เอกภพ (Universe)

     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

     ทฤษฎีบิ๊กแบงระบุว่าการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่เมื่อประมาณ 15,000 ล้านปีก่อนเป็นต้นกำเนิดของเอกภพและสรรพสิ่งทั้งหมด หลังการระเบิดเอกภพขยายตัวออกทุกทิศทางพร้อมกับอุณหภูมิที่ค่อยๆ ลดลง เมื่อเวลาผ่านไปนับล้านปีกลุ่มอนุภาคเล่นอิเล็กตรอนและโปรตรอนเริ่มรวมตัวกันเป็นกาแล็กซี่ต่อมาฝุ่นภายในกาแล็กซี่จึงรวมตัวกับแก๊สไฮโดรเจนและฮีเลียมเกิดเป็นดาวฤกษ์ซึ่งเปล่งแสงได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นภายใน

     วาระสุดท้ายของดาวฤกษ์ทุกดวงจะมาถึงเมื่อไฮโดรเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงหลักเริ่มหมดลง ดาวฤกษ์จะสว่างวาบขึ้นพร้อมกับขยายตัวกระทั่งรัศมีเพิ่มขึ้นกว่าร้อยเท่าเรียกว่าดาวยักษ์แดง ปรากฏการณ์เช่นนี้จะเกิดขึ้นกับดวงอาทิตย์ในอีก 5,000 ล้านปีข้างหน้าซึ่งเมื่อเวลานั้นมาถึงโลกจะถูกเผาไหม้เป็นเถ้าถ่านอย่างไม่อาจหลีกเลี่ยง หลังจากขยายตัวเป็นดาวยักษ์แดง ดาวฤกษ์จะเข้าสู่วาระสุดท้ายโดยการหดตัวอย่างรุนแรง หากเป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลสารน้อย เช่นดวงอาทิตย์ พื้นผิวส่วนนอกจะกลายสภาพเป็นก๊าซแผ่ออกสู่ห้วงอวกาศส่วนแกนกลางจะเย็นลงพร้อมกับหดตัวอย่างรุนแรงกลายสภาพเป็นดาวแคระขาว ซึ่งมวลสารของดวงดาว 1 ช้อนโต๊ะจะมีน้ำหนักประมาณ 1,000 ตัน แต่หากดวงดาวมีมวลมากพออาจระเบิดเป็น Supernova แกนกลางที่เหลือจะกลายเป็นดาวนิวตรอนซึ่งมีความหนาแน่นสูงมากจนมวลสาร 1 ช้อนโต๊ะหนักนับพันล้านตันและหากดาวดวงนั้นมีมวลมากกว่า 3 เท่าของดวงอาทิตย์อาจเกิดการหดตัวอย่างแรงที่สุดจนกลายสภาพเป็นหลุมดำหรือ Black Hole ที่มีแรงดึงดูดมหาศาลจนแม้แต่แสงก็ไม่อาจหลบหนีการดูดกลืนเข้าสู่หลุมดำได้

     การก่อเกิด เปลี่ยนแปลง และเสื่อมสลายของดาวฤกษ์เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นตลอดเวลา มวลสารและพลังงานของดวงดาวที่แตกดับกลับกลายเป็นองค์ประกอบของดาวดวงใหม่หมุนเวียต่อไปไม่สิ้นสุด สิ่งใดดำรงอยู่ก่อนการก่อเกิดเอกภพวาระสุดท้ายของเอกภพเป็นเช่นไรรวมทั้งมีชีวิตอยู่บนดาวดวงอื่นหรือไม่ทั้งหมดนี้คือปริศนาที่ยังรอคำตอบจากนักบุกเบิกห้วงอวกาศรุ่นต่อไป

 กาแล็กซี

      กาแล็กซีต่างๆ เริ่มกำเนิดขึ้นหลังจากการเกิดบิกแบงอย่างน้อย 1,000 ล้านปี สำหรับกาแล็กซีรุ่นแรก จะมีเนบิวลารุ่นแรกที่ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจนและธาตุฮีเลียมเป็นสารตั้งต้นและยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงโน้มถ่วงแยกเป็นกลุ่มๆ แต่ละกลุ่มก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์จำนวนมาก และดาวฤกษ์เหล่านี้เป็นสมาชิกสำคัญของกาแล็กซี ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่า กาแล็กซีคืออาณาจักร หรือระบบของดาวฤกษ์จำนวนนับแสนล้านดวงที่อยู่ด้วยแรงโน้มถ่วง เมื่อเวลาผ่านไป ดาวฤกษ์ภายในกาแล็กซีสร้างธาตุที่มีมวลอะตอมสูงเพิ่มเติมในเนบิวลารุ่นหลังซึ่งเป็นกลุ่มแก๊สและฝุ่นละออง ที่อยู่ในที่ว่างระหว่างดาวฤกษ์ ดังนั้นเนบิวลารุ่นหลังจึงมีธาตุหนักเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย นอกเหนือจากธาตุไฮโดรเจนและธาตุฮีเลียม 

