บทที่ 5 เอกภพ

5.1 เอกภพวิทยาในอดีต

1.แบบจำลองเอกภพของชาวสุเมเรียนและแบบจำลองเอกภพของชาวบาบิโลน

 ในยุคเริ่มต้นประวัติศาสตร์ของมนุษย์โลกในช่วงเวลาประมาณ 7,000 ปีก่อนคริตศักราช นักประวัติศาสตร์เชื่อว่าได้มีชนชาติที่มีอารยะธรรมอาศัยอยู่ในบริเวณตอนกลางของทวีปเอเชียกลางซึ่งในปัจจุบันนี้คือประเทศอิรัก ดินแดนนี้เป็นที่รู้จักกันดีของนักประวัติศาสตร์ว่าคือดินแดน “เมโสโปเตเมีย (Mesopotamia)” ชนที่อยู่ในยุคสมัยนั้นได้เรียกตนเองว่า “ชาวสุเมอเรี่ยน (Sumerian)” ชาวสุเมอเรี่ยนได้ริเริ่มประดิษฐ์คิดค้นการเขียนอักษรที่มีชื่อเรียกว่า “cuneiform” เพื่อสื่อความหมายต่างๆลงบนแผ่นดินเหนียว ต่อมาทำให้นักประวัติศาสตร์ได้รู้ว่าชาวสุเมอเรียนนั้นเป็นกลุ่มชนที่มีอารยะธรรมสูง ในบันทึกนี้นักประวัติศาสตร์ได้มีการค้นพบการบันทึกตำแหน่งของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ต่างๆในท้องฟ้าพร้อมกับมีการตั้งชื่อให้กับกลุ่มดาวต่างๆในท้องฟ้าอีกด้วย นอกจากนี้ชาวสุเมอเรี่ยนยังได้อธิบายการเคลื่อนที่ของดวงดาวต่างๆในท้องฟ้าโดยมีความเชื่อว่าเป็นเพราะเทพเจ้าต่างๆที่ปกครองโลก ท้องฟ้า และแหล่งน้ำต่างๆบันดาลให้เป็นไปเช่นนั้น  จากหลักฐานทางประวัติศาสตร์นี้จะเห็นได้ว่าโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดที่ส่งผลกระทบต่อชาวสุเมอเรี่ยนก็คือท้องฟ้าและดวงดาวต่างๆ ดังนั้นแบบจำลองของเอกภพของชาวสุเมอเรี่ยนก็คือห้วงท้องฟ้าทั้งหมดที่มีดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ต่างๆเคลื่อนที่ไปตามเวลาโดยมีโลกเป็นจุดศูนย์กลางของการเคลื่อนที่ทั้งหมด

ในช่วงระยะเวลาประมาณ 2,000 ปี ถึง 500 ปีก่อนคริตศักราช ชาวบาบิโลนได้ริเริ่มการสังเกตและจดบันทึกการเคลื่อนที่ของดวงดาวต่างๆอย่างเป็นระบบเป็นประจำโดยอาศัยพื้นฐานความรู้ทางดาราศาสตร์ของชาวสุเมอเรี่ยน  นักประวัติศาสตร์ได้พบว่าเมื่อเวลา 1,600 ปีก่อนคริตศักราชชาวบาบิโลนได้จัดทำบัญชีรายชื่อของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ต่างในท้องฟ้าพร้อมทั้งได้ระบุตำแหน่งของการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์เหล่านั้นอย่างระเอียดทุกๆวัน ซึ่งต่อมาทำให้ต่อมาชาวบาบิโลนได้นำผลของการสังเกตการณ์นี้มาใช้ในการทำนายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆในท้องฟ้าได้อย่างถูกต้อง และได้ช่วยให้ชาวบาบิโลนสามารถทำนายถึงการเปลี่ยนของฤดูกาลได้อย่างถูกต้องและแม่นยำมาก จึมีผลทำให้ระบบการเกษตรของชาวบาบิโลนมีประสิทธิภาพสูง นอกจากนี้ชาวบาบิโลนยังได้อาศัยตำแหน่งของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ในวันต่างๆเพื่อทำปฏิทินแสดงวันที่และฤดูกาลได้อย่างถูกต้องแม่นยำด้วย แต่อย่างไรก็ตามพื้นฐานความรู้และความเชื่อในเรื่องเอกภพของชาวบาบิโลนกับชาวสุเมอเรียนก็ยังคงเหมือนกัน กล่าวคือพวกเขาทั้งสองชนชาติมีความเชื่อว่าเอกภพก็คือห้วงท้องฟ้าทั้งหมดที่มีดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ต่างๆเคลื่อนที่ไปตามเวลาโดยมีโลกเป็นจุดศูนย์กลางของการเคลื่อนที่ และ ปรากฏการ์ต่างๆที่เกิดขึ้น เช่น การโคจรของดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์นั้นเกิดขึ้นเพราะเทพเจ้าต่างๆได้ดลบันดาลให้เกิดขึ้นตามความประสงค์ของเทพเจ้า

