การขยายตัวของเอกภพมีลักษณะอย่างไร

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 300,000 ปี อุณหภูมิลดลงเหลือ 10,000 เคลวิน นิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียมดึงอิเล็กตรอนเข้ามาอยู่ในวงโคจร เกิดเป็นอะตอมไฮโดรเจนและฮีเลียมตามลำดับ

กาแล็กซีต่างๆ  เกิดหลักบิกแบงอย่างน้อย 1,000 ล้านปี ภายในกาแล็กซีมีธาตุไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นสารเบื้องต้นซึ่งก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์รุ่นแรกๆ ส่วนธาตุต่างๆที่มีมวลมากกว่าฮีเลียมเกิดจากดาวฤกษ์ขนาดใหญ่

บิกแบงและวิวัฒนาการของเอกภพ

//talklikeaphysicist.com/

 1.2  หลักฐานที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง

//ilmalefico.wordpress.com/

ข้อสังเกตที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง ปรากฏการณ์อย่างน้อย 2 อย่าง ที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง ได้แก่

1. การขยายตัวของเอกภพ ฮับเบิล นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันค้นพบว่า กาแล็กซีเคลื่อนที่ไกลออกไปด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นตามระยะห่าง กาแล็กซีที่อยู่ไกลยิ่งเคลื่อนที่ห่างออกไปเร็วกว่ากาแล็กซีที่อยู่ใกล้ นั่นคือ เอกภพกำลังขยายตัวจากความเข้าใจในเรื่องนี้ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณอายุของเอกภพได้

2. อุณหภูมิพื้นหลังอวกาศซึ่งปัจจุบันลดลงเหลือ 2.73 เคลวิน การค้นพบอุณหภูมิของเอกภพในปัจจุบัน หรืออุณหภูมิพื้นหลังเป็นการค้นพบโดยบังเอิญโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกา 2 คน คือ อาร์โน เพนเซียส และโรเบิร์ต วิลสัน แห่งห้องปฏิบัติการเบลเทเลโฟน เมื่อปีพ.ศ.2508 ขณะนักวิทยาศาสตร์ทั้งสองคน กำลังทดสอบระบบเครื่องรับสัญญาณของกล้อง โทรทรรศน์วิทยุปรากฏว่ามีสัญญาณรบกวนตลอดเวลา ไม่ว่าจะเป็นกลางวันหรือกลางคืน หรือฤดูต่างๆ แม้เปลี่ยนทิศทาง และทำความสะอาดสายอากาศแล้วก็ยังมีสัญญาณรบกวนอยู่เช่นเดิม ต่อมาทราบภายหลังว่าเป็นสัญญาณที่เหลืออยู่ในอวกาศเทียบได้กับพลังงานของการแผ่รังสีของวัตถุดำ ที่มีอุณหภูมิประมาณ2.73เคลวินหรือประมาณ – 270 องศาเซลเซียส

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

ดังนั้นการพบพลังงานจากทุกทิศในปริมาณที่เทียบได้กับพลังงานการแผ่รังสีของวัตถุดำที่ประมาณ 2.73 เคลวิน จึงเป็นอีกข้อหนึ่งที่สนับสนุน ทฤษฎีบิกแบงได้เป็นอย่างดี

ทุกอย่างเริ่มต้นจากบิ๊กแบงเมื่อ 13,8 พันล้านปีก่อน เมื่อเอกภพมีขนาดเล็ก ร้อนและหนาแน่น ภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งในพันล้านของพันล้านวินาที จักรวาลเล็กๆ นั้นขยายใหญ่ขึ้นเป็นมากกว่าพันล้านเท่าของขนาดเดิมผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "การพองตัวของจักรวาล"

ใครหรืออะไรเป็นผู้รับผิดชอบต่อการขยายตัวของเอกภพ?

บทนำ. หนังสือและผลงานเกี่ยวกับจักรวาลวิทยาที่ได้รับความนิยมหลายเล่มอ้างว่านักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน เอ็ดวิน ฮับเบิล (พ.ศ. 1889-1953) ค้นพบการขยายตัวของเอกภพในปี พ.ศ. 1929 … นักดาราศาสตร์คนนี้มีชื่อว่า เอ็ดวิน ฮับเบิล

ความเร่งของการขยายตัวของเอกภพคืออะไร?

จากผลลัพธ์ที่ได้ นักวิจัยค้นพบว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยความเร็ว 74 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก ซึ่งเป็นหน่วยการวัดที่เทียบเท่ากับ 3,3 ล้านปีแสง

เรารู้ได้อย่างไรว่าเอกภพกำลังขยายตัว*?

เป็นไปไม่ได้ที่จะทราบขีดจำกัดของการขยายตัวนี้อย่างแน่ชัด เพราะไม่มีที่สิ้นสุดหรือเราไม่รู้ว่าสิ้นสุดเมื่อใด แต่นักวิทยาศาสตร์สามารถประเมินได้ว่าสิ่งที่เรียกว่าเอกภพที่รับรู้ได้ไปไกลแค่ไหน: มันอยู่ห่างจากเรา 14 พันล้านปีแสง (หรือ 130 พันล้านกิโลเมตร)

มันน่าสนใจ:  ดาราศาสตร์มีบทบาทอย่างไร?

แสงสว่างหรือการขยายตัวของจักรวาลเร็วกว่ากัน?

