่วง วัตถุทมี่ มี วลสารมากจะมีแรงโน้ม ถ่วงสูง แรงโน้มถ่วงทำให้วัตถุอย่างอยูด่ ้วยกัน ดังนั้นเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 1 ล้านปี สสารในรูปของไฮโดรเจนและฮีเลียมก็เริ่มยึดเหนี่ยวกันเป็นก้อน เรียกว่า กาแล็กซีทยี่ ังไม่คลอด(protogalaxy) นีค่ ือจุดเริ่มต้นของการเกิดกาแล็กซีต่อไป ก้อนก๊าซขนาดเล็กที่อยู่ภายในกลายเป็นดาวฤกษ์ กาแล็กซีที่ยังไม่คลอดก็เหมือน กระจุดดาวฤกษ์ขนาดมหิมาหรือกาแล็กซีแคระ
อยูก่ ันเป็นกลุ่มและเป็น
โครงสร้างหลักของกาแล็กซี กาแล็กซีทยี่ ังไม่คลอดทั้งหลายถูกยึดเหนี่ยวเข้าด้วย กัน ด้วยแรงโน้มถ่วงจึงเกิดการรวมกันเป็นกาแล็กซีในช่วงแรกจะมีขนาดเล็กและ มีรูปร่างแปลก
ในที่สุดกาแล็กซีที่ยังไม่คลอดหลายแห่งก็รวมกันกลายเป็น
กาแล็กซีแบบสไปรัสหรือรูปไข่อย่างทีเ่ ป็นอยูใ่ นปัจจุบัน แต่มันยังไม่สิ้นสุดแค่นี้ ภายในกาแล็กซีต่าง ๆ ยังมีดาวฤกษ์เกิดขึ้นอยูเ่ รื่อย ๆ ตัวกาแล็กซีเองก็อาจชน กันหรือรวมกัน ทุกวันนีภ้ ายในกาแล็กซีทางช้างแผือกยังมีดาวฤกษ์จำนวนมาก กำลังเกิดใหม่และกำลังดึงกาแล็กซีเล็กๆข้างเคียงเข้ามา ทำไมกำเนิดของเอกภพจึงเป็น BIG BANG (การระเบิดใหญ่) ถ้าเอกภพกำลังขยายตัวก็แสดงว่าถ้าเราย้อนเวลากลับไปในอดีต เอกภพก็ ต้องมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ยิ่งย้อนเวลามากก็ยิ่งเล็กลง แล้วเมื่อเล็ก ลงอย่างที่สุด จะเกิดอะไรขึ้น
เอกภพจะลดลงจนสลายไปหรือหวังว่าจะมีจุดหนึ่งทีเ่ อกภพ
กำเนิด ไม่ว่าจะเป็นกรณีใดจะเห็นว่าเราจะต้องเกี่ยวข้องกับ การเริ่มของเอกภพ ทั้งนั้น ผูแ้ รกทีเ่ ริ่มศึกษาปัญหาเหล่านีอ้ ย่างจริงจังคือนักฟิสิกส์ซึ่งเกิดทีร่ ัสเซียชื่อ กามอฟ แต่ภายหลังอพยพไปอยูอ่ เมริกาในช่วง ปี 1948 ที่จริงกามอฟไม่ได้ตั้งใจ ที่จะคิดค้นเกี่ยวกับการเริ่มของเอกภพตั้งแต่ตอนแรก
แต่ระหว่างทีเ่ ขากำลัง
คิดค้นเกี่ยวกับการเกิดของธาตุ เขาก็ได้ บรรลุถึงข้อสรุปว่า เอกภพจะต้องเกิดขึ้น ด้วย BIG BANG สมมติฐานเอกภพบิกแบงของกามอฟ
