กำเนิดเอกภพ

posted on 16 Jul 2008 21:20 by pumpuydevil in Universe

กำเนิดเอกภพเริ่มนับจากจุดที่เรียกว่า บิกแบง (Big Bang) “บิกแบง” เป็นชื่อที่ใช้เรียกทฤษฎีกำเนิดเอกภพทฤษฎีหนึ่ง ปัจจุบันทฤษฎีบิกแบงเป็นที่ยอมรับมากขึ้น เพราะมีปรากฏการณ์หลายอย่างที่สอดคล้องหรือเป็นไปตามทฤษฎีบิกแบง ก่อนบิกแบงเอกภพเป็นพลังงานล้วนๆ ภายใต้อุณหภูมิที่สูงยิ่งจุดบิกแบงจึงเป็นจุดที่พลังงานเริ่มเปลี่ยนเป็นสสารครั้งแรก เป็นจุดเริ่มต้นของเวลาและเอกภพ

ปัจจุบันเอกภพประกอบด้วยกาแล็กซี่จำนวนเป็นแสนล้านแห่ง ระหว่างกาแล็กซี่เป็นอวกาศที่เวิ้งว้างกว้างไกล เอกภพจึงมีขนาดใหญ่มาก โดยมีรัศมีไม่น้อยกว่า 15,000 ล้านปี ภายในกาแล็กซี่แต่ละแห่งประกอบด้วยดาวฤกษ์จำนวนมาก แหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ที่เรียกว่า เนบิวลา และที่ว่าง โลกของเราเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะ ซึ่งเป็นสมาชิกหนึ่งของกาแล็กซี่ของเรา

บิกแบงเป็นทฤษฎีที่อธิบายถึงการเกิดระเบิดครั้งใหญ่ที่ทำให้พลังงานส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นเนื้อสาร มีวิวัฒนาการต่อเนื่องจนเกิดเป็นกาแล็กซี่ เนบิวลาดาวฤกษ์ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์

ขณะเกิดบิกแบงมีเนื้อสารเกิดขึ้นในรูปของอนุภาคพื้นฐานชื่อ ควาร์ก อิเล็กตรอน นิวทริโน และโฟตอนซึ่งเป็นพลังงานเมื่อเกิดเป็นอนุภาคก็จะเกิด

ปฏิอนุภาค ที่มีประจุไฟฟ้าตรงข้าม ทำให้ประจุไฟฟ้ารวมของเอกภพเป็นศูนย์ เมื่อปฏิอนุภาคพบกับอนุภาคชนิดเดียวกันจะหลอมรวมกันเนื้อสารหายไปเป็น พลังงานอย่างหมดสิ้น ถ้าเอกภพมีอนุภาคเท่ากับปฏิอนุภาคพอดี เมื่อพบกันจะกลายเป็นพลังงานทั้งหมด ก็จะไม่เกิดกาแล็กซี่ ดาวฤกษ์ และ ระบบสุริยะโชคดีที่ในธรรมชาติมีอนุภาคมากกว่าปฏิอนุภาคดังนั้นเมื่ออนุภาคพบ กับ อนุภาคนอกจากจะได้พลังงานเกิดขึ้นแล้ว ยังมีอนุภาคเหลืออยู่ และนี่คือ อนุภาคที่ก่อกำเนิดเป็นสสารของเอกภพในปัจจุบัน

หลังบิกแบงเพียง 10-6 วินาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเป็นสิบล้านล้านเคลวิน ทำให้ควาร์กเกิดการรวมตัวกัน กลายเป็นโปรตอน (นิวเคลียสของไฮโดรเจน) และนิวตรอน

หลังบิกแบง 3 นาที อุณหภูมิเอกภพลดลงเป็นร้อยล้านเคลวิน มีผลให้โปรตอนและนิวตรอนเกิดการรวมตัวเป็นนิวเคลียสของฮีเลียม ในช่วงแรกๆนี้ เอกภพขยายตัวอย่างเร็วมาก

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

เกิดกาแล็กซี่ต่างๆหลังบิกแบง 10,000 ล้านปีภายในกาแล็กซี่มีธาตุไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นสารเบื้องต้นซึ่งเกิดเป็น ดาวฤกษ์รุ่นแรกๆส่วนธาตุต่างๆที่มีมวลมากกว่าฮีเลียมเกิดจากดาวฤกษ์ขนาดใหญ่

มีข้อสังเกตใดหรือประจักษ์พยานใด ที่สนับสนุนทฤษฏีบิกแบงปรากฏการณือย่างน้อย 2 อย่าง ที่สนับสนุนทฤษฏีบิกแบงได้แก่ การขยายตัวของเอกภพ และอุณหภูมิพื้นหลังของอวกาศ ซึ่งปัจจุบันลดลงเหลือ 2.73 เคลวิน

ข้อสังเกตประการที่ 1 คือ การขยายตัวของเอกภพฮับเบิลเป็นนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันที่ค้นพบว่ากาแล็กซี่จะเคลื่อนที่ไกลออกไปด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นตามระยะทางกาแล็กซี่ที่อยู่ไกลยิ่งเคลื่อนที่ห่างออกไปเร็วกว่ากาแล็กซี่ที่อยู่ใกล้นั่นคือเอกภพกำลังขยายตัวจากความเข้าใจในเรื่องนี้ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณอายุของเอกภพได้

ข้อสังเกตประการที่ 2 คือ อุณหภูมิพ้นหลังของเอกภพปัจจุบันลดลงเหลือ 2.73 เคลวินการค้นพบอุณหภูมิของเอกภพในปัจจุบันหรืออุณหภูมิพื้นหลัง เป็นการค้นพบโดยบังเอิญโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน 2 คนชื่อ อาร์โน เพนเซียส และ โรเบิร์ต วิลสัน แห่งห้องปฏิบัติการเบลเทเลโฟน เมื่อปี พ.ศ.2508 ขณะนั้นนักวิทยาศาสตร์ทั้งสองคนกำลังทดสอบระบบเครื่องรับสัญญาณของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ปรากฏว่ามีสัญญาณรบกวนตลอดเวลาไม่ว่าจะเป็นกลางวันหรือกลางคืน หรือฤดูกาลต่างๆแม้เปลี่ยนทิศทางและทำความสะอาดสายอากาศแล้วก็ยังมีสัญญาณรบกวนสัญญาณอยู่เช่นเดิม ต่อมาทราบภสยหลังว่าเป็นสัญญาณที่เหลืออยู่ในอวกาศ เทียบได้กับพลังงานของการแผ่รังสีของวัตถุดำที่มีอุณหภูมิประมาณ 3 เคลวิน หรือประมาณ -270องศาเซลเซียส

ในขณะเดียวกัน โรเบิร์ต ดิกกี พี.เจ.อี.พีเบลส์ เดวิด โรลล์ และเดวิด วิลคินสัน แห่งมหาวิทยาลัยปรินซ์ตัน ได้ทำนายมานานแล้วว่า การแผ่รังสีจากบิกแบงที่เหลืออยู่

ในปัจจุบันน่าจะตรวจสอบได้ โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ

ดังนั้นการพบพลังงานจากทุกทิศทุกทางในปริมาณที่เทียบได้กับพลังงานที่เกิดจากการแผ่รังสีของวัตถุดำที่มีอุณหภูมิประมาณ 3 เคลวิน จึงเป็นอีกข้อหนึ่งที่สนับสนุนทฤษฏีบิกแบงได้เป็นอย่างดี

9 Comments