รายงานเรื่อง๑.docx

รายงานเรื่อง...เอกภพวทิ ยา จดั ทำโดย ส.ณ อัครพล ทกู มูแฮ เลขที่๗ เสนอ อ.ศริ ิพร ปัญญาย่ิง อาจารยป์ ระจำหลักสตู ร รายงานเล่นน้ีเปน็ ส่วนหนงึ่ ของวิชาวทิ ยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศกึ ษาปที ่ี ๖/๒ โรงเรียนสามัคคีวทิ ยาทาน วดั เจดียห์ ลวง ต.พระสิงห์ อ.เมอื ง จ.เชียงใหม่ ๕๐๒๐๐

เอกภพวทิ ยาในอดีต 1.แบบจาลองเอกภพของชาวสุเมเรียนและแบบจาลองเอกภพของชาวบาบิโลน ในยคุ เร่ิมตน้ ประวตั ิศาสตร์ของมนุษยโ์ ลกในช่วงเวลาประมาณ 7,000 ปี ก่อนค ริตศกั ราช นกั ประวตั ิศาสตร์เชื่อวา่ ไดม้ ีชนชาติที่มีอารยะธรรมอาศยั อยใู่ นบริเวณ ตอนกลางของทวีปเอเชียกลางซ่ึงในปัจจุบนั น้ีคือประเทศอิรัก ดินแดนน้ีเป็นที่ รู้จกั กนั ดีของนกั ประวตั ิศาสตร์วา่ คือดินแดน “เมโสโปเตเมีย (Mesopotamia)” ชนท่ีอยใู่ นยคุ สมยั น้นั ไดเ้ รียกตนเองวา่ “ชาวสุ เมอเร่ียน (Sumerian)” ชาวสุเมอเร่ียนไดร้ ิเร่ิมประดิษฐค์ ิดคน้ การเขียนอกั ษรท่ีมี ชื่อเรียกวา่ “cuneiform” เพอ่ื ส่ือความหมายต่างๆลงบนแผน่ ดินเหนียว ต่อมาทาให้ นกั ประวตั ิศาสตร์ไดร้ ู้วา่ ชาวสุเมอเรียนน้นั เป็นกลุ่มชนท่ีมีอารยะธรรมสูง ใน บนั ทึกน้ีนกั ประวตั ิศาสตร์ไดม้ ีการคน้ พบการบนั ทึกตาแหน่งของดาวฤกษแ์ ละ ดาวเคราะห์ตา่ งๆในทอ้ งฟ้าพร้อมกบั มีการต้งั ช่ือให้กบั กลุ่มดาวตา่ งๆในทอ้ งฟ้า อีกดว้ ย นอกจากน้ีชาวสุเมอเร่ียนยงั ไดอ้ ธิบายการเคลื่อนที่ของดวงดาวต่างๆใน ทอ้ งฟ้าโดยมีความเชื่อวา่ เป็นเพราะเทพเจา้ ต่างๆท่ีปกครองโลก ทอ้ งฟ้า และ แหล่งน้าต่างๆบนั ดาลใหเ้ ป็นไปเช่นน้นั จากหลกั ฐานทางประวตั ิศาสตร์น้ีจะเห็น ไดว้ า่ โครงสร้างท่ีใหญท่ ี่สุดท่ีส่งผลกระทบต่อชาวสุเมอเร่ียนก็คือทอ้ งฟ้าและ ดวงดาวตา่ งๆ ดงั น้นั แบบจาลองของเอกภพของชาวสุเมอเรี่ยนกค็ ือหว้ งทอ้ งฟ้า ท้งั หมดที่มีดาวฤกษแ์ ละดาวเคราะห์ต่างๆเคล่ือนที่ไปตามเวลาโดยมีโลกเป็นจุด ศูนยก์ ลางของการเคลื่อนท่ีท้งั หมด

ในช่วงระยะเวลาประมาณ 2,000 ปี ถึง 500 ปี ก่อนคริตศกั ราช ชาวบาบิโลน ไดร้ ิเร่ิมการสังเกตและจดบนั ทึกการเคล่ือนท่ีของดวงดาวตา่ งๆอยา่ งเป็นระบบ เป็นประจาโดยอาศยั พ้นื ฐานความรู้ทางดาราศาสตร์ของชาวสุเมอเร่ียน นกั ประวตั ิศาสตร์ไดพ้ บวา่ เม่ือเวลา 1,600 ปี ก่อนคริตศกั ราชชาวบาบิโลนไดจ้ ดั ทา บญั ชีรายชื่อของดาวฤกษแ์ ละดาวเคราะห์ต่างในทอ้ งฟ้าพร้อมท้งั ไดร้ ะบุตาแหน่ง ของการเคล่ือนท่ีของดาวฤกษแ์ ละดาวเคราะห์เหล่าน้นั อยา่ งระเอียดทุกๆวนั ซ่ึง ต่อมาทาใหต้ อ่ มาชาวบาบิโลนไดน้ าผลของการสังเกตการณ์น้ีมาใชใ้ นการทานาย การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆในทอ้ งฟ้าไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง และไดช้ ่วยใหช้ าวบา บิโลนสามารถทานายถึงการเปล่ียนของฤดูกาลไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ งและแม่นยามาก จึมี ผลทาให้ระบบการเกษตรของชาวบาบิโลนมีประสิทธิภาพสูง นอกจากน้ีชาวบาบิ โลนยงั ไดอ้ าศยั ตาแหน่งของดวงอาทิตยแ์ ละดวงจนั ทร์ในวนั ต่างๆเพ่ือทาปฏิทิน แสดงวนั ท่ีและฤดูกาลไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ งแม่นยาดว้ ย แต่อยา่ งไรก็ตามพ้ืนฐานความรู้ และความเชื่อในเรื่องเอกภพของชาวบาบิโลนกบั ชาวสุเมอเรียนกย็ งั คงเหมือนกนั กลา่ วคือพวกเขาท้งั สองชนชาติมีความเช่ือวา่ เอกภพกค็ ือหว้ งทอ้ งฟ้าท้งั หมดท่ีมี ดาวฤกษแ์ ละดาวเคราะห์ตา่ งๆเคล่ือนท่ีไปตามเวลาโดยมีโลกเป็นจุดศูนยก์ ลาง ของการเคล่ือนที่ และ ปรากฏการ์ต่างๆที่เกิดข้ึน เช่น การโคจรของดาวฤกษ์ ดาว เคราะห์ ดวงอาทิตย์ และดวงจนั ทร์น้นั เกิดข้ึนเพราะเทพเจา้ ต่างๆไดด้ ลบนั ดาลให้ เกิดข้ึนตามความประสงคข์ องเทพเจา้

2.แบบจาลองเอกภพของกรีก การอธิบายปรากฏการณ์ตา่ งๆในทอ้ งฟ้าของชนชาวกรีกโบราณน้นั ไดพ้ ฒั นา โดยอาศยั ขอ้ มลู และความรู้ทางดาราศาสตร์ของชาวสุเมอเรียนและชาวบาบิโลน แตช่ าวกรีกไดม้ ีการพฒั นาคาอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆในทอ้ งฟ้าโดยอาศยั คณิตศาสตร์เป็นเครื่องมือ โดยชาวกรีกไดป้ ระยกุ ตค์ วามรู้ทางคณิตศาตร์ในเรื่อง ของจานวนและเรขาคณิตในการพฒั นาแบบจาลองเอกภพของของชาวกรีก และ ไดเ้ ป็นผปู้ ระดิษฐค์ าวา่ “cosmology” ซ่ึงมีความหมายวา่ “เอกภพวิทยา” โดยที่คา วา่ “cosmos” น้นั มาจากภาษากรีกคาวา่ “kosmos” ช่ึงแปลวา่ แนวความคิดของ ความสมมาตรและความกลมกลืน (symmetry and harmony) ชาวกรีกไดพ้ ฒั นา ความรู้ที่สาคญั มากของวชิ าดาราศาสตร์ คือ พวกเขาไดค้ น้ พบวา่ โลกมีลกั ษณะ เป็นทรงกลมโดยนกั คณิตศาสตร์และนกั ปราชญ์ ชื่อ อริสโตเติล (Aristotle, 384 – 325 ปี ก่อนคริตศกั ราช) อริสโตเติลไดท้ าการสังเกตการดาวฤกษท์ ี่เคล่ือนท่ีรอบ ดาวเหนือและพบวา่ ดาวฤกษเ์ หล่าน้นั บางดวงสามารถสังเกตเห็นไดท้ ่ีอียปิ ตแ์ ต่ไม่ สามารถสังเกตเห็นไดท้ ี่กรีก ดงั น้นั จึงมีทางเดียวที่จะอธิบายปรากฏการณ์น้ีคือ โลกจะตอ้ งมีลกั ษณะเป็นทรงกลมเทา่ น้นั และ อริสตาคสั จากซามอส (Aristarchus of Samos, 310 – 230 ปี ก่อนคริตศกั ราช) ไดเ้ ป็นบุคคนแรกใน ประวตั ิศาสตร์ของมนุษยชาติที่ระบุวา่ โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยมีดวงอาทิตย์ เป็นจุดศูนยก์ ลางและโลกจะโคจรครบหน่ึงรอบในเวลา 1 ปี ดงั น้นั แบบจาลอง เอกภพของกรีกจึงเป็นแบบจาลองแรกท่ีกลา่ ววา่ เอกภพมีลกั ษณะที่อธิบายไดท้ าง เรขาคณิต

