ทางช้างเผือกกับกาแล็กซีทางช้างเลือก

คงได้ยินผ่านหูกันมาบ้างกับคำว่า "ทางช้างเผือก" แต่เชื่อว่าหลายคนอาจจะยังไม่รู้ด้วยซ้ำว่า "ทางช้างเผือก" คืออะไร และตั้งอยู่ส่วนไหนในระบบจักรวาล ซึ่งวันนี้ คมชัดลึกออนไลน์ จะพาไปทำความรู้จัก "ทางช้างเผือก" ในหลายๆ เรื่องราวที่คุณอาจไม่เคยรู้มาก่อน

1. “ทางช้างเผือก” กาแล็กซีที่เป็นบ้านของเรา

 

• กาแล็กซีทางช้างเผือก คือ กาแล็กซีที่ระบบสุริยะของเราอาศัยอยู่ จัดเป็นกาแล็กซีประเภทกังหันมีคาน (Barred Spiral Galaxy) ประกอบไปด้วยดาวฤกษ์สมาชิกกว่า 200,000 ล้านดวง มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100,000 ปีแสง ดาวฤกษ์และวัตถุต่าง ๆ ส่วนใหญ่จะกระจายตัวตามระนาบของกาแล็กซี มีความหนาเฉลี่ยประมาณ 2,000 ปีแสง

 

2. ดวงอาทิตย์กำลังโคจรรอบใจกลางทางช้างเผือกด้วยอัตราเร็ว 282,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

 

• ระบบสุริยะของเราที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง พร้อมกับดาวเคราะห์และวัตถุขนาดเล็กอื่น ๆ กำลังเคลื่อนที่โคจรรอบศูนย์กลางทางช้างเผือกด้วยอัตราเร็ว 282,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และจะใช้เวลาโคจรรอบทางช้างเผือกครบหนึ่งรอบ ประมาณ 230 ล้านปี

 

3. เราอยู่ใน "ทางช้างเผือก" แล้วเรามองเห็นทางช้างเผือกได้อย่างไร ?

• นั่นเป็นเพราะว่า ระบบสุริยะของเราอยู่บริเวณแขนของทางช้างเผือก ห่างออกมาจากใจกลางกาแล็กซีประมาณ 25,800 ปีแสง เราจึงสามารถมองออกไปเห็นส่วนต่าง ๆ ภายในกาแล็กซีของเราได้ และเป็นมุมมองจากด้านข้างของทางช้างเผือก ปรากฏเป็นแนวยาวพาดผ่านบนท้องฟ้าจากทิศเหนือจรดทิศใต้ โดยบริเวณที่มีดาวฤกษ์หนาแน่นมากที่สุดจะเป็นบริเวณใกล้กับใจกลางทางช้างเผือกนั่นเอง

 

4. ดาวทุกดวงที่เห็นบนท้องฟ้า อยู่ในทางช้างเผือกทั้งหมด

• ท้องฟ้าตอนกลางคืนนั้น นอกจากจะเต็มไปด้วยดาวฤกษ์ที่เรียงตัวกันเป็นกลุ่มดาวต่าง ๆ แล้ว ยังมีวัตถุในห้วงอวกาศลึกที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าด้วย เช่น กาแล็กซีแอนโดรเมดา (Andromeda Galaxy) เป็นกาแล็กซีขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้เรามากที่สุด เราสามารถมองเห็นกาแล็กซีนี้ได้ด้วยตาเปล่าหากท้องฟ้ามืดมิดมากพอ แต่จะมองเห็นเป็นแค่ฝ้าจางๆ บนท้องฟ้าเพียงเท่านั้น เราไม่สามารถมองเห็นดาวฤกษ์เดี่ยวๆ ภายในกาแล็กซีแอนโดรเมดาได้เลย ดังนั้น จึงเป็นไปไม่ได้เลยที่เราจะมองเห็นดาวฤกษ์ดวงอื่นนอกทางช้างเผือกได้ ดาวทุกดวงที่เรามองเห็นบนท้องฟ้าตอนกลางคืน จึงเป็นดาวที่อยู่ภายในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราทั้งสิ้น

 

*  กาแล็กซีแอนโดรเมดา (Andromeda Galaxy) อยู่ห่างออกไปจากโลก 2.5 ล้านปีแสง จัดเป็นวัตถุที่ไกลที่สุดที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

 

5. "ใจกลางทางช้างเผือก" ตำแหน่งที่ท้องฟ้างดงามอลังการที่สุด

 