กาแล็กซี GN-z11 ซึ่งอยู่ห่างออกไปอีก 13 ล้านปีแสง กำลังหนีออกจากเราเร็วเกือบเท่าลำแสงเลเซอร์: 99% ของความเร็วแสง (ซึ่งตามสัญลักษณ์ความเร็วที่เราใช้ในข้อความนี้คือ 1,07 พันล้านกม./ชม.) หมายเหตุ: หากมีนักดาราศาสตร์อยู่บน GN-z11 เราคือผู้ที่เคลื่อนที่ออกไปด้วยความเร็วแสง

อัตราการขยายตัวของจักรวาลคืออะไร?

ปัจจุบัน สมมติฐานที่ยอมรับกันมากที่สุดในหมู่นักดาราศาสตร์คือ H0 เท่ากับ 73,3 บวกหรือลบ 2,5 กิโลเมตรต่อวินาที หรือ 73,3 บวกหรือลบ 1,4 กิโลเมตรต่อวินาที

Edwin Hubble ประกอบอาชีพอะไร

ในปี พ.ศ. 1929 การศึกษานี้ทำให้เกิดกฎที่เรียกว่ากฎฮับเบิล-ฮิวมาสัน ซึ่งระบุว่าความเร็วของการเคลื่อนตัวของดาราจักรเป็นสัดส่วนกับระยะทางที่สัมพันธ์กับดาราจักรอื่น กฎฮับเบิล-ฮิวมาสันมีส่วนอย่างมากในการกำหนดทฤษฎีบิกแบง

ใครคือนักวิทยาศาสตร์ที่รับผิดชอบในการแสดงให้เห็นว่าเอกภพไม่เพียงไม่หยุดนิ่งเท่านั้น แต่ยังขยายตัวด้วย?

ในปี พ.ศ. 1929 นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันได้แสดงให้เห็นว่าไอน์สไตน์คิดผิด นั่นคือเอกภพไม่หยุดนิ่ง กำลังขยายตัว เติบโตขึ้นเรื่อยๆ นักดาราศาสตร์คนนี้มีชื่อว่า เอ็ดวิน ฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์เป็นเครื่องมือในเรื่องนี้

มีอะไรอีกบ้างที่สามารถดำรงอยู่ได้ในความไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาลที่เราเป็นส่วนหนึ่งของมัน?

เนื่องจากเอกภพมีอายุประมาณ 14 หมื่นล้านปีนับตั้งแต่เกิดบิกแบง แสงที่มีเวลามาถึงเราจึงอาจมาจากระยะไกลมากสุดเพียง 14 หมื่นล้านปีแสงเท่านั้น นั่นคือสิ่งที่มีอยู่นอกเหนือไปจากสายตาของเรา

มันน่าสนใจ:  อะไรคือความสำคัญของการค้นพบดาวเคราะห์ Kepler 186f?

จักรวาลใหญ่แค่ไหน?

เริ่มต้นด้วยการบอกว่าจักรวาลนั้นใหญ่ ประมาณว่าหากเรามองไปในทิศทางใด บริเวณที่มองเห็นได้ไกลที่สุดจะอยู่ห่างออกไปประมาณ 46 พันล้านปีแสง นั่นหมายถึงมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 540 sextillion ไมล์ (หรือ 54 ตามด้วย 22 ศูนย์)

ภาวะถดถอยของกาแลคซีคืออะไร?

สิ่งที่เราวัดคืออัตราการขยายตัวของเอกภพ ซึ่งกำหนดโดยความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วของการถดถอยของกาแลคซี ซึ่งก็คือความเร็วที่พวกมันเคลื่อนที่ออกไปอย่างเห็นได้ชัด … สำหรับกาแล็กซีที่อยู่ห่างจากโลก 55 ล้านปีแสง เราวัดความเร็วได้ประมาณ 1.200 กม./วินาที

จักรวาลมีอายุเท่าไหร่?

ตามค่าคงที่ของฮับเบิลที่ 70 อายุของเอกภพที่ยอมรับโดยทั่วไปคือ 13,787 ± 0,020 พันล้านปี ในปี 2013 นักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปเสนอว่าอัตราการขยายตัวช้าลง 67

เป็นไปได้อย่างไรที่นักวิทยาศาสตร์จะระบุได้ว่าจักรวาลกำลังเคลื่อนไหว?

เพื่อพิสูจน์ทฤษฎีนี้ นักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากการระเบิดของดาวฤกษ์ที่เรียกว่าซูเปอร์โนวา ความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจากซูเปอร์โนวา หรือการระเบิดของดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่า 10 เท่าของดวงอาทิตย์ นอกดาราจักรของเราเป็นหลักฐานของการขยายตัวนี้

เรารู้อะไรเกี่ยวกับจักรวาลบ้าง?

จักรวาลคือทุกสิ่งที่มีอยู่จริง ผลรวมของอวกาศและเวลา และรูปแบบต่างๆ ของสสาร เช่น ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ กาแล็กซี และส่วนประกอบของอวกาศระหว่างดาราจักร
...

จักรวาลเป็นอย่างไรในวันนี้?

จักรวาลที่รู้จักในปัจจุบันมีรัศมีประมาณ 20 หมื่นล้านปีแสง มีกาแล็กซีประมาณ 100 แสนล้านกาแล็กซี รวมทั้งกาแล็กซีของเราหรือที่เรียกว่าทางช้างเผือก จักรวาลมีอายุประมาณ 20 หมื่นล้านปี