3.แบบจาลองเอกภพของเคพเลอร์ ไทโค บราเฮ (Tycho Brahe, ค.ศ.1546 – ค.ศ.1601) นกั ดาราศาสตร์ชาว ฮอลแลนดไ์ ดท้ าการสงั เกตการเคลื่อนท่ีของดาวเคราะห์ต่างๆและจดบนั ทึก ตาแหน่งอยา่ งละเอียดทุกวนั เป็นเวลานบั สิบปี ผลจากการสังเกตของเขาน้ีทาให้ เขาไม่เชื่อในคาอธิบายการโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆรอบดวงอาทิตยข์ องโคเปอร์ นิคสั ที่วา่ ดาวเคราะห์ต่างๆเคล่ือนที่รอบๆดวงอาทิตยเ์ ป็นรูปวงกลมสมบูรณ์แบบ แต่ผลงานการสังเกตการณ์และสรุปผลน้ียงั ไม่เป็นผลสาเร็จเขากไ็ ดม้ าเสียชีวติ ไป เสียก่อน แต่อยา่ งไรก็ตามเขาไดม้ อบบนั ทึกของการสงั เกตน้ีให้แก่ผชู้ ่วยของเขา ซ่ึงเป็นชาวเยอรมนั คือ โจฮนั เนส เคพเลอร์ (Johannes Kepler, ค.ศ. – ค.ศ. ) ดงั น้นั จึงทาใหเ้ คพเลอร์ไดท้ าการสงั เกตการณ์เพม่ิ เติมแลว้ จึงไดต้ ้งั แบบจาลองเอก ภพที่ไดอ้ ธิบายการเคล่ือนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆเอาไวว้ า่ ดวงอาทิตยย์ งั คงเป็น จุดศนู ยก์ ลางการเคล่ือนท่ีของระบบโดยที่ดาวฤกษต์ ่างๆจะอยใู่ นตาแหน่งประจา ท่ี ส่วนดาวเคราะห์ต่างๆจะโคจรรอบดวงอาทิตยเ์ ป็นรูปวงรีไม่ใช่วงโคจรรูป วงกลมสมบูรณ์แบบดงั ที่แสดงอยใู่ นแบบจาลองของโคเปอร์นิคสั และดวง อาทิตยจ์ ะต้งั อยทู่ ่ีจุดโฟกสั จุดหน่ึงของวงโคจรรูปวงรีน้นั นอกจากน้นั เคพเลอร์ยงั พบวา่ การอธิบายขอ้ มูลของไทโคบราเฮดว้ ยแบบจาลองของเขาจะมีความถูกตอ้ ง แมน่ ยาตอ่ ขอ้ มลู มากกวา่ การอธิบายดว้ ยแบบจาลองของโคเปอร์นิคสั ดว้ ย

4.แบบจาลองเอกภพของกาลเิ ลโอ กาลิเลโอ กาลิเลอิ (Galileo Galilei, ค.ศ.1564 – ค.ศ.1642) เป็นผทู้ ี่เชื่อใน แบบจาลองของเอกภพของโคเปอร์นิคสั ท่ีกล่าววา่ ดวงอาทิตยเ์ ป็นจุดศนู ยก์ ลาง ของระบบสุริยะ เขาเป็นคนแรกท่ีไดใ้ ชก้ ลอ้ งโทรทรรศนใ์ นการสงั เกตการณ์ทาง ดาราศาสตร์ จากการสงั เกตโดยใชก้ ลอ้ งโทรรทรรศน์น้ีเขาพบวา่ ผวิ ของดวงจนั ทร์ มีภูเขาและหลมุ อุกาบาตมากมาย เขาพบวา่ การแลกซ่ีทางชา้ งเผอื กท่ีสงั เกตเห็น เป็นฝ้าสีขาวข่นุ บนทอ้ งฟ้าในบางบริเวณน้นั คือดาวฤกษจ์ านวนมากมายนบั ไมไ่ ด้ เขาไดพ้ บวา่ ดาวศุกร์สามารถเกิดเป็นเฟสคลา้ ยกบั เฟสของดวงจนั ทร์ได้ นอกจากน้นั เขายงั ไดค้ น้ พบวา่ ดาวพฤหสั บดีมีดาวบริวาร 4 ดวงและดาวบริวารน้ี โคจรรอบๆดาวพฤหสั บดี ซ่ึงการคน้ พบน้ีเป็นการแสดงถึงการที่วตั ถุทอ้ งฟ้าหน่ึง ไดโ้ คจรรอบวตั ถุทอ้ งฟ้าอื่นที่ไมใ่ ช่โลกเป็นคร้ังแรก และการคน้ พบน้ีขดั ต่อความ เชื่อของศาสนาคริสนิการโรมนั คาทอลิกที่เชื่อวา่ โลกเป็นศนู ยก์ ลางของทุกสิ่งทุก อยา่ งเป็นอยา่ งมาก และการคน้ พบน้ีเป็นการหกั ลา้ งความเช่ือเร่ืองเอกภพตาม แบบจาลองของพโตเลมี กาลิเลโอไม่ไดเ้ ก็บผลการคน้ พบเหล่าน้ีเอาไวเ้ ป็น ความลบั ดงั ที่ คริตศาสนจกั รที่กรุงโรมตอ้ งการใหเ้ ป็น เขาไดเ้ ผยแพร่ผลงานตา่ งๆ เหล่าน้ีในหนงั สือช่ือ “Dialogue on the Two Chief World Systems” ในปี ค.ศ. 1632 หนงั สือเลม่ น้ีไดท้ าการเปรียบเทียบแบบจาลองเอกภพตามความเช่ือของพ โตเลมีและโคเปอร์นิคสั และในหนงั สือน้ีเองท่ีไดแ้ สดงแบบจาลองของเอกภพ ตามความเชื่อของกาลิเลโอ เขามีความเช่ือวา่ ดวงอาทิตยเ์ ป็นจุดศนู ยก์ ลางของเอก ภพ ดาวเคราะห์ต่างๆยงั คงเคลื่อนรอบดวงอาทิตยเ์ ป็นรูปวงกลมแต่ ณ ที่ตาแหน่ง