• "ทางช้างเผือก" ที่เรามองเห็นบนท้องฟ้า จะมีลักษณะเป็นแนวยาวพาดผ่านจากทิศเหนือจรดทิศใต้ แต่ละตำแหน่งจะมีดาวฤกษ์กระจายตัวหนาแน่นไม่เท่ากัน โดยที่ใจกลางทางช้างเผือกจะมีดาวฤกษ์และวัตถุท้องฟ้าอยู่หนาแน่นมากที่สุด อยู่ระหว่างกลุ่มดาวแมงป่องและกลุ่มดาวคนยิงธนู สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าเป็นแนวเมฆสว่างสลับกับแนวทึบแสงที่เป็นกลุ่มฝุ่นหนาทึบภายในทางช้างเผือก หากใช้กล้องสองตาส่องกราดบริเวณนี้ จะเห็นดาวฤกษ์ระยิบระยับราวกับเม็ดทราย อีกทั้งยังมีวัตถุในห้วงอวกาศลึกอยู่หนาแน่น เช่น เนบิวลา และกระจุกดาวต่างๆ  

 

6. ภายใต้ความงดงาม มี "หลุมดำยักษ์" ซ่อนอยู่ที่ใจกลางทางช้างเผือก

 

• ที่บริเวณใจกลางทางช้างเผือก มีดาวฤกษ์กำลังเคลื่อนที่โคจรรอบอะไรบางอย่างที่ไม่สามารถมองเห็นได้ในช่วงคลื่นที่ตามองเห็น นักดาราศาสตร์เก็บข้อมูลดาวฤกษ์เหล่านี้เป็นเวลากว่า 10 ปี และพบว่า วัตถุที่ดาวฤกษ์กำลังโคจรรอบนั้น มีมวลเท่ากับ 4 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ ! แต่มีขนาดเล็กเพียงเท่ากับระบบสุริยะของเราเท่านั้น ! นี่เป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่บ่งบอกว่า มีหลุมดำมวลยวดยิ่ง (Supermassive Black Hole) อยู่ที่ใจกลางทางช้างเผือกจริง ๆ ซึ่งนักดาราศาสตร์ตั้งชื่อว่า Sagittarius A* (ซาจิทาเรียส เอ สตาร์)

 

 

7. WiFi ที่เราใช้อยู่ทุกวันนี้ เริ่มต้นจากการค้นหาหลุมดำในทางช้างเผือก

 

• ย้อนกลับไปในช่วงคริสต์ทศวรรษที่ 1970 John O’Sullivan วิศวกรชาวออสเตรเลีย ทำงานร่วมกับนักดาราศาสตร์เพื่อค้นหาหลุมดำขนาดเล็กตามที่ Stephen Hawking นักฟิสิกส์ชื่อดังชาวอังกฤษเคยทำนายไว้ ซึ่งยากที่จะตรวจจับได้ John O’Sullivan จำเป็นจะต้องพัฒนาเทคนิคการประมวลผลข้อมูลใหม่ให้สามารถแยกข้อมูลคลื่นวิทยุของหลุมดำ ออกจากคลื่นวิทยุพื้นหลังที่ไม่ต้องการ

 

สุดท้ายแล้ว แม้เขาและทีมจะไม่ได้ค้นพบหลุมดำขนาดเล็กตามที่คาดหวังไว้ แต่วิธีการประมวลผลข้อมูลที่คิดค้นขึ้นใหม่นี้ กลายมาเป็นเครื่องมือสำคัญที่ John O’Sullivan ใช้ในการแก้ปัญหาสัญญาณเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์แบบไร้สาย ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญและจุดเริ่มต้นของเทคโนโลยี WiFi ที่เราใช้กันอยู่ทุกวันนี้ และเทคโนโลยีนี้ก็ได้สร้างรายได้เข้าสู่ประเทศออสเตรเลียหลายล้านดอลลาร์เลยทีเดียว

1. เพราะเหตุใด นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่จึงเห็นด้วยกับทฤษฎีบิกแบง ที่ใช้อธิบายกำเนิดเอกภพ
ตอบ   ทฤษฎีบิกแบงมีหลักฐานหรือปรากฏการณ์ที่สนับสนุนอยู่ 2 อย่าง
          1) การขยายตัวของเอกภพ
          2) อุณหภูมิพื้นหลังของเอกภพ ปัจจุบันลดลงเหลือ 2 - 73 เคลวิน
        จากหลักฐานทั้ง 2 ข้อ จึงทำให้นักดาราศาสตร์เห็นด้วยกับทฤษฎีบิกแบง

2. ธาตุอะไรมีมากที่สุดในเอกภพ
ตอบ   ธาตุที่มีมากที่สุดในเอกภพคือ ธาตุไฮโดรเจน

3. เอกภพประกอบด้วยระบบอะไรบ้าง
 ตอบ   เอกภพประกอบด้วยระบบสุริยะและระบบกาแล็กซี

4. เอกภพเมื่ออายุประมาณ 300,000 ปี มีธาตุอะไรบ้างเป็นองค์ประกอบสำคัญ
ตอบ   ธาตุไฮโดรเจน และธาตุฮีเลียม
 
