จักรวาล ของเรา มีต้นกำเนิด-เกิดขึ้นได้อย่างไร - National Geographic Thailand

จักรวาล ของเรา มีต้นกำเนิด-เกิดขึ้นได้อย่างไร

ทฤษฎีบิกแบงหรือทฤษฎีกำเนิดเอกภพ จักรวาล ว่าด้วยการระเบิดครั้งใหญ่ถือเป็นแนวคิดที่ได้รับการยอมรับมากที่สุด และยังไม่มีทฤษฎีใดเทียบเคียงได้

สิ่งที่อธิบายถึงการกำเนิดเอกภพ จักรวาล ได้ดีที่สุดคือทฤษฎีปรากฏการณ์ที่เรียกว่าบิกแบง (Big Bang) ทฤษฎีนี้เกิดจากการสังเกตว่ากาแล็กซีต่างๆ เคลื่อนตัวออกห่างจากกาแล็กซีทางช้างเผือกหรือที่ตั้งของโลกอยู่ทุกขณะ โดยเคลื่อนที่ไปทุกทิศทุกทางด้วยความเร็วราวกับแรงดันของระเบิดที่สร้างเอกภพขึ้นมามีผลต่อกาแล็กซีเหล่านั้นอยู่

ฌอร์ฌ เลอแม็ทร์ (Georges Lemaitre) บาทหลวงชาวเบลเยียม เป็นผู้เสนอทฤษฎีนี้ครั้งแรกในช่วงปี 1920 ใจความสำคัญของทฤษฎีบิกแบงคือเอกภพมีจุดกำเนิดมาจากอะตอมต้นกำเนิดเพียงอะตอมเดียว และมีการสนับสนุนแนวคิดนี้จากการสังเกตการณ์ของเอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) ว่าด้วยลักษณะการเคลื่อนที่ของกาแล็กซี นอกจากการสังเกตการณ์ของฮับเบิลจะมีส่วนทำให้ทฤษฎีของเลอแม็ทร์สมบูรณ์แล้ว ลักษณะการเคลื่อนที่ของกาแล็กซียังเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้อาร์โน เพนเซียส (Arno Penzias) และโรเบิร์ต วิลสัน (Robert Wilson) นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันค้นพบรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของอวกาศ (Cosmic Microwave Background Radiation) หรืออีกชื่อหนึ่งคือเสียงสะท้อนจากปรากฏการณ์บิกแบง (Echoes of the Big Bang) ในช่วงปี 1960

การตั้งชื่อวัตถุนี้ว่า “กาแล็กซีทานตะวัน” ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ เพราะเมื่อมองผ่านกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลแล้วแขนกังหันทั้งสองของกาแล็กซีทานตะวันหรือ Messier 63 นั้นมีรูปแบบคล้ายกับดอกย่อยวงในของดอกทานตะวัน
ภาพโดย NASA GODDARD

ต่อมา การศึกษาอื่น ๆ ที่ตามมาก็ช่วยไขข้อกระจ่างเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายหลังการระเบิดครั้งใหญ่ โดยสามารถอธิบายจากทฤษฎีที่ตั้งขึ้นได้ดังนี้

ในช่วง 10-43 วินาทีแรกของการระเบิดนั้น เอกภพยังมีขนาดเล็กและหนาแน่นมาก คาดว่าเล็กกว่าอะตอมต้นกำเนิดถึงหนึ่งล้านล้านล้านล้าน (1024) เท่า ซึ่งในอดีตนักวิทยาศาสตร์ต่างคาดว่าอันตรกิริยาหรือแรงพื้นฐานในธรรมชาติทั้งสี่ (The Four Fundamental Forces of Nature) ซึ่งประกอบไปด้วยแรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม และแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อนจะถูกรวมเข้าเป็นแรงชนิดเดียวกันขณะที่เอกภพอยู่ในสภาวะที่พลังงานและอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ในปัจจุนี้ยังไม่มีทฤษฎีใดที่สามารถหาคำตอบได้ว่าแรงซึ่งรวมเป็นหนึ่งเดียวดังกล่าวจะทำงานอย่างไร และเพื่อที่จะพิสูจน์ข้อสันนิษฐานนี้ เราจำเป็นจะต้องทราบว่าแรงโน้มถ่วงทำงานอย่างไรในอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอมให้ได้ก่อน ซึ่ง ณ ปัจจุบันนี้ยังไม่มีใครสามารถหาคำตอบได้