วงโคจรของดาวเสาร์ซ่ึงเป็นดาวเคราะห์ท่ีไกลท่ีสุดในเอกภพของเขา กาลิเลโอได้ เขียนสญั ลกั ษณ์กรีกท่ีมีความหมายถึงจุดอนนั ตน์ น่ั แสดงวา่ เอกภพของกาลิเลโอมี ขนาดเป็นอนนั ต์ หมายความวา่ เขายงั เช่ือวา่ ยงั มีวตั ถทุ อ้ งฟ้าอื่นๆที่อยไู่ กลออกไป กวา่ ดาวเสาร์ อยา่ งไรก็ตามเอกภพของโคเปอร์นิคสั เอกภพของเคพเลอร์ และเอกภพของกา ลิเลโอไม่ไดแ้ สดงถึงเหตผุ ลทางกายภาพท่ีใชอ้ ธิบายวา่ เพราะเหตใุ ดดาวเคราะห์ ตา่ งๆจึงโคจรตามลกั ษณะการโคจรท่ีพบ ซ่ึงตอ่ มาภายหลงั จึงมีผคู้ น้ พบวา่ ลกั ษณะ การโคจรดงั กล่าวเกิดจากกฏของความโนม้ ถ่วงสากล (Laws of Universal Gravitation) ซ่ึงคน้ พบโดยเซอร์ไอแซค นิวตนั (Sir Isaac Newton ค.ศ. – ค.ศ. ) โดยใชค้ วามรู้เรื่องแรงโนม้ ถว่ งน้ีเองทาให้นกั ดาราศาสตร์สามารถอธิบายไดว้ า่ เพราะเหตใุ ดดาวเคราะห์จึงโคจรรอบดวงอาทิตยเ์ ป็นรูปวงรี และเพราะเหตุใดดวง อาทิตยจ์ ึงอยทู่ ี่ตาแหน่งจุดโฟกสั จุดหน่ึงของรูปวงรีของการโคจรน้นั ผลจากแนวความคิดเรื่องแรงโนม้ ถว่ งน้ีเองทาใหน้ ิวตนั ไดแ้ สดงแบบจาลอง ของเอกภพของเขาวา่ เอกภพจะตอ้ งมีขนาดเป็นอนนั ต์ กลา่ วคือไมม่ ีท่ีสิ้นสุด เนื่องจากวา่ ถา้ เอกภพมีจุดสิ้นสุดท่ีจุดใดจุดหน่ึงแลว้ จะทาใหจ้ านวนของดวงดาว ท้งั หมดในเอกภพมีค่าคงที่และจะทาใหผ้ ลของแรงโนม้ ถ่วงระหวา่ งดวงดาวต่างๆ จะทาใหด้ วงดาวเคลื่อนท่ีเขา้ มาใกลก้ นั และในท่ีสุดแลว้ ดวงดาวท้งั หมดจะยบุ ตวั

ลงเหลือมวลขนาดใหญ่เพียงอนั เดียว แต่ถา้ เอกภพมีขนาดเป็นอนนั ตค์ ือไมม่ ี จุดสิ้นสุดแลว้ จะทาใหผ้ ลของแรงโนม้ ถว่ งของดวงดาวภายในเอกภพที่เรารู้จกั ท้งั หมดถกู ตา้ นโดยแรงโนม้ ถ่วงของดวงดาวภายในเอกภพในส่วนมี่เรายงั ไม่รู้จกั และจะทาใหเ้ อกภพท้งั หมดไมย่ บุ ตวั ลง (แตใ่ นความเป็นจริงแลว้ เอกภพไม่มี ความจาเป็นที่ตอ้ งมีขนาดเป็นอนนั ตจ์ ึงจะไม่ยบุ ตวั ลง ขอแต่เพียงวา่ เอกภพน้นั มี มวลหรือดวงดาวกระจายอยทู่ ว่ั ไปอยา่ สม่าเสมอในทุกทิศทุกทาง เมื่อมีมวล กระจายอยยู่ า่ งสม่าเสมอในทุกทิศทุกทางจะทาใหแ้ รงดึงดูดของมวลจากทิศหน่ึง ถูกหกั ลา้ งดว้ ยแรงดึงดูดของแรงในทิศตรงกนั ขา้ มเสมอ ซ่ึงจะทาเกิดความสมดุล ของแรงดึงดูดและเอกภพก็จะไม่ยบุ ตวั ลง) จากเรื่องราวของแบบจาลองของเอกภพในอดีตจะเห็นไดว้ ่ามนุษยโ์ ดยทว่ั ไป โดยพ้ืนฐานแลว้ สนใจและตอ้ งเขา้ ใจเรื่องของเอกภพ นนั่ อาจจะเป็นเพราะวา่ ธรรมชาติของมนุษยต์ อ้ งการรู้วา่ ท่ีมาของสรรพสิ่งที่มนุษยไ์ ดอ้ าศยั อยนู่ ้ีเกิดข้ึนมา ไดอ้ ยา่ งไร ในอนาคตน้นั จะวิวฒั นาการไปอยา่ งไปอยา่ งไร และทา้ ยสุดมนุษย์ ตอ้ งการที่จะวา่ สุดทา้ ยแลว้ ทุกสิ่งทุกอยา่ งน้ีจะมีจุดจบอยา่ งไร ดงั น้นั การศึกษา เร่ืองเอกภพ หรือ “เอกภพวิทยา” น้นั จึงเป็นการศึกษาธรรมชาติท่ีตอบสนองความ อยากรู้อยากเห็นตามธรรม๙ติของมนุษยโ์ ดยตรง ซ่ึงจากประวตั ิศาสตร์ของ มนุษยชาติเราจะพบวา่ ความอยากรู้อยากเห็นและอยากความเขา้ ในปรากฏการณ์ ธรรมชาติตา่ งๆน่ีเองที่เป็นเคร่ืองมือสาคญั ท่ีทาใหม้ นุษยชาติไดพ้ ฒั นา วทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยจี นทาใหโ้ ลกพฒั นามาจนกระทง่ั เป็นอยอู่ ยา่ งทุกวนั น้ี

การกาเนิดและวิวฒั นาการของเอกภพ เอกภพเป็นที่วา่ งที่มีอาณาเขตกวา้ งใหญ่ไพศาล จนไม่สามารถกาหนดขอบเขตได้ ในเอกภพประกอบไปดว้ ยหลายๆ กลุ่มดาว เรียกวา่ กาแลก็ ซี (Galaxy) ภายใน กาแลก็ ซีประกอบไปดว้ ยดวงดาวมากมายหลายร้อยลา้ นดวง ท้งั ดาวฤกษ์ ดาว เคราะห์ ดาวหาง ควาร์ก ฝ่ นุ และกลมุ่ เนบิวลา เช่นเดียวกบั กลุ่มดาวท่ีโลกเราอยู่ คือ กาแลก็ ซีทางชา้ งเผอื ก (Milky Way) ภาพ : shutterstock.com

สาเหตุที่เราเรียกวา่ กาแลก็ ซีทางชา้ งเผอื ก เนื่องจากเมื่อเรามองจากโลกไปยงั กาแลก็ ซีดงั กล่าว เราจะมองเห็นทอ้ งฟ้าเป็นทางขาว คลา้ ยเมฆพาดยาวบนทอ้ งฟ้า ในเวลากลางคืน ซ่ึงเป็นเพียงส่วนหน่ึงของกาแล็กซีทางชา้ งเผือกเทา่ น้นั นกั วทิ ยาศาสตร์คาดวา่ ทางชา้ งเผือกน้ีมีดวงดาวอยปู่ ระมาณแสนลา้ นดวง ระบบ สุริยะจกั รวาลท่ีเราอาศยั อยู่ เป็นส่วนหน่ึงของทางชา้ งเผอื ก มีดวงอาทิตยเ์ ป็น ศนู ยก์ ลาง มีดวงดาวต่างๆ ไดแ้ ก่ ดาวเคราะห์ ดาวบริวาร ดาวเคราะห์นอ้ ย ดาวหาง ดาวตก อุกกาบาต เป็นตน้ ปัจจุบนั นกั ดาราศาสตร์เช่ือวา่ เอกภพประกอบดว้ ยกาแลก็ ซีถึงหน่ึงแสนลา้ น กาแลก็ ซี โดยกาแล็กซีแมกเจนแลนใหญ่ อยใู่ กลก้ าแลก็ ซีทางชา้ งเผือกของเรามาก ท่ีสุด ดว้ ยระยะทางท่ีแสงใชเ้ วลาในการเดินทางถึง 170,000 ปี โดยธาตุท่ีเป็น องคป์ ระกอบหลกั ของกาแลก็ ซีคือ ธาตไุ ฮโดรเจน และธาตุฮีเลียม ทฤษฎีกาเนิดเอกภพ ท่ีไดร้ ับการยอมรับกนั ในปัจจุบนั คือ ทฤษฎีบิกแบง (Big Bang) ซ่ึงอธิบายวา่ เอกภพกาเนิดและววิ ฒั นาการจากบริเวณท่ีมีขนาดเลก็ และ มวลมาก ทาใหม้ ีความหนาแน่นมาก และอุณหภมู ิสูงมาก เม่ือเกิดการขยายตวั เอกภาพมีอณุ หภมู ิลดลง มีการเปล่ียนพลงั งานเป็นสสารเกิดข้ึนในรูปอนุภาค และปฏิอนุภาคชนิดต่างๆ เมื่อเวลาผา่ นไปเอกภพมีขนาดใหญ่ข้ึน พร้อมกบั อณุ หภมู ิท่ีลดลง เกิดเป็นกาแล็กซี เนบิวลา และดาวฤกษ์ เอกภพอยใู่ นสภาพที่เป็นของผสมของอนุภาค และปฏิอนุภาค ซ่ึงหากอนุภาค และปฏิอนุภาคมีจานวนเทา่ กนั คงไมม่ ีอนุภาคเหลือท่ีจะรวมกนั เป็นอนุภาค