2.แบบจำลองเอกภพของกรีก

การอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆในท้องฟ้าของชนชาวกรีกโบราณนั้นได้พัฒนาโดยอาศัยข้อมูลและความรู้ทางดาราศาสตร์ของชาวสุเมอเรียนและชาวบาบิโลน แต่ชาวกรีกได้มีการพัฒนาคำอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆในท้องฟ้าโดยอาศัยคณิตศาสตร์เป็นเครื่องมือ โดยชาวกรีกได้ประยุกต์ความรู้ทางคณิตศาตร์ในเรื่องของจำนวนและเรขาคณิตในการพัฒนาแบบจำลองเอกภพของของชาวกรีก และได้เป็นผู้ประดิษฐ์คำว่า “cosmology” ซึ่งมีความหมายว่า “เอกภพวิทยา” โดยที่คำว่า “cosmos” นั้นมาจากภาษากรีกคำว่า “kosmos” ชึ่งแปลว่าแนวความคิดของความสมมาตรและความกลมกลืน (symmetry and harmony) ชาวกรีกได้พัฒนาความรู้ที่สำคัญมากของวิชาดาราศาสตร์ คือ พวกเขาได้ค้นพบว่าโลกมีลักษณะเป็นทรงกลมโดยนักคณิตศาสตร์และนักปราชญ์ ชื่อ อริสโตติ้ล (Aristotle, 384 – 325 ปีก่อนคริตศักราช) อริสโตเติ้ลได้ทำการสังเกตการดาวฤกษ์ที่เคลื่อนที่รอบดาวเหนือและพบว่าดาวฤกษ์เหล่านั้นบางดวงสามารถสังเกตเห็นได้ที่อียิปต์แต่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้ที่กรีก ดังนั้นจึงมีทางเดียวที่จะอธิบายปรากฏการณ์นี้คือโลกจะต้องมีลักษณะเป็นทรงกลมเท่านั้น และ อริสตาคัส จากซามอส (Aristarchus of Samos, 310 – 230 ปีก่อนคริตศักราช) ได้เป็นบุคคนแรกในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติที่ระบุว่าโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยมีดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลางและโลกจะโคจรครบหนึ่งรอบในเวลา 1 ปี ดังนั้นแบบจำลองเอกภพของกรีกจึงเป็นแบบจำลองแรกที่กล่าวว่าเอกภพมีลักษณะที่อธิบายได้ทางเรขาคณิต