อีกหนึ่งทฤษฎีที่นักวิทยาศาสตร์คาดไว้คือสสารที่เกิดขึ้นจำนวนมหาศาลจะทำให้บรรดาอนุภาคตั้งต้นของเอกภพรวมตัวเข้าหากันและมีอุณหภูมิใกล้เคียงกัน จากนั้นภายในเวลาไม่ถึงเสี้ยววินาที สสารและพลังงานทั้งหมดจะขยายตัวออกไปรอบ ๆ โดยเกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยจากความผันผวนของอนุภาคควอนตัม การขยายตัวอย่างรวดเร็วจากการระเบิดนี้เรียกอีกอย่างว่าการพองตัวของเอกภพ (Inflation) ซึ่งปรากฏการณ์นี้อาจสามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดภายในเอกภพของเราจึงมีอุณหภูมิที่เสมอกันและมีการกระจายตัวของสสารที่สม่ำเสมอกันเช่นนี้

ดาวซีตาในกลุ่มดาวคนแบกงู (Zeta Ophiuchi) ขนาดมหึมานี้เป็นดาวอายุน้อยขนาดใหญ่ซึ่งมีอุณหภูมิสูงมาก และดาวดวงนี้อยู่ห่างจากโลกประมาณ 370 ล้านปีแสง โดยภาพอินฟาเรดของดาวซีตาถูกถ่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ ภาพโดย NASA, JPL-CALTECH

หลังการพองตัว เอกภพยังคงขยายตัวต่อไปเรื่อย ๆ ทว่ามีอัตราการขยายตัวที่ต่ำลงมาก ซึ่ง ณ ปัจจุบันนี้ยังไม่มีข้อสรุปที่แน่ชัดว่าสิ่งใดกันแน่ที่มีผลต่อการพองตัวของเอกภพ

ภายหลังการพองตัวของเอกภพ

เมื่อเวลาผ่านไปจนสสารต่าง ๆ เริ่มเย็นตัวลง อนุภาคหลากชนิดก็ได้ก่อกำเนิดขึ้น และในที่สุดอนุภาคเหล่านั้นก็ได้รวมเข้าเป็นดวงดาวและกาแล็กซีต่าง ๆ ภายในเอกภพของเรา

เมื่อมีอายุได้ 10-9 วินาที อุณหภูมิของเอกภพเริ่มลดลงพอที่จะทำให้แรงพื้นฐานทั้งสี่สามารถแยกตัวออกจากกันและอนุภาคพื้นฐานของเอกภพสามารถก่อตัวขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิที่ลดลงยังคงสูงเกินกว่าที่อนุภาคพื้นฐานเหล่านั้นจะรวมตัวเป็นอนุภาคย่อยชนิดต่าง ๆ ที่พบในทุกวันนี้ได้ และขณะที่เอกภพขยายตัวออกไปควาร์กกลูออน พลาสมา (Quark-gluon Plasma) ซึ่งมี อุณหภูมิสูงกว่า 2 ล้านล้านเคลวินก็ค่อย ๆ เย็นตัวลง ซึ่งในปัจจุบันนี้เครื่องเร่งอนุภาคบางชนิด เช่น Large Hadron Collider ขององค์การวิจัยนิวเคลียร์ยุโรป (CERN) มีพลังงานมากพอที่จะสามารถจำลองพลาสมาดังกล่าวขึ้นมาได้