โปรตอน และนิวตรอน แต่ในธรรมชาติมีอนุภาคมากกวา่ ปฏิอนุภาค จึงเหลือ อนุภาคมูลฐานที่ประกอบกนั ข้ึนเป็นสสารตา่ งๆ ในเอกภพ ภาพ : shutterstock.com

ลาดบั เหตุการณ์ทส่ี าคญั ของการเกดิ บกิ แบง 1. ขณะเกิดบิกแบง เกิดสสารข้ึนในรูปของอนุภาคมลู ฐานคือ ควาร์ก (quark) อิเลก็ ตรอน (electron) นิวทริโน (neutrino) และโฟตอน (photon) 2. หลงั เกิดบิกแบง 10-6 วนิ าที อณุ หภมู ิของเอกภพลดลงเป็นสิบลา้ นลา้ นเคลวนิ ทาใหค้ วาร์กเกิดการรวมตวั กนั กลายเป็นโปรตอนและนิวตรอน 3. หลงั เกิดบิกแบง 100 วินาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเหลือพนั ลา้ นเคลวิน เทียบไดก้ บั อุณหภมู ิของดาวฤกษท์ ี่ร้อนท่ีสุด โปรตอน และนิวตรอน รวมกนั เป็น นิวเคลียสของดิวเทอเรียม 4. หลงั เกิดบิกแบง 3 นาที อณุ หภูมิของเอกภพลดลงเป็นร้อยลา้ นเคลวนิ ทาให้ โปรตอนและนิวตรอน เกิดการรวมตวั เป็นนิวเคลียสของฮีเลียม 5. หลงั เกิดบิกแบง 300,000 ปี อณุ หภูมิของเอกภพลดลงเหลือ 10,000 เคลวิน นิวเคลียสของไฮโดรเจน และฮีเลียมดึงอิเลก็ ตรอนเขา้ มาอยใู่ นวงโคจร และเกิด เป็นอะตอมไฮโดรเจน และฮีเลียม 6. หลงั เกิดบิกแบง 1,000 ลา้ นปี ภายในกาแลก็ ซีมีธาตไุ ฮโดรเจน และฮีเลียมเป็น สสารเบ้ืองตน้ ซ่ึงก่อกาเนิดเป็นดาวฤกษร์ ุ่นแรกๆ

กาแลก็ ซี (Galaxy) หรือ ดาราจกั ร หมายถึง อาณาจกั รของดาว กาแลก็ ซี หน่ึงๆ ประกอบดว้ ยกา๊ ซ ฝ่ นุ และดาวฤกษห์ ลายพนั ลา้ นดวง กาแล็กซีมีขนาดใหญ่ หมื่นลา้ นถึงแสนลา้ นปี แสง “ทางช้างเผือก” เป็นกาแล็กซีของเรามีขนาดประมาณ หน่ึงแสนปี แสง เน่ืองจากโลกของเราอยภู่ ายในทางชา้ งเผือก การศึกษาโครงสร้าง ของทางชา้ งเผอื ก จาตอ้ งศึกษาจากภายในออกมา การศึกษากาแลก็ ซีอ่ืนๆ จึงช่วย ใหเ้ ราเขา้ ใจกาแล็กซีของตวั เองมากข้ึน แตโ่ บราณมนุษยเ์ ขา้ ใจวา่ ทางชา้ งเผอื กเป็นปรากฏการณ์ภายในบรรยากาศ โลกเช่นเดียวกบั เมฆ หมอก รุ้งกินน้า จนกระทง่ั คริสตศ์ ตวรรษที่ 18 ไดม้ ีการสร้าง กลอ้ งโทรทรรศนข์ นาดใหญ่จึงทราบวา่ ทางชา้ งเผอื กประกอบดว้ ยดวงดาว มากมาย เซอร์ วิลเลียม เฮอร์เชล (ผคู้ น้ พบดาวยเู รนสั ) ทาการสารวจความ หนาแน่นของดาวบนทอ้ งฟ้าและใหค้ วามเห็นวา่ ดวงอาทิตยอ์ ยตู่ รงใจกลางของ ทางชา้ งเผอื ก ศตวรรษตอ่ มา ฮาร์โลว์ แชพลีย์ ทาการวดั ระยะทางของ กระจุกดาว ทรงกลมซ่ึงห่อหุม้ กาแลก็ ซี โดยใชค้ วามสัมพนั ธค์ าบ-กาลงั ส่องสวา่ งของดาวแปร แสงแบบ RR Lyrae ท่ีอยใู่ นกระจุกดาวทรงกลมท้งั หลาย เขาพบวา่ กระจุกดาว

เหลา่ น้ีอยหู่ ่างจากโลกนบั หม่ืนปี แสง รอบลอ้ มส่วนป่ องของกาแลก็ ซี ดงั น้นั ดวง อาทิตยไ์ ม่น่าจะอยตู่ รงใจกลางของทางชา้ งเผอื ก นกั วทิ ยาศาสตร์ไดจ้ าแนกกาแล็กซี่ออกเป็น 4 ประเภท ตามลกั ษณะรูปร่าง ดงั น้ี 1. กาแลก็ ซ่ีกลมรี ( Elliptical Galaxy ) มีรูปร่างกลมรี ซ่ึง บางกาแลก็ ซ่ีอาจ กลมมาก บางกาแลก็ ซี่อาจรีมาก นกั ดาราศาสตร์ให้ ความเห็นวา่ กาแลก็ ซี่ประเภท น้ีจะมีรูปร่างกลมรีมากนอ้ ยเพียงใดนน่ั ข้ึนอยกู่ บั อตั ราการหมุนของกาแลก็ ซ่ี ถา้ หมุนเร็วกาแลก็ ซี่จะมีรูปร่าง ยาวรีมาก

2. กาแล็กซี่ก้นหอย ( Spiral Galaxy ) มีรูปร่างแบบกน้ หอย มีแขนโคง้ เหมือนลายกน้ หอยหรือกงั หนั บางทีจึงเรียกวา่ กาแลก็ ซ่ี กงั หนั ตวั อยา่ งเช่น กา แลก็ ซ่ีทางชา้ งเผอื ก กาแลก็ ซ่ีแอนโดรเมดา กา แลก็ ซี่ส่วนใหญท่ ี่พบในเอกภพจะ เป็นกาแลก็ ซ่ีประเภทน้ี 3. กาแลก็ ซี่ก้นหอยคาน (Barred Spiral Galaxy) มีลกั ษณะ คลา้ ยคลึงกบั กาแล็กซี่กน้ หอย แต่ตรงกลางมีลกั ษณะเป็นคาน และมี แขนแบบกาแล็กซ่ีกน้ หอย ตอ่ ออกมาจาก ปลายคานท้งั สองหรือเรียก อีกช่ือวา่ กาแลก็ ซี่กงั หนั แบบมีแกน มี อตั ราหมุนรอบตวั เองเร็วกวา่ กาแลก็ ซ่ีทุกประเภท