3.แบบจำลองเอกภพของเคพเลอร์

ไทโค บราเฮ (Tycho Brahe, ค.ศ.1546 – ค.ศ.1601) นักดาราศาสตร์ชาวฮอลแลนด์ได้ทำการสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆและจดบันทึกตำแหน่งอย่างละเอียดทุกวันเป็นเวลานับสิบปี ผลจากการสังเกตของเขานี้ทำให้เขาไม่เชื่อในคำอธิบายการโคจรของดาวเคราะห์ต่างรอบดวงอาทิตย์ของโคเปร์นิคัสที่ว่าดาวเคราะห์ต่างๆเคลื่อนที่รอบๆดวงอาทิตย์เป็นรูปวงกลมสมบูรณ์แบบ แต่ผลงานการสังเกตการณ์และสรุปผลนี้ยังไม่เป็นผลสำเร็จเขาก็ได้มาเสียชีวิตไปเสียก่อน แต่อย่างไรก็ตามเขาได้มอบบันทึกของการสังเกตนี้ให้แก่ผู้ช่วยของเขาซึ่งเป็นชาวเยอรมัน คือ โยฮัน เคปเลอร์ (Johannes Kepler, ค.ศ. – ค.ศ. )” ดังนั้นจึงทำให้เคปเลอร์ได้ทำการสังเกตการณ์เพิ่มเติมแล้วจึงได้ตั้งแบบจำลองเอกภพที่ได้อธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆเอาไว้ว่า ดวงอาทิตย์ยังคงเป็นจุดศูนย์กลางการเคลื่อนที่ของระบบโดยที่ดาวฤกษ์ต่างๆจะอยู่ในตำแหน่งประจำที่ ส่วนดาวเคราะห์ต่างๆจะโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นรูปวงรีไม่ใช่วงโคจรรูปวงกลมสมบูรณืแบบดังที่แสดงอยู่ในแบบจำลองของโคเปอร์นิคัส และดวงอาทิตย์จะตั้งอยู่ที่จุดโฟกัสจุดหนึ่งของวงโคจรรูปวงรีนั้น นอกจากนั้นเคปเลอร์ยังพบว่าการอธิบายข้อมูลของไทโคบราเฮด้วยแบบจำลองของเขาจะมีความถูกต้องแม่นยำต่อข้อมูลมากกว่าการอธิบายด้วยแบบจำลองของโคเปอร์นิคัสด้วย

4.แบบจำลองเอกภพของกาลิเลโอ

กาลิเลโอ กาลิเลอิ (Galileo Galilei, ค.ศ.1564 – ค.ศ.1642) เป็นผู้ที่เชื่อในแบบจำลองของเอกภพของโคเปอร์นิคัสที่กล่าวว่าดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลางของระบบสุริยะ เขาเป็นคนแรกที่ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ จากการสังเกตโดยใช้กล้องโทรรทรรศน์นี้เขาพบว่าผิวของดวงจันทร์มีภูเขาและหลุมอุกาบาตมากมาย เขาพบว่าการแลกซี่ทางช้างเผือกที่สังเกตเห็นเป็นฝ้าสีขาวขุ่นบนท้องฟ้าในบางบริเวณนั้นคือดาวฤกษ์จำนวนมากมายนับไม่ได้ เขาได้พบว่าดาวศุกร์สามารถเกิดเป็นเฟสคล้ายกับเฟสของดวงจันทร์ได้ นอกจากนั้นเขายังได้ค้นพบว่าดาวพฤหัสบดีมีดาวบริวาร 4 ดวงและดาวบริวารนี้โคจรรอบๆดาวพฤหัสบดี ซึ่งการค้นพบนี้เป็นการแสดงถึงการที่วัตถุท้องฟ้าหนึ่งได้โคจรรอบวัตถุท้องฟ้าอื่นที่ไม่ใช่โลกเป็นครั้งแรก และการค้นพบนี้ขัดต่อความเชื่อของศาสนาคริสนิการโรมันคาทอลิกที่เชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของทุกสิ่งทุกอย่างเป็นอย่างมาก  และการค้นพบนี้เป็นการหักล้างความเชื่อเรื่องเอกภพตามแบบจำลองของพโตเลมี กาลิเลโอไม่ได้เก็บผลการค้นพบเหล่านี้เอาไว้เป็นความลับดังที่ คริตศาสนจักรที่กรุงโรมต้องการให้เป็น เขาได้เผยแพร่ผลงานต่างๆเหล่านี้ในหนังสือชื่อ “Dialogue on the Two Chief World Systems” ในปี ค.ศ.1632 หนังสือเล่มนี้ได้ทำการเปรียบเทียบแบบจำลองเอกภพตามความเชื่อของพโตเลมีและโคเปอร์นิคัส และในหนังสือนี้เองที่ได้แสดงแบบจำลองของเอกภพตามความเชื่อของกาลิเลโอ เขามีความเชื่อว่าดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลางของเอกภพ ดาวเคราะห์ต่างๆยังคงเคลื่อนรอบดวงอาทิตย์เป็นรูปวงกลมแต่ ณ ที่ตำแหน่งวงโคจรของดาวเสาร์ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่ไกลที่สุดในเอกภพของเขา กาลิเลโอได้เขียนสัญลักษณ์กรีกที่มีความหมายถึงจุดอนันต์นั่นแสดงว่าเอกภพของกาลิเลโอมีขนาดเป็นอนันต์ หมายความว่า เขายังเชื่อว่ายังมีวัตถุท้องฟ้าอื่นๆที่อยู่กลออกไปกว่าดาวเสาร์

