ทฤษฎีบิกแบง

Earth and Space Science

พลงั งานสว่ นหน่งึ เปลีย่ นเป็นเนือ้ สาร การระเบิด มวี ิวฒั นาการ ครั้งใหญ่ ตอ่ เนือ่ ง ทฤษฎี กาแล็กซี บิก๊ แบง เนบิวลา ดาวฤกษ์ ระบบสรุ ิยะ โลก ดวงจนั ทร์

• ชือ่ ควาร์ก (Quark) ขณะมีการเกิดบิ๊กแบง อเิ ล็กตรอน (Electron) มเี นอ้ื สารเกิดขน้ึ ในรูป นิวทริโน (Neutrino) ของอนภุ าคพืน้ ฐาน และโฟตอน(Photon) จะเกิดปฏอิ นภุ าค มีประจุไฟฟา้ ตรงกันข้าม ปฏอิ นภุ าค+อนภุ าค ยกเวน้ ชนิดเดียวกัน นิวทริโน หลอมรวมกนั เนื้อสารเปล่ยี น แอนตินิวทริโน ไปเปน็ พลงั งานจนหมดสน้ิ เมือ่ พบกนั จะกลายเป็น ถา้ เอกภพมีจานวนอนภุ าค พลังงานท้งั หมด เท่ากบั ปฏิอนภุ าคพอดี อนภุ าคมากกว่าปฏิอนภุ าค จะไม่เกิดกาแลก็ ซี ดาวฤกษ์ และระบบสรุ ิยะ - จะได้พลงั งานเกิดขึน้ แลว้ - ยงั มอี นุภาคเหลืออยู่ - นีค่ อื อนุภาคกอ่ กาเนิดเป็น สสารของเอกภพในปจั จบุ นั

หลังบ๊ิกแบงเพียง 10-6 วินาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเป็นสิบล้านลา้ นเคลวิน ทาใหค้ วาร์กเกิดการรวมตัวกนั เป็นโปรตอน นิวเคลียสของ ทาใหค้ วาร์กเกิดการรวมตัวกนั เป็นนิวตรอน ไฮโดรเจน ห ัลงบิกแบง 3 นาที อณุ หภูมิของเอกภพลดลงเป็นร้อยลา้ นเคลวิน นิวเคลียส มีผลให้โปรตรตอนและนิวตรอนเกิดการรวมตัว ของฮีเลียม ชว่ งแรกๆนี้ เอกภพขยายตัวอย่างเร็วมาก หลังบิกแบง 300,000ปี อุณหภูมิลดลงเหลอื 10,000 เคลวิน นิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลยี มดึงอิเลก็ ตรอนเข้า มาอยู่ในวงโคจร เกิดเปน็ อะตอมไฮโดรเจน และฮีเลยี มตามลาดบั

กาแล็กซี • ซึง่ ก่อกาเนดิ เปน็ ดาวฤกษ์รุ่นแรกๆ ตา่ งๆ • สว่ นธาตุตา่ งๆท่มี ีมวลมากกว่า เกิดหลกั บิก๊ แบง ฮีเลียมเกิดจากดาวฤกษข์ นาดใหญ่ อย่างนอ้ ย 1,000 ล้านปี

หลักฐานการเกิดบิก๊ แบง การเลื่อนไปทางแดงของสเปกตรัมกาแล็กซี บง่ ชีว้ า่ เอกภพกาลังขยายตัว โดยใหเ้ วลาย้อนกลบั ไปนานพอ ทุกสรรพสิ่งในเอกภพจะถกู บีบอัดอยู่ที่จดุ ๆเดียว และการ ระเบิดทีเ่ กิดขึ้นอยา่ งรวดเรว็ ในจดุ ๆนคี้ อื “บิ๊กแบง” รงั สีไมโครเวฟพื้นหลงั เอกภพในช่วงแรกๆจะร้อนมาก พอเอกภพขยายตวั ความ ร้อนนี้จะเหลอื เพียง“แสงเรือง” ท่มี ีอยู่ทวั่ เอกภพ ทฤษฎีบิ๊ กแบงไมเ่ พียงแต่จะทานายถงึ แสงเรืองดงั กลา่ วเท่านน้ั แต่ กล่าววา่ “แสงเรือง” นีค้ วรเปน็ รงั สีอินฟราเรด ซึ่งเปน็ ส่วน หนึ่งของสเปกตรมั คลืน่ แม่เหล็กไฟฟ้า ธาตตุ ่างๆในเอกภพ ธาตุต่างๆสว่ นหนึ่งที่เราพบไดใ้ นปจั จุบัน เกิดขึน้ ในชว่ งทีเ่ อก ภพขยายตวั และเยน็ ตวั ลง ทฤษฎีบิ๊กแบงทานายว่าธาตุตา่ งๆ เหล่านี้ควรจะถกู สังเคราะหข์ ึน้ ในชว่ งทีเ่ อกภพมีอายุนอ้ ย และได้กลายมาเปน็ กาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลและดาวฤกษอ์ ายุ มากทีเ่ ราเหน็ กัน การมองเห็นย้อนกลับไปยงั อดตี ยังมที ฤษฎีอืน่ เกีย่ วกับเอกภพนอกจากทฤษฎีบิก๊ แบงอยา่ ง “ทฤษฎีสถานะคงที”่ (Steady State Theory) ซึ่งกล่าวว่าเอก ภพจะไมเ่ ปลีย่ นแปลงมากนกั เมื่อเวลาผา่ นไป แตเ่ นือ่ งจากแสงต้องใชเ้ วลานานในการเดินทางไปในเอกภพ เมื่อเรามองกาแลก็ ซีที่อยหู่ า่ งไกล เราจะกาลังมองเหน็ ภาพของ มันในอดีตอยู่