ภาพโลกสีฟ้าสดใสท่ามกลางทุ่งแห่งดวงดาวซึ่งมีดาวเคราะห์ที่เก่าแก่ที่สุดในกาแล็กซีทางช้างเผือกโคจรอยู่ ดาวเคราะห์ดึกดำบรรพ์นี้มีอายุประมาณ 1,300 ล้านปี ถือว่าเป็นดาวเคราะห์ที่อายุน้อยกว่าอายุโดยประมาณของเอกภพเพียงพันล้านปีเท่านั้น ด้วยเหตุนี้การค้นพบดาวนี้ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลจึงเป็นการพิสูจน์ว่าดาวเคราะห์เริ่มก่อตัวขึ้นหลังการระเบิดครั้งใหญ่ไม่นาน ภาพโดย COURTESY NASA/BRAD HANSEN (UCLA)/HARVEY RICHER (UBC)/STEINN SIGURDSSON (PENN STATE)/INGRID STAIRS (UBC)/STEPHEN THORSETT (UCSC)

รังสีในระยะแรกที่เอกภพก่อตัวขึ้นมีพลังงานสูงมากจนทำให้โฟตอน (Photon) ที่มักจะชนกับอนุภาคอื่น ๆ สามารถสร้างคู่อนุภาคระหว่างสสาร (Matter) และปฏิสสาร (Antimatter) ซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายกับสสารทั่วไป เว้นแต่มีประจุไฟฟ้าขั้วตรงกันข้ามขึ้นได้ ทว่าเมื่อเอกภพเย็นตัวลง โฟตอนกลับมีพลังงานไม่มากพอที่จะสร้างอนุภาคคู่ตรงข้ามได้อีก ด้วยเหตุนี้อนุภาคของสสารและปฏิสสารจำนวนมากจึงจับคู่กันเองและเริ่มทำลายกันอย่างรวดเร็ว หรือที่เรียกว่าการเกิดการประลัย (Annihilation)

อย่างไรก็ตาม ยังมีสสารบางชนิดที่เหลือรอดจากระยะประลัยข้างต้นและได้กลายเป็นสสารต้นกำเนิดของกาแล็กซี  พืชพรรณต่าง ๆ หรือแม้แต่มนุษย์ภายในเอกภพนี้  นอกจากนั้นการดำรงอยู่ของมนุษย์ยังถือเป็นข้อบ่งชี้ว่ากฎแห่งธรรมชาติกระทำต่อสสารและปฏิสสารต่างกันเล็กน้อย ด้วยเหตุนี้เอง บรรดานักวิจัยจึงได้ทำการทดลองขึ้นโดยใช้วิธีสังเกตความไม่สมดุลของสสารและปฏิสสารในเอกภพ (CP Violation) ในขณะที่นักฟิสิกส์ต่างก็พยายามหาคำตอบว่าสสารสามารถอยู่รอดได้อย่างไรในช่วงแรกเริ่มของเอกภพ

ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ GALEX นี้ชี้ให้เห็นความสวยงามของแอนโดรเมดา กาแล็กซีที่ใหญ่ที่สุดในกาแล็กซีท้องถิ่นซึ่งเป็นที่อยู่ของกาแล็กซีทางช้างเผือก ภาพโดย NASA, JPL/ CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY

การก่อตัวของอะตอม

ในช่วงวินาทีแรกของการกำเนิดเอกภพ เมื่ออุณหภูมิลดลงสสารต่าง ๆ ที่หลงเหลืออยู่จะรวมเข้าหากันและเกิดเป็นโปรตอนและนิวตรอน อนุภาคองค์ประกอบของนิวเคลียสที่เราคุ้นเคยกันดี จากนั้นเมื่อผ่านสามนาทีแรกไปโปรตอนและนิวตรอนจะรวมเป็นนิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียม และเมื่อวัดโดยมวลแล้ว สัดส่วนของสสารในระยะแรกเริ่มของเอกภพประกอบไปด้วยอะตอมไฮโดรเจน 75 เปอร์เซ็นต์และอะตอมฮีเลียม 25 เปอร์เซ็นต์ โดยผลการสังเกตการของนักวิทยาศาสตร์ได้ยืนยันว่าปริมาณของอะตอมฮีเลียมนั้นเป็นตัวแปรสำคัญในการศึกษาทฤษฎีบิกแบง