            อย่างไรก็ตามเอกภพของโคเปอร์นิคัส เอกภพของเคปเลอร์ และเอกภพของกาลิเลโอไม่ได้แสดงถึงเหตุผลทางกายภาพที่ใช้อธิบายว่าเพราะเหตุใดดาวเคราะห์ต่างๆจึงโคจรตามลักษณะการโคจรที่พบ ซึ่งต่อมาภายหลังจึงมีผู้ค้นพบว่าลักษณะการโคจรดังกล่าวเกิดจากกฏของความโน้มถ่วงสากล (Laws of Universal Gravitation) ซึ่งค้นพบโดยเซอร์ไอแซค นิวตัน (Sir Isaac Newton ค.ศ. – ค.ศ. ) โดยใช้ความรู้เรื่องแรงโน้มถ่วงนี้เองทำให้นักดาราศาสตร์สามารถอธิบายได้ว่าเพราะเหตุใดดาวเคราะห์จึงโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นรูปวงรี และเพราะเหตุใดดวงอาทิตย์จึงอยู่ที่ตำแหน่งจุดโฟกัสจุดหนึ่งของรูปวงรีของการโคจรนั้น

            ผลจากแนวความคิดเรื่องแรงโน้มถ่วงนี้เองทำให้นิวตันได้แสดงแบบจำลองของเอกภพของเขาว่าเอกภพจะต้องมีขนาดเป็นอนันต์ กล่าวคือไม่มีที่สิ้นสุด เนื่องจากว่าถ้าเอกภพมีจุดสิ้นสุดที่จุดใดจุดหนึ่งแล้วจะทำให้จำนวนของดวงดาวทั้งหมดในเอกภพมีค่าคงที่และจะทำให้ผลของแรงโน้มถ่วงระหว่างดวงดาวต่างๆจะทำให้ดวงดาวเคลื่อนที่เข้ามาใกล้กันและในที่สุดแล้วดวงดาวทั้งหมดจะยุบตัวลงเหลือมวลขนาดใหญ่เพียงอันเดียว แต่ถ้าเอกภพมีขนาดเป็นอนันต์คือไม่มีจุดสิ้นสุดแล้วจะทำให้ผลของแรงโน้มถ่วงของดวงดาวภายในเอกภพที่เรารู้จักทั้งหมดถูกต้านโดยแรงโน้มถ่วงของดวงดาวภายในเอกภพในส่วนมี่เรายังไม่รู้จักและจะทำให้เอกภพทั้งหมดไม่ยุบตัวลง (แต่ในความเป็นจริงแล้วเอกภพไม่มีความจำเป็นที่ต้องมีขนาดเป็นอนันต์จึงจะไม่ยุบตัวลง ขอแต่เพียงว่าเอกภพนั้นมีมวลหรือดวงดาวกระจายอยู่ทั่วไปอย่าสม่ำเสมอในทุกทิศทุกทาง เมื่อมีมวลกระจายอยู่ย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทุกทางจะทำให้แรงดึงดูดของมวลจากทิศหนึ่งถูกหักล้างด้วยแรงดึงดูดของแรงในทิศตรงกันข้ามเสมอ ซึ่งจะทำเกิดความสมดุลของแรงดึงดูดและเอกภพก็จะไม่ยุบตัวลง)