ตามทฤษฎีเอกภพของฟรีดมานน์ ซึ่งได้มาจากการประยุกต์ทฤษฎี สัมพัทธภาพจะบอกได้ว่า เอกภพมีจุดเริ่ม ซึ่งก็คือเงื่อนไขเบื้องต้นถึงทฤษฎี สัมพัทธภาพจะบอกไม่ได้ว่าเงื่อนไขข้างต้นนีม้ าจากไหน แต่มันก็บอกให้เรารู้ว่า เอกภพเริ่มกำเนิดโดยมีเงื่อนไขเบื้องต้น แต่อย่างไรก็ตามทฤษฎีนไี้ ม่ได้ บอกเรา ว่าเอกภพตอนเริ่มกำเนิดนั้นร้อนหรือเย็น กำเนิดด้วยความร้อนสูง
แล้วทำไมกามอฟถึงคิดว่าเอกภพ
แต่เพื่อที่จะเข้าใจตรงนีก้ ล็ องมาคิดกลับดู
ว่าทำไม
เอกภพที่เย็นจึงเป็นไปไม่ได้เช่นกัน ถึงแม้โลกจะมีธาตุมากมายหลายชนิด เมื่อดู ทั้งเอกภพจะเห็นว่าเกือบทั้งหมดเป็นธาตุไฮโดรเจน
เพราะว่า
ไฮโดรเจน
ประกอบขึ้นจากโปรตอนและอิเลคตรอน เราก็จะบอกได้ว่าตอนทีเ่ อกภพกำเนิด และมีขนาดเล็กมาก อิเลคตรอนจะรวมเข้าไปในโปรตอนกลาย เป็นนิวตรอน นั่น ก็คือเอกภพทีเ่ ย็น ในช่วงแรกจะเต็มไปด้วยนิวตรอนและเมื่อเอกภพขยายตัวขึ้น นิวตรอนจะสลายตัวแบบเบต้า กลายเป็นโปรตอนและ อิเลคตรอน โปรตอนนั้น จะทำปฏิกิริยารวมตัวกับนิวตรอนกลายเป็นตัว ทีเรียม (ไฮโดรเจนหนัก) และ ดิวทีเรียมจะรวมตัวกับนิวตรอนเป็น ไตรเทียม ซึ่งจะสลายตัวแบบเบตา กลาย เป็นฮีเลียม 3 และเมื่อนิวตรอนอีกตัวรวมกับฮีเลียม 3 ก็จะได้อะตอมฮีเลียม และปฏิกิริยานิวเคลียร์ก็จะเกิดต่อกันไป ธาตุหนักต่างๆ ก็จะเกิดขึ้นในเอกภพ ต่อๆ กันไปเช่นกัน แต่ในความเป็นจริงนั้นในเอกภพมีไฮโดรเจน 75% ฮีเลียม
24% และอีก 1% เป็นธาตุอื่นๆ นั่นก็คือเกือบทั้งหมดเป็นธาตุเบาสองธาตุ คือ ไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งขัดกับสมมติฐานของเอกภพเย็นข้างต้น เพราะฉะนั้น กามอฟจึงคิดว่าเพื่อให้ ขั้นตอนการเกิดธาตุหนักไม่ติดต่อกันไป จะต้องคิดว่า เอกภพเมื่อกำเนิดนั้นมีอุณหภูมิสูงมาก ถ้าเอกภพร้อนถึงจะเกิดปฏิกิริยารวมตัว กัน แต่เพราะร้อน กันออกอีกและก็อธิบายได้ว่าทำไมธาตุหนักจึงหยุดแค่ฮีเลียม เท่านั้น และนีก่ ค็ ือที่มาของความคิดสมมติฐานเอกภพบิกแบงของกามอฟ โดยที่ ขอเน้นว่า กามอฟไม่ได้บอกว่าบิกแบงเป็นต้นเหตุของการขยายตัวของเอกภพ เลย เพียงแต่บอกว่าเพื่อที่จะอธิบายกำเนิด และปริมาณธาตุในเอกภพ เอกภพ จะต้องเกิดด้วยบิกแบงเท่านั้น ย้อนเวลาสู่การกำเนิดเอกภพ – BigBang สรุปว่า ทำไมถึงมีทฤษฎีBigBang นั่นเพราะว่า นักวิทยาศาสตร์ ค้นพบว่า จักรวาลของเรา ขยายตัว ดังนั้น จึงคิดค้นได้ว่า จักรวาลของเรา มีการขยายตัว แบบโดยทฤษฎีบิ๊กแบง นั่นเอง ย้อนเวลาสู่การกำเนิดเอกภพ เมื่อวันที่ 10 กุมภาพันธ์ 2543 นักฟิสิกส์ที่ ห้องปฏิบัตการฟิสิกส์อนุภาคแห่ง สหภาพยุโรป หรือ European Laboratory for Particle Physics (CERN) ได้
