สืบค้นระบบจักรวาล : Mission to Universe [หน้า1/2]

สืบค้นระบบจักรวาล : Mission to Universe [หน้า1/2]

สิ่งที่มนุษย์ ต้องการทราบเรื่องค้นหาระบบที่แท้จริง ของจักรวาล นั้นมีมากมาย จำเป็นต้องหาหลักฐาน มาอ้างอิงทางวิทยาศาสตร์ เช่น จักรวาลจะขยายตัวต่อไปอย่างไม่สิ้นสุด หรือจะพังทลายลง ? จักรวาลถูกปกคลุมด้วยอำนาจลึกลับของ สสารมืด ? จักรวาลมีรูปทรงสันฐานแบบไหน ? กาแล็คซี่แรก ของจักรวาลก่อตัวขึ้นเมื่อใด ? การขยายตัวของจักรวาลมีอัตราเร่งขึ้น หรือลดลง ? และอีกหลายประเด็น....................... จักรวาลมาจากไหน ? และมีจักรวาลอื่นๆ อีกหรือ ? ทุกคำถามอาจมีคำตอบที่ยังไม่สมบูรณ์ เพราะ การวิวัฒน์สืบเนื่องของจักรวาล ที่ผ่านจากอดีตมีความซับซ้อน แปลกประหลาด เป็นเรื่องที่เกิดขึ้นยาวนานก่อน มนุษย์กำเนิด การอธิบายด้วยศาสตร์ ที่มนุษย์ยอมรับและเข้าใจได้ ยังเป็นเรื่อง ยาก เหตุเพราะมีเหตุผลเกี่ยวพันกันในหลายมิติ บางครั้งขึ้นอยู่กับ ความหมายว่า จักรวาลวิทยา มีองค์ประกอบของศาสตร์ใดและ ใครเป็นผู้อธิบาย จึงล่อแหลมต่อความเข้าใจ แต่คงไม่ได้ผิดทั้งหมดหรือถูกทั้งหมด ทั้งนี้เพราะ ไม่เคยมีใครเคยเห็นเหตุการณ์นั้น หรือหากเห็นจะเข้าใจหรือไม่ ?

คำตอบเรื่องจักรวาล อยู่ที่ไหน ?

An all-sky Maps of the Cosmos

พยานหลักฐานสนับสนุนThe Big Bang theory ในทฤษฎี Big Bang มีนัยแสดงให้ทราบว่า อดีตจักรวาลมีความร้อนและความหนา แน่นของ ของไหล (Dense fluid) มีอุณหภูมิสูง 2967 Kelvin (4880 F) ระหว่าง 300-8,000 ปี หลังการระเบิดครั้งใหญ่เต็มไปด้วย ละอองของ Hydrogen เหมือน มหาสุมทรร้อน พลังงาน Protons และ Electrons ความร้อนของก๊าซเปล่งออกมา อนุภาคของ แสงกระเจิงออกและถูกดูดกลืนกลับ ท้ายที่สุดกลายเป็น Cosmic microwave background radiation (การแผ่คลื่นรังสีไมโครเวฟบนพื้นหลัง) ของจักรวาล แม้ว่าเป็นเวลาที่ยาวนาน ก่อนกำเนิดโลกและมนุษย์ ละอองก๊าซเหล่านั้นยังหลง เหลืออยู่จากความแข็งแกร่ง ที่มีปฎิกิริยาต่อกันของ Protons และ Electrons โดยเฉพาะ Protons มีคุณสมบัติแสดงในของไหล ของไหลนั้น มีส่วนเกี่ยวข้องกับคลื่นเสียง (Sound waves )จากการเคลื่อนที่ของ ก๊าซ จึงสามารถสืบค้นบริเวณพื้นที่ ที่มีความร้อนสูง ในทางกายภาพของก๊าซจาก อดีตจักรวาลด้วย The CMB Radiation ตรวจจับบันทึกซากการแผ่รังสีที่เหลืออยู่ ครั้นดึกดำบรรพ์ ของคลื่นเสียง ภูมิหลังของ Cosmic background radiation ขณะที่จักรวาลขยายตัว พื้นที่ถูกก่อกวนด้วยอุณหภูมิความร้อนสูง 2,967 Kelvin โดย Protons และ Electrons รวมตัวกันสร้าง Neutral hydrogen และ Hydrogen ทั้งหมดซ่อนเร้นสภาพโปร่งแสง (Transparent) ในพื้นที่ Cosmic background radiation อย่างสมบูรณ์และอิสระไม่มีกฎเกณฑ์ใดๆ สามารถอุปมาได้ว่า ขณะที่มองท้องฟ้ามีเมฆ Microwave background radiation ก็จะเห็นภาพในทำนองเดียวกัน ละอองน้ำทำให้แสงกระเจิง เช่นเดียวกับ Free electrons ทำให้ Photons ของ Cosmic background radiation กระเจิง ซึ่งละอองน้ำมีความโปร่งใส มองเห็นได้ ในทำนองเดียวกันกับ Neutral hydrogen ที่มีรูปแบบโปร่งใสซ่อนอยู่ใน Cosmic background radiation คล้ายเป็นร่องรอย รอยพิมพ์ (Imprinted) ถูกประทับไว้ในอวกาศ ขณะเวลานั้น

The Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) เครื่องมือที่ใช้ในการสำรวจ

เป็นการสำรวจ พื้นที่หลังจากเกิด Big bang ขึ้นมาแล้ว 380,000 ปี

คลื่นในสนามแรงโน้มถ่วง (Gravitational)

เหตุการณ์ การสืบค้นหาหลักฐานในจักรวาล ข้อมูลการตรวจจับอุณหภูมิ ของ The CMB Radiation พบว่าจักรวาล มีความไม่ แน่นอน ในรูปแบบการเรืองออกมาของความร้อน ขึ้น ๆลงๆ (Variations) หรือ แกว่งไปมา (Fluctuations) ทั่วตลอดท้องฟ้าของอวกาศ คล้ายการกระเพื่อมของ คลื่นไหลเป็นระลอก มีจำนวนที่มีผลกระทบจากอุณหภูมิ ในระดับคลื่น Microwave background มีการ กระเพื่อมตัวในความหนาแน่น หรือมีอัตราเร่ง ของก๊าซที่ผิวหลังการกระเจิงออกมา เช่น คลื่นเสียง มีการกระเพื่อมตัว ในแรงโน้มถ่วงจากศักยภาพของจักรวาล ในเส้นทางยาวของ Photon ปรากฎการณ์ทางกายภาพ มีความแปลกประหลาด ตอบสนองแต่ละกรณี ที่เกิดขึ้น หนึ่งในตัวอย่างขนาดใหญ่มาก (Largest length scales) แหล่งความร้อนที่แกว่ง ไปมามีการกระเพื่อมอย่างแข็งแกร่ง ของสนามแรงโน้มถ่วง (Gravitational) หลัง หลังจากกระเจิง โดย Photon ตะกายตัวออกนอก ศักยภาพของแรงโน้มถ่วงทำให้ ตนเองสูญเสียพลังงาน ให้แผ่รังสีหรี่ลงหรือเย็นลง และหมุนพลิกกลับหัว (Vice-versa) หนึ่งในตัวอย่าง ในมุมขนาดเล็กมาก (Smaller angular scales) พบรอยประทับ ของคลื่นเสียง ที่เคลื่อนไหวตลอดทางของ ละออง Hydrogen gas จากการคืนตัว ของ Protons และ Electrons โดย Protons แสดงคุณสมบัติเป็นของไหลก่อน เหตุการณ์ การกระเจิงตัวในพื้นที่ที่มีความหนาแน่น ของ Protons และ Electrons สูงกว่าปกติ จึงมีความกดดันของคลื่นเสียง ดังนั้นบริเวณพื้นที่ดังกล่าวมี Protons หนาแน่นสูง และหมุนพลิกกลับหัว เมื่อการแผ่รังสีขาดคู่ จาก Hydrogen gas ในเวลาหลังการกระเจิง คลื่นจึงเกิด Freeze out (เปลี่ยนรูปแบบ) เพราะก๊าซสูญเสียความสามารถ สนับสนุนคลื่น เปิดช่องให้มีแหล่งความกดดัน หรือ Stiffness (การคงรูป) ซึ่งเป็นบริเวณสว่าง หรือร้อนกว่าปกติ และหมุนพลิกกลับหัว