            จากเรื่องราวของแบบจำลองของเอกภพในอดีตจะเห็นได้ว่ามนุษย์โดยทั่วไปโดยพื้นฐานแล้วสนใจและต้องเข้าใจเรื่องของเอกภพ นั่นอาจจะเป็นเพราะว่าธรรมชาติของมนุษย์ต้องการรู้ว่าที่มาของสรรพสิ่งที่มนุษย์ได้อาศัยอยู่นี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไร ในอนาคตนั้นจะวิวัฒนาการไปอย่างไปอย่างไร และท้ายสุดมนุษย์ต้องการที่จะว่าสุดท้ายแล้วทุกสิ่งทุกอย่างนี้จะมีจุดจบอย่างไร ดังนั้นการศึกษาเรื่องเอกภพ หรือ “เอกภพวิทยา” นั้นจึงเป็นการศึกษาธรรมชาติที่ตอบสนองความอยากรู้อยากเห็นตามธรรม๙ติของมนุษย์โดยตรง ซึ่งจากประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติเราจะพบว่าความอยากรู้อยากเห็นและอยากความเข้าในปรากฏการณ์ธรรมชาติต่างๆนี่เองที่เป็นเครื่องมือสำคัญที่ทำให้มนุษยชาติได้พัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจนทำให้โลกพัฒนามาจนกระทั่งเป็นอยู่อย่างทุกวันนี้

2. กำเนิดเอกภพ

กำเนิดเอกภพเริ่มนับจากจุดที่เรียกว่า บิกแบง (Big Bang) “บิกแบง” เป็นชื่อที่ใช้เรียกทฤษฎีกำเนิดเอกภพทฤษฎีหนึ่ง   ปัจจุบันทฤษฎีบิกแบงเป็นที่ยอมรับมากขึ้น   เพราะมีปรากฏการณ์หลายอย่างที่สอดคล้องหรือเป็นไปตามทฤษฎีบิกแบง   ก่อนการเกิดบิกแบงเอภพเป็นพลังล้วนๆ ซึ่งแสดงออกโดยอุณหภูมิที่สูงยิ่ง   จุดบิกแบงจึงเป็นจุดที่พลังงานเริ่มเปลี่ยนเป็นสสารครั้งแรก   เป็นจุดเริ่มต้นของเวลาและเอภพ
          ปัจจุบันเอกภพประกอบด้วยกาแล็กซีจำนวนเป็นแสนล้านกาแล็กซี   ระหว่างกาแล็กซีเป็นอวกาศที่เวิ้งว้างกว้างไกล   เอกภพจึมีขนาดใหญ่มาก   โดยมีรัศมีไม่น้อยกว่า  13,700 ล้านปีแสง   และมีอายุประมาณ 13,700 ล้านปี   ภายในกาแล็กซีแต่ละแห่งประกอบด้วย ดาวกฤกษ์จำนวนมาก รวมทั้งแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ที่เรียกว่าเนบิวลา และ ที่ว่าง โลกของเราเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะ   ซึ่งเป็นสมาชิกหนึ่งของ กาแล็กซีของเรา 
           บิกแบงเป็นทฤษฎีที่อธิบายการระเบิดใหญ่ที่ทำให้พลังงานส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นสสาร   มีวิวัฒนาการต่อเนื่องจนเกิดเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดาวกฤษ์ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์ มนุษย์ และสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ

 ขณะเกิดบิกแบง   มีสสารเกิดขึ้นในรูปของอนุภาคพื้นฐานชื่อ ควาร์ก (Quark) อิเล็กตรอน (Electron) นิวทริโน (Neutrino) และ โฟตอน (Photon) ซึ่งเป็นพลังงานด้วย   เมื่อเกิดอนุภาคก็จะเกิด ปฏิอนุภาค (Anti-particle) ที่มีประจุไฟฟ้าตรงข้าม   ยกเว้นนิวทริโนและแอมตินิวทริโนไม่มีประจุไฟฟ้า   เมื่อปฏิอนุภาคพบกับอนุภาคชนิดเดียวกันจะหลอมรวมกันเนื้อสารเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจนหมดสิ้น   ถ้าเอกภพทีจำนวนอนุภาคเท่ากับปฏิอนุภาคพอดี   เมื่อพบกันจะกลายเป็นพลังงานทั้งหมด   ก็จะไม่เกิดกาแล็กซี ดาวกฤษ์ และระบบสุริยะ   โชคดีที่ในธรรมชาติมีอนุภาคมากกว่าปฏิอนุภาค   ดังนั้นเมื่อปฏิอนุภาคพบกับอนุภาค   นอกจากจะได้พลังงานเกิดขึ้นแล้ว   ยังมีอนุภาคเหลืออยู่นี่คือ อนุภาคที่ก่อกำเนิดเป็นเอกสารของเอกภพในปัจจุบัน
 