ประกาศการยืนยัน การค้นพบสถานะใหม่ของสสารทีเ่ รียกว่า ควาร์ก-กลูออนพ ลาสม่า (Quark-gluon plasma) ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเอกภพของเรานั้นเริ่มต้นจากการระเบิดครั้ง ใหญ่ที่เรียกว่า Big Bang จากการคำนวนนักฟิสิกส์ได้ทำนายว่า
ทีเ่ วลาประมาณหนึ่งในล้านวินาที
หลังจากเกิด Big Bang จักรวาลของเราจะยังอยูใ่ นสภาพทีร่ ้อนสสารต่างๆยังมี พลังงานสูงมาก จนยังไม่สามารถที่จะรวมตัวกันเป็นอะตอม หรือแม้แต่อนุภาค เช่นโปรตอนได้ แต่จะอยู่ในรูปของสถานะที่เรียกว่า ควาร์ก-กลูออนพลาสม่า ควาร์กคือหนึ่งในอนุภาคพื้นฐานที่สุดซึ่งประกอบขึ้นเป็นวัตถุต่างๆ อนุภาคเช่น โปรตอนนั้น เกิดจากการรวมตัวกันของควาร์กสามตัว โดยมี อนุภาคกาวหรือ “กลูออน” (Gluon) ที่ทำหน้าทีเ่ ป็นกาว ยึดควาร์กทั้งหมดให้ติดกันโดยอาศัย แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม (Strong interaction) เราจะไม่พบคว๊ากซ์อิสระตามธรรมชาติการทดลองเพื่อทดสอบการมีอยู่ของค วาร์กนั้นทำในห้องแล็ป
โดยการเร่งอนุภาคเช่นอิเล็กตรอนให้ชนกับโปรตรอน
หรือนิวเคลียสของธาตุอื่นๆทีพ่ ลังงานสูงมากๆ ซึ่งจะสามารถแยกควาร์กให้ออก
มาจากโปรตอนในช่วงเวลาสั้นๆ และอัตรกริยานิวเคลียร์แบบเข้ม จะทำให้ค วาร์กรวมตัวกันเกิดเป็นธาตุชนิดอื่นๆ ซึ่งสามารถตรวจวัดได้
กาแล็คซี่ กาแล็กซี (Galaxy) หรือ ดาราจักร หมายถึง อาณาจักรของดาว กาแล็กซีหนึ่งๆ ประกอบด้วยก๊าซ ฝุ่น และดาวฤกษ์หลายพันล้านดวง กาแล็กซีมีขนาดใหญ่หมื่น ล้านถึงแสนล้านปีแสง “ทางช้างเผือก” เป็นกาแล็กซีของเรามีขนาดประมาณ หนึ่งแสนปีแสง
เนื่องจากโลกของเราอยูภ่ ายในทางช้างเผือก
การศึกษา
