วิชาการ.คอม - แผนที่เอกภพในสมัยเริ่มแรก

แผนที่เอกภพในสมัยเริ่มแรก

โพสต์เมื่อ: 14:46 วันที่ 26 ก.พ. 2546 ชมแล้ว: 8,730 ตอบแล้ว: 10

เมื่อเร็วๆนี้องค์การนาซ่าได้เปิดเผยแผนที่ของคลื่นไมโครเวฟจากอวกาศพื้นหลัง(cosmic microwave background radiation, CMB) ซึ่งเปรียบเสมือนเสียงสะท้องจากการเกิดบิ๊กแบง แผนที่นี้ทำโดยนักวิทยาศาสตร์ซึ่งเก็บข้อมูลจากดาวเทียม Wilkinson Microwave Anisotropy Probe satellite (WMAP) โดยใช้เวลาเก็บข้อมูลตลอด 12 เดือน ผลการศึกษานี้เป็นการสนับสนุนเกี่ยวกับสมมุติฐานของเอกภพแบบเฟ้อ ( inflationary bigbang model---ซึ่งบอกว่าหลังการเกิด big bang เอกภพไม่ได้ขยายตัวอย่างสม่ำเสมอแต่จะมีช่วงหนึ่งที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วมากรัศมีของเอกภพขยายไปหลายๆเท่าในช่วงเวลาที่สั้นมาก) นอกจากนี้ยังบอกเราว่า
ดาวฤกษ์รุ่นแรกๆเกิดขึ้นได้อย่างไร

รังสี CMB นี้คือคลื่นไมโครเวฟ(หรือโฟตอนนั่นเอง) ที่เกิดหลังจาก big bang ในช่วงเริ่มต้นโฟตอนเหล่านี้จะชนกับอิเล็กตรอนและโปรตรอนทั้งหลาย ต่อมาเมื่อเอกภพเย็นลงเพียงพอที่จะเกิดการรวมตัวของอิเล็กตรอนและโปรตรอนกลายเป็นอะตอมไฮโดรเจน การชนระหว่างโฟตอนกับอนุภาคมูลฐานก็น้อยลงเนื่องจากอนุภาคเหล่านั้นกลายเป็นอะตอมซึ่งโฟตอนจะชนด้วยยากขึ้น(นึกถึงว่าไฮโดรเจนอะตอมรับพลังงานเป็นขั้นๆเพียงบางค่าเท่านั้น)ทำให้โฟตอนเหล่านี้แผ่กระจายไปทั่วเอกภพและหลงเหลือมาถึงปัจจุบัน ต่อมาเมื่อมีการ การขยายตัวของเอกภพทำให้คลื่นนี้ก็กลายเป็นคลื่นในช่วงไมโครเวฟ ดังนั้นถ้าเราศึกษาการกระจายของรังสี CMB นี้เราก็จะสามารถเข้าใจถึงเอกภพในเวลาที่เกิดการรวมตัวของอิเล็กตรอนและโปรตรอนได้ และรังสี CMB นี้เปรียบเสมือนลายมือของเอกภพในตอนนั้นนั่นเองเนื่องจากที่แต่ละบริเวณที่มีการกระจายของสสารและพลังงานต่างกันก็จะมี การปลดปล่อยรังสี CMB ต่างๆกันออกไปดังนั้นถ้าเรารู้ว่า CMB ในทิศทางต่างๆเป็นอย่างไรเราก็สามารถวาดแผนที่คร่าวๆของเอกภพในช่วงเริ่มต้นได้

ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์ทฤษฎีนี้โดยการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยของรังสี CMB อันเนื่องมาจากการกระจายความหนาแน่นของสสายและพลังงานในเอกภพช่วงนั้นโดยวัดรังสี CMB บนพื้นหรือใช้บอลลูน แต่ดาวเทียม WMAP สามารถทำได้มากกว่านั้นเพราะมันอยู่ในอวกาศดังนั้นสามารถบันทึกสัญญาณได้ทุกทิศทาง

ข้อมูลที่ได้จาก WMAP ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตีความได้ว่าเอกภพในเวลาที่เกิดการรวมตัวของอิเล็กตรอนและโปรตรอนนั้นเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 380,000 ปีหลังจาก big bang ในขณะที่อายุปัจจุบันของเอกภพคือ 13.7 ล้านล้านปี ะเขายังรู้อีกว่าดาวฤกษ์รุ่นแรกเกิดเมือประมาณ 200 ล้านปีหลังจาก big bang นอกจากนี้ข้อมูลที่ได้ก็สนับสนุนความคิดเกี่ยวกับการขยายตัวอย่างเร็วยิ่งยวดในตอนแรกเริ่ม และประมาณได้ว่าในเอกภพมีสสารพลังงานที่เรารู้จักประมาณ 4 % dark matter* ประมาณ 23 % และ dark energy( พลังงานลึกลับบางอย่างที่ต้องการในการขยายตัวของเอกภพต่อต้านแรงโน้มถ่วงที่ดึงสสารทั้งหลายสู่ศูนย์กลาง) ประมาณ 73 %