ความสัมพันระหว่าง  ⁰C กับ K  (องศาเซลเซียสกับเควิน) t (⁰C)+273=T(K)

 หลังบิกแบงเพียง  10^-6 วินาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเป็น สิบล้านเคลวิน ทำให้คาร์กเกิดการรวมตัวกัน   กลายเป็น โปรตอน (นิวเคลียสของไฉโรเจน) ซึ่งมีประจุไฟฟ้าบวก 1 หน่วยและ นิวตรอน ซึ่งเป็นกลาง

นิวเคลียสของฮีเลียม   ประกอบด้วยโปรตอน (p) 2 อนุภาค และนิวตรอน (n) 2 อนุภาค

  หลังบิกแบง 3 นาที   อุณหภูมิของเอกภพลดลงเป็น ร้อนล้านเควิล มีผลให้โปรตอนและนิวตรอนเกิดการรวมตัวเป็น นิวเคลียส ของฮีเลียม   ในช่วงแรกๆ นี้   เอภพขยายตัวอย่างเร็วมาก

อะตอมไฮโดรเจน   มีโปรตรอนเป็นนิวเคลียส และอิเล็กตรอน (e) อยู่ในวงโคจร

หลังบิกแบง 300,000 ปี   อุณหภูมิลดลงเหลือ 10,000 เควิล นิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียมดึงอิเล็กตรอนเข้ามาอยู่ในวงโคจร   เกิดเป็น อะตอม ไฮโดรเจนและฮีเลียมตามลำดับ
          กาแล็กซีต่างๆ เกิดหลังบิกแบง   ภายในกาแล็กซีมีธาตุไฉโดรเจนและฮีเลียมเป็นสสารเบื้องต้นซึ่งก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์รุ่นแรกๆ  ส่วนธาตุต่างๆ ที่มีนิวเคลียสใหญ่กว่าคาร์บอนเกิดจากดาวกฤษ์ขนาดใหญ่

อะตอมของฮีเลียม มีนิวเคลียสเป็นโปรตอน 2 อนุภาค  นิวตรอน 2 อนุภาค และมีอิเล็กตรอน 2 อนุภาค โคจรรอบนิวเคลียส

มีข้อสังเกตใดหรือประจักษ์พยานใด   ที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง

         ปรากฏการณ์อย่างน้อย  2 อย่าง   ที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบงได้แก่   การขยายตัวเอกภพ   และอุณหภูมิพื้นหลังของอวกาศ   ซึ่งปัจจุบันลดลงเหลือ 2.73 เควิล

         ข้อสังเกตประการที่ 1 คือการขยายตัวของเอกภพ
          เอ็ดวิน พี. ฮับเบิล   เป็นนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันที่ค้นพบว่า   กาแล็กซีจะเคลื่อนที่ไกลออกไปด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นตามระยะห่าง   กาแล็กซีที่อยู่ไกลยิ่งเคลื่อนที่ออกไปเร็วกว่ากาแล็กซีที่อยู่ใกล้   นั้นคือเอกภพกำลังขยายตัว   จากความเข้าใจในเรื่องนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณอายุของเอกภพได้

เอ็ดวิน พี. ฮับเบิล   Edwin Powell Hubble(พ.ศ. 2432-2496)