4. กาแล็กซี่ไร้รูปร่าง (Irregular Galaxy) เป็นกาแลก็ ซี่ท่ีมี รูปร่างลกั ษณะ ต่างออกไปจากกาแลก็ ซี่ท้งั 3 ประเภทที่กล่าวมาแลว้ เป็นกาแลก็ ซี่ส่วนนอ้ ย มี รูปร่างท่ีไม่แน่นอน หรือเรียกวา่ กาแลก็ ซี่อ สัณฐาน มกั จะเป็นกาแลก็ ซ่ีขนาดเลก็ เช่น กาแล็กซี่แมกเจลแลนใหญ่ และกาแลก็ ซ่ีแมกเจลแลนเลก็

ทางช้างเผือก นกั ปรัชญาชาวกรีกชื่อ ดีโมครีตสั (450-370 ปี ก่อนคริสตกาล) เสนอวา่ แถบสวา่ งบนฟากฟ้ายามราตรีที่รู้จกั กนั ในช่ือ ทางช้างเผือก อาจจะประกอบดว้ ย ดวงดาวที่อยไู่ กลออกไป[14] นกั ดาราศาสตร์ชาวเปอร์เซียช่ือ อาบู รายาน อลั -บิรูนิ (Abū Rayhān al-Bīrūnī) (ค.ศ. 973-1048) กค็ ิดวา่ ดาราจกั รทางชา้ งเผือกเป็นท่ี รวมดาวฤกษม์ ากมายเหมือนกลมุ่ เมฆอนั ไมอ่ าจนบั ได[้15] การพิสูจน์ทฤษฎีน้ี เกิดข้ึนในปี ค.ศ. 1610 เม่ือ กาลิเลโอ กาลิเลอี ศึกษาดาราจกั รทางชา้ งเผือกผา่ น กลอ้ งโทรทรรศน์ และคน้ พบวา่ มนั ประกอบดว้ ยดาวจาง ๆ จานวนมาก[16] หนงั สือ เลม่ หน่ึงในปี ค.ศ. 1755 อิมมานูเอล คานท์ วาดภาพดาราจกั รจากผลงานก่อนหนา้ ของโทมสั ไรท์ โดยจินตนาการ (ไดต้ รงเผง) วา่ ดาราจกั รน่าจะเป็นโครงสร้าง หมนุ วนที่ประกอบดว้ ยดาวฤกษจ์ านวนมากซ่ึงดึงดูดกนั และกนั ไวด้ ว้ ยแรงโนม้ ถ่วง คลา้ ยคลึงกบั ระบบสุริยะ แตใ่ นระดบั ที่ใหญ่กวา่ มาก เรามองเห็นแผน่ จาน ของดาวฤกษเ์ หล่าน้นั เป็นแถบอยบู่ นทอ้ งฟ้าไดเ้ น่ืองจากมมุ มองของเราท่ีอยู่ ภายในจานนนั่ เอง คานทย์ งั คิดไปอีกวา่ เนบิวลาสวา่ งบางแห่งท่ีปรากฏบนฟ้ายาม ค่าคืนอาจเป็ นดาราจกั รอื่นท่ีแยกจากเราก็ได[้17] แผนภาพดาราจกั รทางชา้ งเผือกสร้างจากการเฝ้านบั ดวงดาวของ วลิ เลียม เฮอร์เชล ในปี ค.ศ. 1785 โดยใชส้ มมุติฐานวา่ ระบบสุริยะอยใู่ กลศ้ ูนยก์ ลาง

ความพยายามคร้ังแรกที่จะบรรยายรูปร่างของทางชา้ งเผือกและตาแหน่งของดวง อาทิตยใ์ นดาราจกั รน้นั เริ่มตน้ ข้ึนในปี ค.ศ. 1785 เม่ือ วลิ เลียม เฮอร์เชล เฝ้านบั ดวงดาวบนทอ้ งฟ้าส่วนต่างๆ อยา่ งละเอียด เขาสร้างแผนภาพของดาราจกั รข้ึนโดยสมมุติ วา่ ระบบสุริยะอยใู่ กลก้ บั ศูนยก์ ลาง[18][19] จากจุดเร่ิมตน้ ที่ละเอียดละออ น้ี แคปทียน์ สามารถสร้างภาพวาดดาราจกั รทรงรีขนาดเลก็ (เส้นผา่ นศนู ยก์ ลางราว 15 กิโลพาร์เซก) โดยมีดวงอาทติ ยอ์ ยใู่ กลศ้ ูนยก์ ลางไดใ้ นปี ค.ศ. 1920 ตอ่ มา ฮาร์โลว์ แช ปลีย์ ใชว้ ธิ ีการท่ีแตกตา่ งออกไปโดยอา้ งอิงจากการจดั ทาบญั ชีกระจุกดาวทรงกลม สร้าง เป็นภาพทีแ่ ตกตา่ งไปอยา่ งสิ้นเชิง คือแผน่ จานแบนมีเส้นผา่ นศนู ยก์ ลางประมาณ 70 กิโลพาร์เซก ส่วนดวงอาทิตยอ์ ยหู่ ่างจากจุดศนู ยก์ ลางมาก[17] การวเิ คราะห์ท้งั สองรูปแบบ น้ีไมส่ ามารถอธิบายการดูดกลืนแสงโดยฝ่ นุ ระหวา่ งดาวซ่ึงปรากฏในระนาบดาราจกั รได้ แตห่ ลงั จากท่ีโรเบิร์ต จเู ลียส ทรัมเพลอร์ สามารถระบุปริมาณของปรากฏการณ์น้ีไดใ้ นปี ค.ศ. 1930 โดยการศึกษากระจุกดาวเปิ ด ภาพปัจจุบนั ของดาราจกั รทางชา้ งเผอื กของ เรากเ็ ป็นรูปเป็นร่างข้ึน

เนบวิ ลา ภาพร่างดาราจกั รน้าวน (Whirlpool Galaxy) วาดโดยลอร์ดรอสส์ ในปี ค.ศ. 1845 ในช่วงปลายคริสตศ์ ตวรรษที่ 18 ชาลส์ เมสสิเยร์ รวบรวมรายช่ือ เนบิวลา (วตั ถทุ อ้ งฟ้าที่สวา่ งและปรากฏรูปร่างเหมือนกลมุ่ แก๊ส) ที่สวา่ งที่สุด 109 รายการ และต่อมาวลิ เลียม เฮอร์เชล รวบรวมรายชื่อเนบิวลาไดใ้ นปริมาณมากกวา่ ที่ 5,000 รายการ[17] ปี ค.ศ. 1845 ลอร์ดรอสส์ ไดส้ ร้างกลอ้ งโทรทรรศน์ใหม่ทาให้ สามารถแยกแยะเนบิวลาทรงกลมกบั ทรงรีออกจากกนั ได้ เขายงั แยกแยะจุดแสงที่ แยกจากกนั ในเนบิวลาเหล่าน้ีไดอ้ ีกจานวนหน่ึง ทาใหเ้ ชื่อวา่ การคาดคะเนของ คานทก์ ่อนหนา้ น้ีน่าจะเป็นจริง[21] ปี ค.ศ. 1917 เฮเบอร์ เคอร์ติส สงั เกตพบโนวา เอส แอนดรอเมดา ซ่ึงอยใู่ น \"เนบิวลาใหญแ่ อนดรอเมดา\" (วตั ถุทอ้ งฟ้าของเมสสิเยร์ หมายเลข M31) เม่ือ ตรวจสอบบนั ทึกภาพถ่าย เขาพบโนวาเพ่ิมอีก 11 แห่ง เคอร์ติสสังเกตวา่ โนวา เหล่าน้ีมีค่าความสวา่ งเฉล่ียจางกวา่ กล่มุ ที่อยใู่ นดาราจกั รของเรา 10 อนั ดบั ผลท่ี ไดค้ ือเขาสามารถประเมินระยะห่างของโนวาเหล่าน้นั ไดว้ า่ อยไู่ กล