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

 กาแล็กซีทางช้างเผือก

      กาแล็กซีที่ระบบสุริยะและโลกเป็นสมาชิกอยู่เรียกว่า กาแล็กซีทางช้างเผือก มีดาวฤกษ์จำนวนมาก (มากกว่า 200,000 ล้านดวง) รวมทั้งระบบสุริยะอยู่รวมกันด้วยแรงโน้มถ่วงและโคจรรอบจุดศูนย์กลางกาแล็กซี โดยบริเวณใกล้ศูนย์กลางกาแล็กซีมีแรงโน้มถ่วงมากจึงทำให้ดาวฤกษ์อยู่ร่วมกันอย่างหนาแน่นบริเวณที่ไกลออกไป  โดยกาแล็กซีทางช้างเผือก เป็นกาแล็กซีกังหันมีคาน  และมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100,000 ปีแสง 

     ในคืนเดือนมืดและท้องฟ้าปลอดโปร่ง เราจะเห็นดาวฤกษ์เต็มท้องฟ้าและแถบสว่างจางๆ หรือฝ้าขาวบนท้องฟ้าขนาดกว้างประมาณ 15 องศา พาดผ่านท้องฟ้าเป็นทางยาว แถบสว่างนี้เรียกว่าทางช้างเผือก (Milky Way) แถบสว่างของทางช้างเผือกเกิดจากแสงจากดาวฤกษ์จำนวนมากที่อยู่รวมกัน โดยบริเวณที่เห็นเป็นแถบฝ้าชัดเจนเป็นแสงของดาวฤกษ์จำนวนมากที่มาจากบริเวณใจกลางของกาแล็กซีทางช้างเผือกซึ่งอยู่ในทิศทางของกลุ่มดาวคนยิงธนู  แต่หากสังเกตทางช้างเผือกในทิศทางอื่นจะเห็นเป็นแถบฝ้าจางๆเนื่องจากมีดาวฤกษ์น้อยกว่าโดยเฉพาะในทิศทางของกลุ่มดาวสารถีซึ่งอยู่ตรงข้ามกับกลุ่มดาวคนยิงธนู 

     นอกจากกาแล็กซีทางช้างเผือกที่กล่าวมาแล้ว ยังมีกาแล็กซีอื่นๆ ที่อยู่ใกล้กาแล็กซีทางช้างเผือก เรียกว่ากาแล็กซีเพื่อนบ้าน โดยกาแล็กซีเพื่อนบ้านที่สามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่าในช่วงเวลาที่ท้องฟ้าแจ่มใส ได้แก่ กาแล็กซีแอนดรอเมดา กาแล็กซีแมกเจลแลนใหญ่ และกาแล็กซีแมกเจลแลนเล็ก  สำหรับกาแล็กซีแอนดรอเมดาจะสังเกตเห็นเป็นฝ้าจางๆ ขนาดเล็ก คล้ายดาวฤกษ์เมื่อมองด้วยตาเปล่า ทางทิศเหนือในกลุ่มดาวแอนดรอเมดา 

     กาแล็กซีแอนดรอเมดามีรูปร่างเป็นกาแล็กซีกังหัน มีขนาดใหญ่กว่ากาแล็กซีทางช้างเผือก มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 220,000 ปีแสง  และอยู่ห่างจากโลกประมาณ 2.5 ล้านปีแสง 

     กาแล็กซีแมกเจลแลนใหญ่ และกาแล็กซีแมกเจลแลนเล็ก เป็นกาแล็กซีไร้รูปแบบ ซึ่งสังเกตเห็นได้บริเวณใกล้กับขอบฟ้าทิศใต้จึงทำให้เห็นได้ยากในประเทศไทย กาแล็กซี่แมกเจลแลนใหญ่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20,000 ปีแสง อยู่ห่างจากกาแล็กซีทางช้างเผือกประมาณ 160,000 ปีแสง สำหรับกาแล็กซีแมกเจลแลนเล็กมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 7,000 ปีแสง อยู่ห่างจากกาแล็กซีทางช้างเผือกประมาณ  200,000 ปีแสง

     เอกภพเริ่มต้นจากบิกแบงและมีวิวัฒนาการจนเกิดเป็นกาแล็กซี ซึ่งภายในกาแล็กซีมีดาวฤกษ์จำนวนมาก นักเรียนคิดว่าดาวฤกษ์เกิดขึ้นได้อย่างไร มีสมบัติอย่างไร และมีวิวัฒนาการต่อไปหรือไม่อย่างไรนักเรียนจะได้ศึกษาในบทต่อ