Geometry of the Universe

เสียงสะท้อนของจักรวาล นักจักรวาลวิทยาเชื่อว่า คลื่นเสียงนั้นเป็นสิ่งที่รวมใน Hydrogen gas ในการตอบ สนอง การแกว่งไปมาของสนามแรงโน้มถ่วง (Gravitational) ก่อขึ้นระยะสั้นๆ หลัง จากเกิด Big Bang โดยมีอายุได้ไม่เกิน 380,000 ปี และมีข้อจำกัดของระยะทาง เพราะแกว่งไปมา ตลอดเวลา หลังจากเกิด Freeze out ระยะทางดังกล่าว เรียกว่า Sonic horizon (ความเร็ว เสียงข้ามขอบฟ้าจักรวาล) ซึ่งก่อขึ้นจากมูลฐานดั้งเดิม ของจักรวาลยุคแรกเริ่ม หนึ่งในยอดคลื่นเสียง (Largest peak) มี Spectrum ลงรอยกับ Sound waves การเริ่มเกิดช่วงแรกของ Freeze out มีช่วงความถี่ต่ำมากของคลื่นเสียง (Very low frequency sound waves) โดยจะบรรลุผลยอดเสียงแหลม ลงรอยกับคลื่น ความถี่สูง (Higher frequency waves) สลับกันเป็นลูกคู่ ช่วงหลังจากการกระเจิง ที่ความกดดันเบาบางลง ความสัมพันธ์ที่สูงของยอดเสียงสูง เป็นแหล่งเครื่องหมาย บอกถึงศักยภาพของก๊าซหลังจากกระเจิง ภูมิประเทศของจักรวาล โดยทั่วไปบนพื้นโลก สามารถมองทิวทัศน์ภูมิประเทศได้เข้าใจง่าย สำหรับพื้นที่ จักรวาล มีขนาดใหญ่โต จำเป็นต้องใช้ Concept Animations ประกอบสำหรับ การอธิบาย เรียกว่า Geometry of the Universe (รูปทรงเรขาคณิตของจักรวาล) จะเข้าใจง่าย ซึ่งแตกต่างจากรูปทรงเรขาคณิตบนกระดาษ ด้วยทั้งหมด ของจักรวาล มีสสารมืดและพลังงาน (Dark matter and energy) เป็นส่วนใหญ่ จึงมีผลต่อบทบาท ของรูปทรงจักรวาล ด้วยหนาแน่นของสสารและ พลังงานในอวกาศ ถ้าจักรวาลมีความหนาแน่นน้อยจะมีลักษณะเปิด พื้นผิวเหมือนรูปทรงของ อานม้า (Saddle) ถ้าจักรวาล มีความหนาแน่นปานกลาง หรือพอดี รูปทรงจะคล้ายแผ่ราบ เหมือนแผ่นกระดาษ (Flat ) แต่ถ้าจักรวาลมีความหนาแน่นสูงมากจะมีลักษณะปิด พื้นผิวเหมือนรูปทรงกลม (Sphere) The Inflationary Theory (ทฤษฎีที่อธิบายถึง สสารและพลังงานขยายตัวจากจุด การระเบิดเริ่มต้นจักรวาลภายในเศษส่วนของวินาที) เป็นการอธิบายต่อจาก Big Bang theory ให้คำนายในเชิง มีความวิกฤติจากความหนาแน่น จากผลของของ Flat universe

คลิกดู Concept Animations

Geometry of the Universe

Geometry of the Universe

Electrons ที่เพิ่มขึ้น ในจักรวาล คุณสมบัติคลื่นเสียง จากจักรวาลยุคต้น ไหลเวียนไปตามแต่จะเกิดความสัมพันธ์ ที่หนาแน่นกับ Photons – Atoms และ Dark matter และจำนวนมากของอะตอม เหล่านั้นมีความแข็งแกร่ง ตอบสนองต่อสนามแรงโน้มถ่วง (Gravitational) โดยอิทธิพลการฉุดดึงของสสารมืดยิ่งเพิ่มพูน เป็นผลให้เกิดลดการสะท้อนเสียง ยอดคลื่นเสียง จาก Photon-atom ไหลท่วมไปยังพื้นที่ที่หนาแน่น มีความกดดัน ของสสารมืด พร้อมกับระงับอำพรางเสียงสะท้อน จากการไหล เคลื่อนตัวออกไป ด้านนอก การเพิ่มขึ้นเป็นอัตราส่วน ของ Electrons (และ Protons) ส่งผลให้สั้นลงของระยะ ห่าง Protons และความเร็วของเสียงต่อการไหล ถ้าเกิดการไหลช้าลง จะเกิดการ แกว่งของระยะและมุมที่เล็กลง

Photons

การไหลท่วม ฟุ้งกระจายตัวของ Electron