150,000 พาร์เซก เขากลายเป็นผสู้ นบั สนุนสมมุติฐาน \"island universes\" ท่ีระบุวา่ เนบิวลารูปกน้ หอย แทจ้ ริงมนั คือดาราจกั รที่แยกเป็ นอิสระ[22] ภาพถา่ ยของ \"เนบิวลาใหญ่แอนดรอเมดา\" ในปี 1899 ซ่ึงต่อมาสามารถระบุไดว้ ่า เป็น ดาราจกั รแอนดรอเมดา ในปี ค.ศ. 1920 มีการถกเถียงทางวชิ าการเรียกวา่ \"The Great Debate\" ระหวา่ ง ฮาร์โลว์ แชปลีย์ กบั เฮเบอร์ เคอร์ติส เกี่ยวกบั ลกั ษณะทางธรรมชาติของ ทางชา้ งเผือก เนบิวลารูปกน้ หอย และขนาดของเอกภพ เคอร์ติสช้ีใหเ้ ห็นถึงแถบสี ดาในเนบิวลาเหลา่ น้นั ซ่ึงดูคลา้ ยกบั ฝ่ นุ มืดในทางชา้ งเผือก รวมไปถึงการเคลื่อนด อปเพลอร์ เพื่อสนบั สนุนแนวคิดของเขาวา่ เนบิวลาใหญ่แอนดรอเมดาแทจ้ ริงคือ ดาราจกั รหน่ึง[23] ประเด็นน้ีคล่ีคลายลงไดใ้ นช่วงตน้ ทศวรรษ 1920 เม่ือ เอด็ วนิ ฮบั เบิล อาศยั กลอ้ งโทรทรรศน์กลอ้ งใหม่ของเขา สามารถแยกแยะองคป์ ระกอบดา้ นนอกของ เนบิวลารูปกน้ หอยจานวนหน่ึงไดว้ า่ มนั ประกอบดว้ ยดาวฤกษเ์ ดี่ยว ๆ หลายดวง และระบุดาวแปรแสงชนิดเซเฟอิดไดอ้ ีกดว้ ย ทาใหเ้ ขาสามารถประเมินระยะห่าง ของเนบิวลาเหลา่ น้นั ไดว้ า่ มนั อยหู่ ่างไกลจากโลกของเราเกินกว่าที่จะเป็นส่วน

หน่ึงของทางชา้ งเผือก[24] ปี ค.ศ. 1936 ฮบั เบิลสร้างระบบการจดั กลุ่มดาราจกั รซ่ึง ยงั คงใชม้ าจนถึงปัจจุบนั เรียกวา่ \"ลาดบั ของฮบั เบิล\" (Hubble Sequence) งานวจิ ัยยุคใหม่ ปี ค.ศ. 1944 เฮนดริค ฟาน เดอ ฮลั สต์ ทานายเร่ืองการแผร่ ังสีของคลื่น ไมโครเวฟท่ีความยาวคล่ืน 21 ซม. วา่ เป็นผลจากอะตอมของแก๊สไฮโดรเจน ระหวา่ งดาว[26] การสังเกตการณ์ดงั กลา่ วในปี ค.ศ. 1951 ไดช้ ่วยพฒั นา แนวทางการศึกษาเกี่ยวกบั ทางชา้ งเผอื กมากข้ึน เพราะมนั ไม่ไดร้ ับผลกระทบจาก การดูดกลืนโดยฝ่ นุ ในอวกาศ และการเคลื่อนดอปเพลอร์ของมนั กช็ ่วยใหส้ ามารถ สร้างแผนที่การเคลื่อนที่ของแก๊สในดาราจกั รได้ การสังเกตการณ์น้ีนาไปสู่ สมมตุ ิฐานวา่ มีโครงสร้างรูปคานหมนุ อยทู่ ี่กลางดาราจกั ร[27] กลอ้ งโทรทรรศน์ วทิ ยทุ ี่พฒั นามากยงิ่ ข้ึน ทาใหส้ ามารถตรวจสอบร่องรอยของแก๊สไฮโดรเจนใน ดาราจกั รอื่นไดอ้ ีกดว้ ย กราฟการหมนุ ของดาราจกั รชนิดกน้ หอยทว่ั ไป A คือการคาดการณ์ B คือสิ่งที่ไดจ้ าก การสังเกตจริง ระยะห่างวดั จากแกนดาราจกั ร

ช่วงทศวรรษ 1970 เวอรา รูบิน ศึกษาเรื่องความเร็วในการหมนุ ของแกส๊ ใน ดาราจกั ร เธอพบวา่ มวลที่สังเกตไดท้ ้งั หมด (จากดาวฤกษแ์ ละแกส๊ ) ไมส่ อดคลอ้ ง กนั กบั ความเร็วในการหมุนของแก๊ส ปัญหาน้ีจะสามารถอธิบายไดด้ ว้ ยการมีอยู่ ของสสารมืดที่มองไมเ่ ห็นจานวนมหาศาล[28] นบั ต้งั แตท่ ศวรรษ 1990 กลอ้ งโทรทรรศน์อวกาศฮบั เบิลไดช้ ่วยใหก้ าร สังเกตการณ์พฒั นาย่งิ ข้ึน การคน้ พบประการหน่ึงคือ สสารมืดท่ีหายไปในดารา จกั รของเราไม่อาจเป็ นเพยี งดาวฤกษเ์ ลก็ ๆ ที่จางมากแตเ่ พียงอยา่ งเดียว[29] การ สังเกตการณ์อวกาศหว้ งลึกของฮบั เบิล (Hubble Deep Field: HDF) ซ่ึงเป็นการ ถา่ ยภาพโดยเปิ ดรับแสงเป็นเวลานานในพ้ืนท่ีที่ดูวา่ งเปล่าบนทอ้ งฟ้า ไดเ้ ผยให้ เห็นวา่ มีดาราจกั รอื่นอีกราว 125,000 ลา้ นแห่งในเอกภพแห่งน้ี[30] เทคโนโลยที ี่ กา้ วหนา้ ข้ึนในการตรวจจบั ภาพสเปกตรัมซ่ึงมองไมเ่ ห็นดว้ ยตาเปล่า (กลอ้ ง โทรทรรศน์วทิ ยุ กลอ้ งอินฟราเรด และกลอ้ งโทรทรรศนร์ ังสีเอกซ์) ช่วยใหเ้ รา สามารถตรวจพบดาราจกั รอ่ืน ๆ ท่ีกลอ้ งฮบั เบิลตรวจไม่พบ โดยเฉพาะอยา่ งยงิ่ การสารวจดาราจกั รในเขตบดบงั (ส่วนที่ถูกบดบงั โดยทางชา้ งเผอื ก) ทาใหม้ ีการ คน้ พบดาราจกั รใหม่ไดบ้ า้ ง

ชนิดและสัณฐานของดาราจกั ร ดาราจกั รชนิดต่างๆ ตามการจาแนกของฮบั เบิล E หมายถึงดาราจกั รรี (elliptical) S หมายถึงดาราจกั รชนิดกน้ หอย (spiral) และ SB คือ ชนิดกน้ หอยมีคาน (barred-spiral) ดาราจกั รแบ่งออกไดเ้ ป็นสามชนิดใหญ่ ๆ คือ แบบรี แบบกน้ หอย และแบบ ไม่แน่นอน นอกจากน้ียงั มีความแตกตา่ งในรายละเอียดตามลกั ษณะปรากฏ ดงั ที่ พบไดใ้ นลาดบั ของฮบั เบิล ท้งั น้ี ลาดบั ของฮบั เบิลไดแ้ ยกแยะประเภทของดารา จกั รตามลกั ษณะภายนอกท่ีมองเห็น ดงั น้นั จึงอาจมีลกั ษณะเฉพาะบางอยา่ งของ ดาราจกั รที่ถกู ละเลยไป เช่น อตั ราการก่อกาเนิดของดาวฤกษ์ (ในดาราจกั รชนิด ดาวกระจาย) หรือกิจกรรมที่เกิดข้ึนท่ีแกนกลาง (ในดาราจกั รกมั มนั ต)์ เป็นตน้ ดาราจักรรี ตามระบบการจาแนกของฮบั เบิล ดาราจกั รรีถกู แบ่งตามความรีของดาราจกั ร เร่ิมต้งั แต่ E0 ซ่ึงเป็นดาราจกั รท่ีมีลกั ษณะเกือบกลม ไปจนถึง E7 ที่เรียวยาวมาก ดาราจกั รเหล่าน้ีมีลกั ษณะพ้ืนฐานเป็นรูปทรงรี ทาใหเ้ ห็นมนั มีรูปร่างเป็นทรงรีได้