หลกั ฐานทีส่ นับสนุนทฤษฏีบิกแบง 1 การขยายตัวของเอกภพ ในปีค.ศ.1920 เอน็ วิน พีฮับเบิล นกั ดาราศาสตรช์ ามอเมริกนั ได้ตีพมิ พ์ รายงานการคน้ พบเรือ่ ง แสง สเปกตรมั ของกาแล็กซี่ทีอ่ ยู่ไกลออกไปว่า ลาแสงเปลีย นความถี่ หมายความวา่ ความถี่ของแสงจากกาแลก็ ซีทีอ่ ยู่ไกลออกไปเปล่ยี นเป็นค ล่อื น มีความยาวคลื่นมากยิง่ ขึน้ จากการวัดความยาวคลน่ื ทีเ่ ปลี่ยนแปลงไปแสดงให้ เห็นวา่ กาแล็กซีกาลงั เคลื่อนตวั ออกไปจากกาแล็กซีทางชา้ งเผือก ดว้ ยความเร็วเปน็ สดั สว่ นกยั ระยะทางท่อี ยู่ไกลออกไป คอื ความเร็วของการเคล่อื นตวั ออกไปเทา่ กับ ระยะทางหารด้วยปริมาณเวลา เปน็ อยา่ งเดียวกนั หมดทกุ กาแลก็ ซี กฏนีเ้ รียกวา่ กฏ ของฮับเบิลและ T ซึง่ เป็นมิติของเวลาเรียกว่า “เวลาฮบั เบิล” หากกฏนีใ้ ช้ได้กับทกุ กาแลก็ ซี กห็ มายความวา่ กาแล็กซีทั้งหมดที่มี อยู่ใน เอกภพ จะอยใู่ นตาแหนง่ เดียวกนั หมดเมื่อเวลาผ่านไปหลายปีมาเเล้วกฏของฮับเบิล เอด็ เวด็ พี ฮบั เบิล (ค.ศ. 1889 – 1953 )นักดาราศาสตร์ผ้ยู ่งิ ใหญ่ทีส่ ดุ คน หนึง่ ในศตวรรษ ท่ี20 ศกึ ษารายละเอียดของดาวฤกษ์แตล่ ะดวงในกาแล็กซี M33 ซึ่ง เป็นกาแลก็ ซีเพือ่ น บ้าน พบวา่ ดาวฤกษ์หลา่ วนี้ อยู่นอกกาแลก็ ซีของเราออกไป หลงั จากทีฮ่ บั เบิลไดพ้ ิสูจนว์ า่ มีกาแล็กซีอีกเปน็ จานวนมากเขายังได้พิสจู นอ์ ีกวา่ กาแลก็ ซีเหล่านี้กาลังเคล่อื นท่อี อกไปเมื่อกาแล็กซีอ่นื เคลื่อนท่ีห่างออกไปหรือ เคลอ่ื นทเ่ี ข้าหากาแล็กซีของเรา แสงทีส่ งั เกตเหน็ จากกาแบ็กซีเหล่านี้จะเป็นสีอื่นท่ี แตกต่างไปจากตอนท่ยี งั ไมไ่ ด้เคลอ่ื นท่ี ถ้ากาแล็กซีเคลื่อนที่ออกไปจะปรากฏมีสีแดง ขึ้นเรียกว่า กาแลก็ ซีมีการเขยอ้ื นไปทางสแี ดง หรือเรดชิพต์ถ้าเคล่อื นทเ่ี ข้าหาเรา กาแล็กซีเคลือ่ นเข้าหาเรา กาแลก็ ซีจะปรากฏมีสนี า้ เงิน เรียกวา่ เขยือ้ นไปทางสนี ้า เงิน หรือบลชู ิฟตป์ รากฏการณ์เปลีย่ นสีนี้เรียกว่า ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์