แม้ว่าเอกภพกำเนิดใหม่นี้จะมีอะตอมของนิวเคลียสเกิดขึ้นมากมาย แต่เมื่อพิจารณาอุณหภูมิแล้วยังถือว่าร้อนเกินกว่าที่อิเล็กตรอนจะเข้าไปโคจรรอบ ๆ นิวเคลียสเหล่านั้นเพื่อสร้างอะตอมที่เสถียรขึ้นได้ ในช่วงนั้นสสารต่าง ๆ ในเอกภพยังคงมีลักษณะเป็นหมอกหนาแน่นและเต็มไปด้วยประจุไฟฟ้าซึ่งทำให้แสงแทบจะไม่สามารถเดินทางผ่านได้ ด้วยเหตุนี้จึงต้องใช้เวลากว่า 380,000 ปีเพื่อรอให้อุณหภูมิของเอกภพเย็นลงพอที่นิวเคลียสและอิเล็กตรอนจะสามารถรวมเข้าเป็นอะตอมที่สมบูรณ์ได้ โดยระยะนี้มีชื่อว่าระยะการสูญเสียพลังงานและเกิดการตกกลับของอิเล็กตรอน (Recombination) และเมื่อเอกภพเย็นตัวลงจนถึงจุดหนึ่ง กลุ่มฝุ่นหมอกที่ปกคลุมในตอนแรกก็ค่อย ๆ สลายตัวลงจนในที่สุดโฟตอนหรืออนุภาคของแสงก็สามารถวิ่งผ่านอะตอมได้โดยปราศจากสิ่งกีดขวาง

ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนี้แสดงให้เห็นว่าเนบิวลาในภาพมีลักษณะราวกับกำลังจะหมุนออกจากดาวฤกษ์ ภาพโดย NASA

และในทุกวันนี้ เราก็ยังสามารถเห็นแสงแรกแห่งเอกภพได้ในลักษณะของรังสีไมโครเวฟพื้นหลังซึ่งสามารถพบได้ทั่วไปในเอกภพ และเนื่องจากการแผ่ตัวของรังสีดังกล่าวมีความคล้ายคลึงกับการส่งสัญญาณโทรทัศน์ผ่านเสาอากาศ เหล่านักวิทยาศาสตร์จึงคาดว่ารังสีที่เก่าแก่ที่สุดนี้อาจจะเป็นกุญแจไขความลับในช่วงต้นของการกำเนิดเอกภพก็เป็นได้

 จากดาวกลุ่มแรกสู่เอกภพในปัจจุบัน

 เอกภพนั้นว่างเปล่าเป็นเวลานาน จนกระทั่ง 180 ล้านปีหลังเกิดการระเบิดครั้งใหญ่ ดาวต่าง ๆ จึงเริ่มกำเนิดขึ้นผ่านการรวมกลุ่มเมฆหมอกไฮโดรเจนหรือเนบิวลารุ่นแรกเข้าหากันด้วยแรงโน้มถ่วงภายในเอกภพ นอกจากนี้ยังมีนักฟิสิกส์จำนวนไม่น้อยที่เชื่อว่ากลุ่มเมฆขนาดมหึมาของสสารมืด (Dark Matter) หรือสสารที่ยังไม่สามารถตรวจจับได้แต่มีน้ำหนักมากกว่าสสารทั่วไปถึงห้าเท่านั้นเป็นที่มาของแรงโน้มถ่วงที่สร้างกาแล็กซีและดาวต่าง ๆ ขึ้นมา

ภาพขาวดำจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนี้แสดงให้เห็นเกลียวฝุ่นรอบ ๆ บริเวณกำเนิดดาวซึ่งปรากฎเมฆแมเจลแลนขนาดเล็กจากกาแล็กซีแคระนอกทางช้างเผือกอยู่ด้วย อนุบาลดาวฤกษ์ซึ่งปรากฎในบริเวณใกล้เคียงเช่นนี้ถือเป็นโอกาสดีสำหรับนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ในการศึกษาลักษณะการก่อตัวของดวงดาวและกาแล็กซีต่าง ๆ ในขณะเดียวกันก็ช่วยเสริมสร้างความเข้าใจเกี่ยวกับลักษณะของเอกภพเกิดใหม่ ภาพโดย COURTESY NASA/ESA/HUBBLE HERITAGE TEAM (STSCI/AURA)

เมื่อดาวฤกษ์กลุ่มแรกกำเนิดขึ้น พบว่าแสงจากดาวเหล่านั้นมีพลังมากพอที่จะดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมที่สมบูรณ์อีกครั้ง ซึ่งปรากฏการณ์ในระยะนี้เรียกว่าการแตกตัวเป็นไอออนอีกครั้งของอะตอม (Reionization)  อย่างไรก็ดี ในเดือนกุมภาพันธ์ของปี 2018 ทีมนักวิทยาศาสตร์จากออสเตรเลียก็ได้ประกาศว่าพวกเขาตรวจจับสัญญาณของ “รุ่งอรุณแห่งห้วงอวกาศ(Cosmic Dawn) ได้เป็นครั้งแรก นับเป็นเวลากว่า 400 ล้านปีมาแล้วที่กาแล็กซีกลุ่มแรกกำเนิดขึ้นหลังเกิดปรากฏการณ์บิกแบง และหลายพันล้านปีนับแต่นั้นมาบรรดาดาวเคราะห์ กาแล็กซี และกระจุกกาแล็กซีต่าง ๆ ก็ได้กำเนิดขึ้น ดับสูญ และกำเนิดขึ้นใหม่มาโดยตลอด ซึ่งกาแล็กซีทางช้างเผือกและระบบสุริยะของเราก็อยู่ในวัฏจักรนี้เช่นกัน

แม้กระทั่งในตอนนี้เอกภพของเราก็ยังทำให้เหล่านักดาราศาสตร์ประหลาดใจอยู่เสมอ เนื่องจากเอกภพยังขยายตัวด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ อยู่ตลอดเวลา โดยนักดาราศาสตร์คาดว่าความเร็วในการขยายตัวนี้อาจเกิดจากพลังงานมืด (Dark Energy) ซึ่งต้านกับแรงโน้มถ่วงในเอกภพ อย่างไรก็ตาม  ไม่มีใครทราบว่าพลังงานมืดซึ่งคิดเป็น 68 เปอร์เซ็นต์ของสสารและพลังงานทั้งหมดในเอกภพคืออะไร เช่นเดียวกับปริศนาของสสารสสารมืดซึ่งคิดเป็น 27 เปอร์เซ็นต์ของเอกภพ กล่าวคือ เมื่อเทียบระหว่างสสารและพลังงานทั้งหมดที่มนุษย์รู้จักกับสิ่งอื่น ๆ ที่ยังไม่สามารถหาคำตอบได้จะพบว่าเราศึกษาสสารต่าง ๆ ในเอกภพได้เพียง 5 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น

เรื่อง ไมเคิล เกรชโค และทีมงานเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก

แปลโดย พรรณทิพา พรหมเกตุ

โครงการสหกิจศึกษา กองบรรณาธิการเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย


อ่านเพิ่มเติม Multiverse – นิยามของ ‘พหุภพ’ และหลักฐานการมีอยู่

Multiverse

เรื่องแนะนำ

เลเซอร์ : เทคโนโลยีเพื่อภาพคมชัดจากเบื้องบน

เลเซอร์ : เทคโนโลยีเพื่อภาพคมชัดจากเบื้องบน ภาพถ่ายดาวเทียมช่วยให้เราเห็นโลกจากเบื้องบน แต่เทคโนโลยีที่อยู่ใกล้โลกอย่าง เลเซอร์ กลับช่วยให้เรามองเห็นรายละเอียดได้มากกว่า และนี่คือที่มาของนวัตกรรมเพื่อเมืองที่อาศัยเลเซอร์ในการสร้างภาพ เทคโนโลยีสำรวจทางอากาศที่เรียกว่าไลดาร์ (LIDAR ย่อมาจาก Light Detection and Ranging) ทำงานโดยการยิงแสงเลเซอร์จากเครื่องบิน เฮลิคอปเตอร์ หรือโดรน จากนั้นเครื่องมือจะรับข้อมูลที่สะท้อนกลับจากพื้นผิวเบื้องล่าง ในอดีต ความละเอียดสูงสุดที่ได้จากไลดาร์อยู่ที่ราว 50 จุดต่อตารางเมตร แต่ทีมนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยนิวยอร์กสามารถเพิ่มความละเอียดได้ถึง 335 จุดต่อตารางเมตร ส่งผลให้ได้ภาพจากเบื้องบนโดยเฉพาะพื้นที่ในเขตเมืองที่มีรายละเอียดมากกว่าที่ผ่านมา  ถึงขนาดเห็นรอยแตก ขอบถนน และรายละเอียดด้านหน้าของตึกรามบ้านช่อง ไลดาร์ไม่เพียงให้ภาพมุมสูง แต่ยังเผยภาพรูปทรงเรขาคณิตความละเอียดสูงของเมืองที่ดูราวกับเคลื่อนไหว ความลาดชันน้อยๆ บนทางเท้าสามารถบอกได้ว่า น้ำที่ท่วมขังจะไหลไปทางใด และอนุภาคที่รวมตัวกันเป็นกระจุกอาจหมายถึงมลพิษทางอากาศ ภาพจากไลดาร์ที่เห็นนี้มาจากย่านใจกลางเมืองดับลิน เมืองหลวงของไอร์แลนด์ “สมมุติว่าคุณทำงานด้านสาธารณสุขและรู้ว่า ย่านใดย่านหนึ่งของเมืองมีคนป่วยด้วยโรคหอบหืดมาก” เดบรา เลเฟอร์ อาจารย์ด้านสารสนเทศเขตเมืองที่มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก บอกและเสริมว่า คุณสามารถมองหาบริเวณที่รถบรรทุกจอดติดเครื่องยนต์อยู่ มลพิษเหล่านั้นไปไหน เราจะสามารถเปลี่ยนพืชพรรณบนหลังคาอาคารต่างๆ  ปรับเปลี่ยนเส้นทางการไหลของน้ำ ไปจนถึงถนนที่รถบรรทุกใช้งาน แม้การรวบรวมข้อมูลจากทางอากาศจะมีค่าใช้จ่ายสูง แต่เครื่องสแกนไลดาร์ที่ใช้การยิงเลเซอร์สามารถติดตั้งกับอากาศยานที่ใช้งานในภารกิจอื่นๆ ได้ เช่น เฮลิคอปเตอร์ตำรวจหรือหน่วยแพทย์ฉุกเฉิน เป็นต้น […]