ไม่วา่ จะเปล่ียนมุมมองไปในทางใด ลกั ษณะท่ีปรากฏแสดงให้เห็นวา่ มีโครงสร้าง เพยี งเลก็ นอ้ ย และไม่ค่อยมีสสารระหวา่ งดาว ทาใหด้ าราจกั รเหล่าน้ีมีกระจุกดาว เปิ ดค่อนขา้ งนอ้ ย อตั ราการเกิดดาวฤกษใ์ หมก่ ็ต่าดว้ ย ดาราจกั รชนิดน้ีมกั มีดาว ฤกษท์ ่ีอายมุ ากเป็นสมาชิก พบดาวววิ ฒั น์ไดร้ อบศูนยก์ ลางดาราจกั รในทุกทิศทาง ในแง่น้ีมนั จึงคลา้ ยคลึงกบั กระจุกดาวทรงกลมซ่ึงเลก็ กวา่ มาก[32] ดาราจกั รที่ใหญท่ ่ีสุดเป็นดาราจกั รรี เชื่อกนั วา่ ดาราจกั รรีหลายแห่งก่อตวั ข้ึน จากอนั ตรกิริยาระหว่างดาราจกั ร ส่งผลทาใหเ้ กิดการชนกนั แลว้ รวมตวั เขา้ ดว้ ยกนั มนั อาจขยายตวั ข้ึนจนมีขนาดมหึมา (เม่ือเทียบกบั ดาราจกั รชนิดกน้ หอย) และ ดาราจกั รรีขนาดยกั ษม์ กั พบอยใู่ กลก้ บั แกนกลางของกระจุกดาราจกั รขนาด ใหญ[่ 33] ดาราจกั รชนิดดาวกระจายเป็ นผลพวงจากการชนกนั ของดาราจกั รซ่ึง สามารถก่อใหเ้ กิดดาราจกั รรีได้ ดาราจกั รชนิดก้นหอย ดาราจกั รหมวกปี ก ดาราจกั รชนิดกน้ หอยไมม่ ีคาน ภาพถ่ายจากกลอ้ งโทรทรรศน์ อวกาศฮบั เบิล

ดาราจกั ร NGC 1300 ตวั อยา่ งของดาราจกั รชนิดกน้ หอยมีคาน ภาพถ่าย จากกลอ้ งโทรทรรศนอ์ วกาศฮบั เบิล ดาราจกั รชนิดกน้ หอยประกอบดว้ ยแถบจานหมุนของดาวฤกษแ์ ละสสาร ระหวา่ งดาว มีดุมโป่ งนูนบริเวณก่ึงกลางซ่ึงประกอบดว้ ยดาวฤกษเ์ ก่าแก่ ถดั จาก ดุมตรงกลางเป็นแขนสวา่ งทอดออกไปสู่ดา้ นนนอก ตามระบบการจาแนกดารา จกั รของฮบั เบิล ดาราจกั รชนิดกน้ หอยอยใู่ นประเภท S ตามดว้ ยอกั ษร (a, b หรือ c) ซ่ึงใชบ้ อกระดบั ความแน่นของแขนดาราจกั รและขนาดของดุมท่ี ศูนยก์ ลาง ดาราจกั รแบบ Sa จะมีแขนที่บีบแน่น ไม่คอ่ ยเห็นเป็นแขนชดั เจนนกั และมีดุมค่อนขา้ งใหญ่ ในทางตรงขา้ ม ดาราจกั รแบบ Sc จะมีแขนที่กวา้ ง เห็น เป็นแขนชดั เจน และมีดุมที่คอ่ นขา้ งเลก็ [34] แขนของดาราจกั รชนิดกน้ หอยมีลกั ษณะคลา้ ยคลึงกบั กน้ หอยลอการิทึม ซ่ึง เป็นรูปแบบที่สามารถแสดงใหเ้ ห็นในทางทฤษฎีวา่ เกิดจากความปั่นป่ วนภายใน ดาวฤกษต์ า่ ง ๆ ท่ีหมุนวนไปในทางเดียวกนั แขนเคล่ือนที่ไปรอบศูนยก์ ลาง เช่นเดียวกบั ดาวฤกษ์ แต่มนั เคล่ือนไปดว้ ยความเร็วเชิงมมุ คงที่ หมายความวา่ บรรดาดาวฤกษท์ ้งั หลายจะเคล่ือนเขา้ และออกจากแขน โดยที่ดาวฤกษใ์ กลแ้ กน ดาราจกั รโคจรเร็วกวา่ แขน ส่วนดาวฤกษร์ อบนอกจะโคจรชา้ กวา่ แขน เชื่อกนั วา่ แขนกน้ หอยเป็นส่วนท่ีมีความหนาแน่นของสสารสูง หรือเป็น \"คล่ืนความ

หนาแน่น\" เมื่อดาวฤกษเ์ คล่ือนผา่ นแขน ความเร็วของระบบดาวแต่ละระบบจะ เปล่ียนแปลงไปตามแรงโนม้ ถ่วงของส่วนท่ีมีความหนาแน่นสูงกวา่ (ความเร็วจะ กลบั คืนเป็นปกติหลงั จากดาวฤกษเ์ คลื่อนออกไปยงั อีกดา้ นหน่ึงของแขน) ปรากฏการณ์น้ีคลา้ ยคลึงกบั \"คลื่น\" ในการเคล่ือนท่ีของรถยนตบ์ นถนนท่ีติดขดั เราสามารถมองเห็นแขนดาราจกั รไดเ้ น่ืองจากความหนาแน่นของสสารสนบั สนุน ใหเ้ กิดก่อตวั ของดาวฤกษ์ ดงั น้นั ภายในแขนจึงมีดาวฤกษท์ ่ีสว่างและอายนุ อ้ ยเป็น จานวนมาก ดาราจกั รชนิดกน้ หอยส่วนใหญม่ กั มีแถบของดาวฤกษ์ ลกั ษณะเหมือนคาน ขยายออกไปจากแกนกลางท้งั สองดา้ น คานดงั กลา่ วไปบรรจบกบั โครงสร้างแขน กน้ หอยของดาราจกั ร[35] ตามการจาแนกฮบั เบิล ดาราจกั รแบบน้ีจดั เป็น ประเภท SB ตามดว้ ยตวั อกั ษรเลก็ (a, b หรือ c) ซ่ึงใชร้ ะบุรูปแบบของแขนกน้ หอย (ทานองเดียวกบั การจาแนกประเภทในดาราจกั รชนิดกน้ หอยทว่ั ไป) เช่ือวา่ คานของดาราจกั รเป็นเพียงโครงสร้างชว่ั คราวซ่ึงอาจเกิดจากคลื่นความหนาแน่น ที่แผอ่ อกมาจากแกนกลาง หรืออาจเกิดจากอนั ตรกิริยากบั ดาราจกั รอื่น[36] ดารา จกั รชนิดกน้ หอยมีคานส่วนมากมีพลงั อนั อาจเป็นผลจากการท่ีแก๊สไหลผา่ นแขน กน้ หอยเขา้ ไปสู่แกนกลางของดาราจกั ร[37] ดาราจกั รของเราเป็นดาราจกั รขนาดใหญ่ จดั อยใู่ นชนิดกน้ หอยมีคาน[38] มี เสน้ ผา่ นศูนยก์ ลางราว 30 กิโลพาร์เซก และหนาประมาณ 1 กิโลพาร์เซก มีดาว ฤกษอ์ ยปู่ ระมาณ 200,000 ลา้ นดวง[39] และมีมวลรวมประมาณ 600,000 ลา้ นเทา่ ของมวลดวงอาทิตย์