5. หลักฐานใดที่แสดงว่าเอกภพกำลังขยายตัวอยู่ในปัจจุบัน
ตอบ   ค.ศ. 1920 เอ็ดวิน ฮับเบิล ได้ใช้ข้อมูลจากการสังเกตกาแล็กซีต่างๆ จำนวนมากพบว่ากาแล็กซี
          เหล่านั้นเกิดปรากฏการณ์เลื่อนทางแดงของเส้นสเปกตรัม จากความรู้ทางฟิสิกส์พื้นฐานของนัก
          วิทยาศาสตร์ทราบดีว่า เมื่อพบปรากฏการณ์เลื่อนทางแดงของวัตถุท้องฟ้าใด แสดงว่าวัตถุนั้นกำลัง
          เคลื่อนที่ถอยหางออกจากผู้สังเกตบนโลก

6. กฎฮับเบิลมีว่าอย่างไร
ตอบ
               =    H0d
               =    ความเร็วในการถอยห่างของกาแล็กซี
              H0  =   ค่าคงที่ของฮับเบิล
                    =   71 km/s/Mpc
                 d = ระยะทางถึงกาแล็กซี

7. ถ้าค่าแล้วเอกภพจะมีอายุและรัศมีประมาณเท่าใด
 ตอบ   ประมาณ 13,000 ล้านปี

8. คลื่นไมโครเวฟพื้นหลังจากอวกาศสนับสนุนทฤษฎีบิกแบงอย่างไร
ตอบ   เพราะเป็นคลื่นไมโครเวฟที่หลงเหลืออยู่หลังจากการระเบิดออกของวัตถุความร้อน  
           มหาศาล (ช่วง Big-Bang) หากไม่มี Big-Bang ก็จะไม่ตรวจพบคลื่นนี้ แต่บังเอิญตรวจพบ
           (บังเอิญพบโดยนักวิทยาศาสตร์สมัครเล่น) จึงกล่าวได้ว่า เมื่อนานมาแล้ว เกิด Big-Bang
           ให้เอกภพกำเนิดขึ้นมา

9. กาแล็กซีคืออะไร และมีกี่ประเภท อะไรบ้าง
ตอบ กาแลคซี (Galaxy) ซึ่งประกอบด้วย ดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ อุกกาบาต ฝุ่นผงและ แก็สในอวกาศ
        กาแลคซีเมื่อแบ่งโดยใช้รูปร่างเป็นเกณฑ์แบ่งออก 4 ประเภท คือ
        1. กาแล็กซี่รูปวงกลมรี
        2. กาแล็กซีรูปก้นหอย
        3. กาแล็กซีรูปก้นหอยคาน
        4. กาแล็กซีไร้รูปร่าง

10. กาแล็กซีทางช้างเผือกมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100,000 ปีแสง คิดเป็นระยะทางกี่กิโลเมตร
ตอบ   1 ปีแสง คิดเป็นระยะทางประมาณ        =  9.5 × 10^12                กิโลเมตร
           10^5 ปีแสง คิดเป็นระยะทางประมาณ  =  9.5 × 10^12 × 10^ 5    กิโลเมตร
ดังนั้น คิดเป็นระยะทาง                                      = 9.5 × 10^17                    กิโลเมตร

11.ทางช้างเผือกกับกาแล็กซีทางช้างเผือก เหมือนกันหรือต่างกันอย่างไร
ตอบ ทางช้างเผือก เกิดจากดาวฤกษ์หลายหมื่นล้านดวงที่มาอยู่รวมกัน เห็นเป็นแนวฝ้าขาวจางๆ
         ขนาดกว้างประมาณ 15๐ พาดผ่านเป็นทางยาวรอบท้องฟ้า
         กาแล็กซี ทางช้างเผือก ประกอบด้วยดาวฤกษ์ 200,000 ล้านดวงและเมฆฝุ่นกับแก๊ส
         ที่เรียกว่า เนบิวลา รวมทั้งระบบสุริยะ ทางช้างเผือกเป็นส่วนหนึ่งของกาแล็กซี
         ทางช้างเผือก
 
12.กาแล็กซีแมกเจลแลนใหญ่แตกต่างจากกาแล็กซีแอนโครเมดาอย่างไรบ้าง
ตอบ   - กาแล็กซีแมกเจลแลนใหญ่ จะโคจรรอบทางช้างเผือกที่ระยะห่างประมาณ 200,000 ปีแสง เป็น
          กาแล็กซีแบบไร้รูปทรงหรือมีรูปร่างไม่แน่นอน มีความสว่างมากจนสามารถมองเห็นได้คล้ายกับ
          ก้อนเมฆในยามค่ำคืน อยู่ใกล้ขอบฟ้าทิศใต้ เป็นกาแล็กซีที่อยู่ใกล้เราที่สุด  
          - กาแล็กซีแอนโดรเมดา มองเห็นอยู่ในบริเวณท้องฟ้าทางเหนือ มีรูปร่างแบบกังหัน เหมือน        
          กาแล็กซีทางช้างเผือก กาแล็กซีแอนโดรเมดาอยู่ห่างจากกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราไกล
          ประมาณ 2 ล้านปีแสง มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า M31 หรือ NGC 224