ภาพใหม่ของ ดาวพฤหัสบดี ที่สวยงามจากเจมส์เวบบ์ คมชัดสุดเท่าที่โลกเคยมี

ภาพใหม่ของ ดาวพฤหัสบดี ที่สวยงามจากเจมส์เวบบ์ คมชัดสุดเท่าที่โลกเคยมี ประมวลผลร่วมกับนักดาราศาสตร์มือสมัครเล่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ได้จับภาพของ ดาวพฤหัสบดี ที่มีทั้งพายุขนาดยักษ์ ลมที่รุ่นแรง แสงออโรร่าเหนือและใต้ อุณหภูมิและความดันสุดขั้ว ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใจชีวิตภายในของดาวก๊าซยักษ์ดวงนี้มากยิ่งขึ้น  โดยในตอนแรกข้อมูลเพื่อใช้ประมวลภาพไม่ได้ชัดเจนก่อนมาถึงโลก แต่ถูกส่งไปยังสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศเพื่อแปลงให้เป็นภาพที่เรามองเห็น และนักดาราศาสตร์มือสมัครเล่นคนหนึ่งก็ทำให้มันสวยงามยิ่งขึ้น จูดี้ ชมิดท์ (Judy Schmidt) จากเมืองโมเดสโต (Modesto) รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา ผู้หลงใหลในจักรวาลและดวงดาว เธอไม่เคยมีพื้นฐานการศึกษาอย่างเป็นทางการในด้านดาราศาสตร์ แต่เมื่อ 10 ปีที่แล้ว การประกวดประมวลภาพถ่ายขององค์กรอวกาศยุโรปหรือ ESA ได้จุดประกายความสนใจของเธอ จากนั้นเธอก็ได้ทำงานกับนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ เพื่อรวบรวมและแปลข้อมูลจากฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ เป็นงานอดิเรก “มันเป็นสิ่งที่ฉันอยู่กับมัน และฉันก็หยุดไม่ได้ ฉันสามารถใช้เวลาหลายชั่วโมงในทุกวันได้เลย” ชมิดท์กล่าวและเสริมเกี่ยวกับภาพใหม่ของ ดาวพฤหัสบดี นี้ว่า “ฉันพยายามทำให้มันดูเป็นธรรมชาติ แม้ว่ามันจะไม่ได้ใกล้เคียงกับสิ่งที่ตาของคุณมองเห็นก็ตาม” และนั่นทำให้นักดาราศาสตร์มืออาชีพสนใจในงานของเธอ ภาพทั้งสองภาพนั้นมาจากกล้องอินฟราเรดใกล้ (NIRCam) ของเจมส์เวบบ์ซึ่งมีฟิลเตอร์อินฟราเรดเฉพาะเพื่อแสดงรายละเอียดดาวเคราะห์ในมุมมองที่สายตามนุษย์มองไม่เห็น เนื่องจากอยู่นอกช่วงคลื่นที่ตาของเราจะรับได้ นักวิทยาศาสตร์ร่วมมือกับชมิดท์แปลข้อมูลดิบเหล่านี้กลับมาเป็นมุมมองที่ตาของเราสามารถมองเห็นได้ เป็นภาพซึ่งแสดงให้เห็นรายละเอียดที่สวยงาม “ภาพนี้สรุปข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ของระบบดาวพฤหัสบดีของเรา ซึ่งแสดงถึงพลวัตและเคมีของดาวพฤหัสบดีเอง วงแหวนของมัน และดวงจันทร์บริวาร” เทียร์รี ฟูเซต์ […]

ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต ในระบบนิเวศ

การอาศัยอยู่ร่วมกันในระบบนิเวศต่างมีรูปแบบการปฏิสัมพันธ์ที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งช่วยให้เกิด ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต และเกิดการปรับตัวร่วมกัน นอกเหนือไปจากความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน ทั้งที่อาศัยอยู่รวมกันเป็นฝูงและดำรงชีวิตอยู่อย่างโดดเดี่ยวลำพัง ในระบบนิเวศยังมีการปฏิสัมพันธ์หรือความเกี่ยวข้องอีกหลากหลายรูปแบบเกิดขึ้น เมื่อมีสิ่งมีชีวิตหลายชนิดอาศัยอยู่ร่วมกันในพื้นที่ซึ่งมีอาณาบริเวณอันจำกัด มีปริมาณอาหาร น้ำดื่มและปัจจัยที่จำเป็นอีกมากมาย ซึ่งไม่สามารถรองรับและตอบสนองต่อความต้องการของทุกชีวิต  ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิด (Interspecific interactions) หมายถึง ความเกี่ยวข้องหรือสายสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นจากการอาศัยอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตต่างชนิดในระบบนิเวศ โดยก่อให้เกิดทั้งภาวะของการพึ่งพาอาศัยกันและกัน การแก่งแย่งแข่งขัน หรือแม้แต่การเบียดเบียนสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นเพื่อความอยู่รอด ซึ่งความสัมพันธ์เหล่านี้ สามารถจำแนกออกเป็น 6 ประเภท โดยส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดในลักษณะที่แตกต่างกันออกไป เช่น เป็นประโยชน์ต่อกัน (+) เป็นโทษหรือภัยคุกคาม (-) และการไม่ได้รับผลกระทบและผลประโยชน์ใด ๆ (0) ดังนี้ ภาวะพึ่งพาอาศัยกัน (Mutualism : +/+) หมายถึง ความสัมพันธ์ระยะยาวของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิดที่อาศัยอยู่ร่วมกันในระบบนิเวศ โดยที่ทั้ง 2 ฝ่ายต่างได้รับผลประโยชน์จากความสัมพันธ์ในลักษณะนี้ ทำให้สิ่งมีชีวิตทั้ง 2 ชนิดไม่สามารถแยกตัวออกจากกันได้อีกเลยตลอดช่วงชีวิต เช่น  ไลเคน (Lichens) : สิ่งมีชีวิตที่เกิดจากการพึ่งพาอาศัยกันของราและสาหร่าย โดยที่ราทำหน้าที่ให้ความชุ่มชื้นและแร่ธาตุแก่สาหร่าย ขณะที่สาหร่ายทำหน้าที่สร้างอาหารให้ราผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ไรโซเบียม […]

แสงและสมบัติของแสง

แสงและสมบัติของแสง เป็นปัจจัยพื้นฐานในธรรมชาติ ที่หล่อเลี้ยงโลกของเรามาอย่างยาวนาน แสงช่วยให้พืชมีอาหาร และส่งต่อพลังงานสู่สิ่งมีชีวิตต่างๆ แสง (Light) คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) ชนิดหนึ่ง ซึ่งมีความยาวคลื่น (Wavelength) อยู่ในช่วงที่มนุษย์สามารถรับรู้ได้ผ่านดวงตาหรือที่เรียกว่า “แสงที่ตามองเห็น” (Visible Light) โดยนับเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ในช่วงความยาวคลื่น 400 – 700 นาโนเมตร แสงมีคุณสมบัติที่ค่อนข้างสลับซับซ้อน เนื่องจากมีลักษณะเป็นเหมือนทั้งคลื่นและอนุภาค ซึ่งในทางฟิสิกส์ แสง หมายถึง รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Radiation) ในทุกช่วงความยาวคลื่น แม้จะอยู่ในช่วงที่สายตาของมนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ แสงมีอนุภาคที่เรียกว่า “โฟตอน” (Photon) เป็นอนุภาคที่สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยอัตราเร็วคงที่ ซึ่งอยู่ที่ราว 300,000,000 เมตรต่อวินาที โดยไม่จำเป็นต้องมีสื่อหรืออาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ใด ๆ (Medium) อย่างเช่นแสงจากดวงอาทิตย์ที่เดินทางผ่านอวกาศหรือภาวะสุญญากาศเป็นระยะทาง 150 ล้านกิโลเมตร โดยใช้เวลาราว 499 วินาที หรือราว 8.3 นาทีในการเดินทางมายังโลก แหล่งกำเนิดของแสงบนโลก แหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ คือ […]