สันณฐานอื่น ๆ Hoag's Object ตวั อยา่ งของดาราจกั รชนิดวงแหวน ภาพถ่ายจากกลอ้ งโทรทรรศน์ อวกาศฮบั เบิล ดาราจกั รแปลก (peculiar galaxy) คือการก่อตวั ของดาราจกั รท่ีมีลกั ษณะ ผิดปกติอนั เนื่องมาจากอนั ตรกิริยากบั ดาราจกั รอ่ืน ตวั อยา่ งเช่น ดาราจกั รชนิดวง แหวน ซ่ึงมีโครงสร้างของดาวฤกษแ์ ละสสารระหวา่ งดาวเรียงกนั เป็นรูปคลา้ ยวง แหวนอยรู่ อบแกนกลาง เช่ือวา่ ดาราจกั รชนิดวงแหวนเกิดข้ึนจากการท่ีดาราจกั ร ขนาดเล็กเคล่ือนที่ผา่ นแกนกลางของดาราจกั รชนิดกน้ หอย[41] เหตุการณ์น้ีอาจเกิด ข้ึนกบั ดาราจกั รแอนดรอเมดากไ็ ด้ เพราะเมื่อสารวจในยา่ นอินฟราเรด พบวา่ มี โครงสร้างคลา้ ยวงแหวนหลายช้นั อยรู่ อบดาราจกั ร[42] ดาราจกั รชนิดลกู สะบา้ (lenticular galaxy) เป็นดาราจกั รท่ีมีรูปร่างก่ึง ๆ ระหวา่ งดาราจกั รรีกบั ชนิดกน้ หอย ในการจาแนกฮบั เบิล ดาราจกั รชนิดลูกสะบา้ ถูกจดั ใหอ้ ยใู่ นประเภท S0 มีแขนกน้ หอยจาง ๆ ท่ีไมช่ ดั เจน และมีดาวฤกษ์ รวมตวั กนั เป็ นทรงรีดว้ ย[43] (ดาราจกั รชนิดลกู สะบา้ มีคาน จดั เป็นดาราจกั ร ประเภท SB0)

ดาราจกั ร NGC 5866 ตวั อยา่ งดาราจกั รชนิดลูกสะบา้ ภาพถ่ายจากกลอ้ ง โทรทรรศน์อวกาศฮบั เบิล นอกเหนือจากการจาแนกประเภทของดาราจกั รตามที่บรรยายไวข้ า้ งตน้ แลว้ ยงั มีดาราจกั รอีกจานวนหน่ึงท่ีไม่สามารถจาแนกไดว้ า่ มีสณั ฐานรีหรือเป็นชนิด กน้ หอย จึงจาแนกดาราจกั รเหลา่ น้ีเป็น \"ดาราจกั รไร้รูปแบบ\" ดาราจกั รประเภท Irr-I มีโครงสร้างใหเ้ ห็นบา้ ง แต่ยงั ไมช่ ดั เจนพอท่ีจะจาแนกไดต้ ามระบบของ ฮบั เบิล ส่วนดาราจกั รประเภท Irr-II น้นั ไม่ปรากฏโครงสร้างใด ๆ เลยเม่ือเทียบ กบั การจาแนกฮบั เบิล และเป็นดาราจกั รที่กาลงั ถูกรบกวนหรือถูกทาลายดว้ ยแรง โนม้ ถ่วง[44] ตวั อยา่ งของดาราจกั ร (แคระ) ชนิดไร้รูปแบบที่อยใู่ กลเ้ รา ไดแ้ ก่ เมฆแมเจลแลน

ดาราจกั รแคระ ดูบทความหลักท่ี: ดาราจักรแคระ แมด้ าราจกั รท่ีโดดเด่นสะดุดตาและเป็นที่รู้จกั คือดาราจกั รรีและดาราจกั ร ชนิดกน้ หอย แต่ดาราจกั รส่วนมากในเอกภพเป็นดาราจกั รแคระ ดาราจกั รขนาด เลก็ เหลา่ น้ีมีขนาดเพียงราวหน่ึงในร้อยส่วนของทางชา้ งเผอื กเทา่ น้นั ดาราจกั ร แคระประกอบดว้ ยดาวฤกษเ์ พียงไมก่ ี่พนั ลา้ นดวง ยงั มีดาราจกั รขนาดจ๋ิวอีกหลาย แห่งที่เพงิ่ คน้ พบเม่ือเร็ว ๆ น้ี โดยมีขนาดราว 100 พาร์เซกเท่าน้นั [45] ดาราจกั รแคระหลายดาราจกั รอาจโคจรรอบดาราจกั รอ่ืนท่ีมีขนาดใหญ่ กวา่ ดาราจกั รทางชา้ งเผือกเองมีดาราจกั รขนาดเล็กโคจรอยรู่ อบ ๆ อยา่ งนอ้ ยหน่ึง โหล จากจานวนท้งั หมดท่ีคาดวา่ มีอยรู่ าว 300-500 ดาราจกั รซ่ึงยงั คน้ ไมพ่ บ [46] ดาราจกั รแคระอาจไดร้ ับการจาแนกเป็ นดาราจกั รรี กน้ หอย หรือไร้รูปแบบก็ ได้ แต่ดาราจกั รแคระทรงรีมกั ดูไมค่ อ่ ยเหมือนดาราจกั รรีขนาดใหญ่ มนั จึงมกั ถกู เรียกวา่ ดาราจกั รแคระคลา้ ยทรงกลม (dwarf spheroidal galaxies)

ดาวกระจาย M82 ตน้ แบบด้งั เดิมของดาราจกั รชนิดดาวกระจาย ภาพถ่ายจากกลอ้ งโทรทรรศน์ อวกาศฮบั เบิล ดาวฤกษก์ ่อกาเนิดข้ึนในดาราจกั รไดโ้ ดยการจบั กลุ่มกนั ของแก๊สเยน็ ท่ี รวมตวั เป็นเมฆโมเลกลุ ขนาดยกั ษ์ บางดาราจกั รมีการก่อเกิดดาวฤกษใ์ หม่ใน อตั ราสูงมากที่เรียกว่า \"ดาวกระจาย (starburst)\" หากมนั ยงั คงสภาพเช่นน้นั มนั จะ ใชแ้ ก๊สท่ีมีอยหู่ มดไปภายในเวลานอ้ ยกว่าช่วงชีวิตของดาราจกั ร ดงั น้นั ช่วงที่เกิด ดาวกระจายจึงมกั ใชเ้ วลานานเพยี งประมาณสิบลา้ นปี ซ่ึงนบั วา่ ส้ันมากเมื่อเทียบ กบั อายขุ องดาราจกั ร ดาราจกั รชนิดดาวกระจายสามารถพบไดเ้ ป็นปกติในยคุ แรก ๆ ของเอกภพ[49] ปัจจุบนั ยงั คงมีสภาวะดงั กล่าวอยู่ คิดเป็นสดั ส่วนราว 15% ของ อตั ราการผลิตดาวท้งั หมด[50] ดาราจกั รชนิดดาวกระจายประกอบไปดว้ ยฝ่ นุ แกส๊ ที่รวมกนั อยหู่ นาแน่น เกิดดาวฤกษใ์ หมจ่ านวนมาก รวมไปถึงดาวฤกษม์ วลสูงที่ทาให้เมฆหมอกของ แก๊สที่อยโู่ ดยรอบแตกตวั เป็นไอออนจนก่อตวั เป็นบริเวณเอช 2 (H II region)[51] ดาวฤกษม์ วลสูงเหล่าน้ียงั อาจระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา ทาใหเ้ กิดซาก

ซูเปอร์โนวาที่แผข่ ยายออกไปจนทาอนั ตรกิริยาตอ่ แกส๊ รอบ ๆ การก่อเกิดดาว เช่นน้ีจุดชนวนทาใหเ้ กิดปฏิกิริยาลูกโซ่ มีการก่อกาเนิดดาวใหม่จานวนมากทว่ั ไป หมดท้งั กลุ่มแกส๊ เม่ือแกส๊ ถูกนาไปใชห้ รือกระจายออกไปจนเกือบหมด การก่อ เกิดดาวจึงยตุ ิลง[49] ปรากฏการณ์ดาวกระจายมกั เกี่ยวขอ้ งกบั การรวมตวั กนั หรืออนั ตรกิริยา ระหวา่ งดาราจกั ร M82 เป็นตวั อยา่ งตน้ แบบของปรากฏการณ์น้ี ซ่ึงมนั ไดเ้ คลื่อน เขา้ ใกลด้ าราจกั ร M81 ท่ีมีขนาดใหญ่กวา่ เรามกั พบบริเวณที่มีการก่อเกิดดาวใหม่ ในดาราจกั รไร้รูปแบบอีกดว้ ย