ข้อสังเกตประการที่ 2 คืออุณหภูมิพื้นหลังของเอกภพปัจจุบันลดลงเหลือ 2.73 เควิล
          การค้นพบอุณหภูมิของเอกภพในปัจจุบันหรืออุณหภูมิพื้นหลัง   เป็นการค้นพบโดยบังเอิญโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน 2 คน ชื่อ อาร์โน เพนเซียส และ โรเบิร์ต วิลสัน แห่งห้องปฏิบัติการเบลเทเลโฟน   เมื่อ พ.ศ. 2508 ขณะที่นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองคนกำลังทดสอบระบบเครื่องรับสัญญาณของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ    ปรากฏว่ามีสัญญาณรบกวนตลอดเวลาไม่ว่าจะเป็นกลางวันหรือกลางคืน   หรือฤดูต่างๆ แม้เปลี่ยนทิศทางและทำความสะอาดสายอากาศแล้วก็ยังมีสัญญาณรบกวนอยู่เช่นเดิม   ต่อมาทราบภายหลังว่าเป็นสัญญาฯที่เหลืออยู่ในอวกาศ   เทียบได้กับพลังงานของการแผ่รังสีของวัตถุดำที่มีอุณหภูมิประมาณ 3 เควิลหรือประมาณ -270 องศาเซลเซียส

กล้องโทรทรรศน์วิทยุประวัติศาสตร์ที่เพนเซียสและวิลสัน   ค้นพบอุณหภูมิพื้นหลัง

ในขณะเดียวกัน   โรเบิร์ต ดิกกี พี.เจ.อี. พีเบิลส์ เดวิด โรลล์ และเดวิด วิลสัน   แห่งมหาวิทยาลัยปรินซ์ตัน   ได้ทำนายมานานแล้วว่า   การแผ่รังสีจากบิกแบงที่เหลืออยู่ในปัจจุบันน่าจะตรวจสอบได้   โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ

          ดังนั้นการพบพลังงานจากทุกทิศทุกทางในปริมาณที่เทียบได้กับพลังงานที่เกิดจากการแผ่รังสีของวัตถุดำที่มีอุณหภูมิประมาณ 3  เควิล  จึงเป็นอีกข้อที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบงได้เป็นอย่างดี

อาร์โน เพนเซียส Arno Penzias   (พ.ศ. 2476) 

โรเบิร์ต วิลสัน Robert Wilson (พ.ศ. 2479)

5.3 กาแล็กซี่

กาแล็กซี (Galaxy) หรือ ดาราจักร หมายถึง อาณาจักรของดาว กาแล็กซีหนึ่งๆ ประกอบด้วยก๊าซ ฝุ่น และดาวฤกษ์หลายพันล้านดวง กาแล็กซีมีขนาดใหญ่หมื่นล้านถึงแสนล้านปีแสง “ทางช้างเผือก” เป็นกาแล็กซีของเรามีขนาดประมาณหนึ่งแสนปีแสง เนื่องจากโลกของเราอยู่ภายในทางช้างเผือก (ภาพที่ 1) การศึกษาโครงสร้างของทางช้างเผือก จำต้องศึกษาจากภายในออกมา การศึกษากาแล็กซีอื่นๆ จึงช่วยให้เราเข้าใจกาแล็กซีของตัวเองมากขึ้น

1.กาแล็กซี่ทางช้างเผือก

ภาพที่ 2 โครงสร้างของกาแล็กซีทางช้างเผือก

กาแล็กซีทางช้างเผือก (The Milky Way Galaxy) เป็นกาแล็กซีแบบกังหัน มีดาวประมาณแสนล้านดวง มวลรวมประมาณ 9 หมื่นล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ แบ่งเป็น 3 ส่วน ดังนี้