โครงสร้างของทางช้างเผือก จำต้องศึกษาจากภายในออกมา การศึกษากาแล็กซี อื่นๆ จึงช่วยให้เราเข้าใจกาแล็กซีของตัวเองมากขึ้น แต่โบราณมนุษย์เข้าใจว่า ทางช้างเผือกเป็นปรากฏการณ์ภายในบรรยากาศโลก เช่นเดียวกับเมฆ หมอก รุ้งกินน้ำ จนกระทั่งคริสต์ศตวรรษที่ 18 ได้มีการสร้าง กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่จึงทราบว่า
ทางช้างเผือกประกอบด้วยดวงดาว
มากมาย เซอร์ วิลเลียม เฮอร์เชล (ผู้ค้นพบดาวยูเรนัส) ทำการสำรวจความ หนาแน่นของดาวบนท้องฟ้าและให้ความเห็นว่า ดวงอาทิตย์อยูต่ รงใจกลางของ ทางช้างเผือก ศตวรรษต่อมา ฮาร์โลว์ แชพลีย์ ทำการวัดระยะทางของ กระจุก ดาวทรงกลมซึ่งห่อหุ้มกาแล็กซี โดยใช้ความสัมพันธ์คาบ-กำลังส่องสว่างของดาว
แปรแสงแบบ RR Lyrae ทีอ่ ยู่ในกระจุกดาวทรงกลมทั้งหลาย เขาพบว่ากระจุก ดาวเหล่านีอ้ ยู่ห่างจากโลกนับหมื่นปีแสง รอบล้อมส่วนป่องของกาแล็กซี ดังนั้น ดวงอาทิตย์ไม่น่าจะอยู่ตรงใจกลางของทางช้างเผือก นักวิทยาศาสตร์ได้จาแนกกาแล็กซี่ออกเป็น 4 ประเภท ตามลักษณะรูปร่าง ดังนี้ 1. กาแล็กซี่กลมรี ( Elliptical Galaxy ) มีรูปร่างกลมรี ซึ่ง บางกาแล็กซี่อาจ กลมมาก
บางกาแล็กซี่อาจรีมาก
นักดาราศาสตร์ให้
ความเห็นว่า
กาแล็กซี่ประเภทนีจ้ ะมีรูปร่างกลมรีมากน้อยเพียงใดนั่น ขึ้นอยูก่ ับอัตรา การหมุนของกาแล็กซี่ ถ้าหมุนเร็วกาแล็กซี่จะมีรูปร่าง ยาวรีมาก 2. กาแล็กซี่ก้นหอย ( Spiral Galaxy ) มีรูปร่างแบบก้นหอย มีแขนโค้ง เหมือนลายก้นหอยหรือกังหัน บางทีจึงเรียกว่า กาแล็กซี่ กังหัน ตัวอย่าง เช่น กาแล็กซี่ทางช้างเผือก กาแล็กซี่แอนโดรเมดา กา แล็กซี่ส่วนใหญ่ที่ พบในเอกภพจะเป็นกาแล็กซี่ประเภทนี้ 3. กาแล็กซี่ก้นหอยคาน (Barred Spiral Galaxy) มีลักษณะ คล้ายคลึงกับ กาแล็กซี่ก้นหอย แต่ตรงกลางมีลักษณะเป็นคาน และมี แขนแบบ กาแล็กซี่ก้นหอยต่อออกมาจาก ปลายคานทั้งสองหรือเรียก อีกชื่อว่า กาแล็กซี่กังหันแบบมีแกน มีอัตราหมุนรอบตัวเองเร็วกว่า กาแล็กซี่ทุก ประเภท
4. กาแล็กซี่ไร้รูปร่าง (Irregular Galaxy) เป็นกาแล็กซี่ที่มี รูปร่างลักษณะ ต่างออกไปจากกาแล็กซี่ทั้ง 3 ประเภททีก่ ล่าวมาแล้ว เป็นกาแล็กซี่ส่วน น้อย มีรูปร่างทีไ่ ม่แน่นอน หรือเรียกว่า กาแล็กซี่อ สัณฐาน มักจะเป็น กาแล็กซี่ขนาดเล็ก เช่น กาแล็กซี่แมกเจลแลนใหญ่ และกาแล็กซี่แมก เจลแลนเล็ก