1.	จาน (Disk) ประกอบด้วยแขนของกาแล็กซี มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100,000 ปีแสง หนาประมาณ 1,000 – 2,000 ปีแสง มีดาวฤกษ์ประมาณ 400,000 ล้านดวง องค์ประกอบหลักเป็นฝุ่น ก๊าซ และประชากรดาวประเภทหนึ่ง (Population I) ซึ่งมีสเปคตรัมของโลหะอยู่มาก
2.	ส่วนโป่ง (Bulge) คือบริเวณใจกลางของกาแล็กซี มีขนาดประมาณ 6,000 ปีแสง มีฝุ่นและก๊าซเพียงเล็กน้อย องค์ประกอบหลัก เป็นประชากรดาวประเภทหนึ่งที่เก่าแก่ และประชากรดาวประเภทสอง (Population II) ซึ่งเป็นดาวเก่าแก่แต่มีโลหะเพียงเล็กน้อย
3.	เฮโล (Halo) อยู่ล้อมรอบส่วนโป่งของกาแล็กซี มีองค์ประกอบหลักเป็น “กระจุกดาวทรงกลม” (Global Cluster) จำนวนมาก แต่ละกระจุกประกอบด้วยดาวฤกษ์นับล้านดวง ล้วนเป็นประชากรดาวประเภทสอง นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่า กระจุกดาวทรงกลมเป็นโครงสร้างเก่าของกาแล็กซี เพราะมันโคจรขึ้นลงผ่านส่วนโป่งของกาแล็กซี 2.กาแล็กซี่เพื่อนบ้าน ได้แก่ กาแล็กซี่แอนโดรเมดา  กาแล็กซี่แมกเจลเเลนใหญ่ กาแล็กซี่แมกเจลเเลนเล็ก  กาแล็กซีแมกเจลแลนใหญ่ จะโคจรรอบทางช้างเผือกที่ระยะห่างประมาณ 200,000 ปีแสง เป็นกาแล็กซีแบบไร้รูปทรงหรือมีรูปร่างไม่แน่นอน มีความ สว่างมากจนสามารถมองเห็นได้คล้ายกับก้อนเมฆในยามค่ำคืน อยู่ใกล้ขอบฟ้าทิศใต้ เป็นกาแล็กซีที่อยู่ใกล้เราที่สุดกาแล็กซีแอนโดรเมดา มองเห็นอยู่ ในบริเวณท้องฟ้าทางเหนือมีรูปร่างแบบกังหัน เหมือนกาแล็กซีทางช้างเผือก กาแล็กซีแอนโดรเมดาอยู่ห่างจากกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราไกลประมาณ 2 ล้านปีแสง มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า M31 หรือ NGC 224 นักดาราศาสตร์แบ่งกาแล็กซี่ออกเป็น2ประเภทใหญ่ๆคือ  1.กาแล็กซี่ปกติ 2.กาแล็กซี่ไม่มีรูปแบบ ในต้นคริสศตวรรษที่ 20 เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันได้ทำการศึกษากาแล็กซีด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ และจำแนกประเภทของกาแล็กซีตามรูปทรงสัณฐานออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่ กาแล็กซีรี (Elliptical Galaxy) มีสัณฐานเป็นทรงรี แบ่งย่อยได้ 8 แบบ ตั้งแต่ E0 - E7 โดย E0 มีความรีน้อยที่สุด และ E7 มีความรีมากที่สุด   กาแล็กซีกังหัน (Spiral Galaxy) แบ่งย่อยเป็น 3 แบบ กาแล็กซีกังหัน Sa มีส่วนป่องหนาแน่น แขนไม่ชัดเจน, กาแล็กซีกังหัน Sb มีส่วนป่องใหญ่ แขนยาวปานกลาง, กาแล็กซีกังหัน Sc มีส่วนป่องเล็ก แขนยาวหนาแน่น  กาแล็กซีกังหันแบบมีคาน หรือ กาแล็กซีกังหันบาร์ (Barred Spiral Galaxy) แบ่งย่อยเป็น 3 แบบ  กาแล็กซีกังหันบาร์ SBa มีส่วนป่องใหญ่ไม่เห็นคานไม่ชัดเจน, กาแล็กซีกังหันบาร์ SBb มีส่วนป่องขนาดกลาง เห็นคานได้ชัดเจน, กาแล็กซีกังหันบาร์ SBc มีส่วนป่องเล็กมองเห็นคานยาวชัดเจน กาแล็กซีลูกสะบ้า หรือ กาแล็กซีเลนส์ (Lenticular Galaxy) เป็นกาแล็กซีที่ไม่มีลักษณะก้ำกึ่งระหว่างกาแล็กซีรีและกาแล็กซีกังหัน กล่าวคือ ส่วนโป่งขนาดใหญ่และไม่มีแขนกังหัน (แบบ S0 หรือ SB0)