ดาวเทียม WMAP นี้ถูกส่งไปเมื่อ เดือนมิถุนายน 2001 และวงโคจรอยู่ในจุดลากรองจ์ ล้านไมล์จากโลกและจะตรวจจับ CMB นี้ต่อไปอีก 3ปี

http://www.physicsweb.org/article/news/7/2/4

paganini

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 352 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 162 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

จำนวน 9 ความเห็น, หน้า่ | -1-

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 1 26 ก.พ. 2546 (14:49)
มาแล้วครับหลังจากหายศีรษะไปนาน
ข่าวข้างต้นนี้จริงๆผมเองก็ไม่ค่อยรู้เรื่องหรอกครับ แต่บังเอิญไปคุยกับภารโรงของตึกฟิสิส์มาเลยเขียนได้ยังงี้

อ้อ มีใครสงสัยมั้ยครับที่เขาบอกว่า อวกาศมีอุณหภูมิ 2.7 K เนี่ยหมายถึงอะไร....ใครตอบได้.....ผมจะชมครับ

paganini

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 2 26 ก.พ. 2546 (18:35)
น่ามหัศจรรย์ภารโรงโฆตรเก่งเลย

Little Sun

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1141 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 160 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 27 ก.พ. 2546 (14:18)
หมายถึงอุณหภูมิที่ต่ำที่สุดของอวกาศ ที่วัดได้ตั้งแต่เกิดบิ๊กแบงรึเปล่า หรือเป็นอุณหภูมิพื้นของอวกาศตั้งแต่เกิดบิ๊กแบง ใช่รึเปล่าครับ

tk (IP:202.12.73.6,unknown,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 4 1 มี.ค. 2546 (01:00)
อืมเข้าเค้าครับ
จริงๆแล้วในอวกาศน่าจะมีอุณหภมฺเป็น 0 ใช่มั้ยครับเพราะอุณหภูมิขึ้นกับการเคลื่อนที่ของอนุภาค แต่ทำไมมันยังมีอุณหภูมิล่ะ

paganini

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 5 1 มี.ค. 2546 (18:53)
ไม่ค่อยแน่ใจเหมือนกัน
แต่ว่า อุณหภูมิเป็นระดับพลังงานนะครับ
ดังนั้น การที่มีคลื่นแสงผ่าน ก็อาจจะมีอุณหภูมิสูงขึ้นบ้างเล็นน้อย

อุณหภูมิเป็นศูนย์ นี่น่าจะเป็นทีที่ไม่มีอะไรเลย ไม่มีแม้กระทั้งการผ่านของพลังงาน

ภูมิ (IP:161.200.255.163,161.200.89.126,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 6 4 มี.ค. 2546 (13:15)
อุณหภูมิ 2.7 K คืออุณหภูมิยังผล (effective temperature) จากผิวของแหล่งกำเนิดแสงในช่วงความยาวคลื่นไมโครเวฟครับ.. ความจริงแล้วแหล่งกำเนิดแสงดังกล่าวสามารถเปล่งแสงออกมาได้ทุกช่วงความยาวคลื่น แต่ความยาวคลื่นที่เปล่งออกมามากที่สุดอยู่ในช่วงคลื่นไมโครเวฟ ดังรูป

ถ้าเริ่มต้นตั้งแต่บิ๊กแบง จนกระทั่งเวลาผ่านไป 300,000 ปีเนี่ย เอกภพในสมัยนั้นยังเป็นเอกภพที่มีความหทึบของสสารมากจนแม้แต่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเอง ก็ยังหลุดออกมาไม่ได้ แต่พอเข้าสู่ 300,000 ปีหลังจากบิ๊กแบงเนี่ย จะเกิดการฟอร์มตัวกันของอิเล็กตรอนอิสระกับโปรตอน เกิดเป็นอะตอมไฮโดรเจน เรียกกระบวนการนี้ว่า recombination หรือ decoupling ซึ่งจะทำให้ความทึบของสสารมีน้อยลง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงจึงสามารถหลุดออกมาได้ ดังนั้นเอกภพในช่วงนั้นจึงประพฤติตัวเป็นแหล่งกำเนิดแสงในช่วงรังสีคอสมิก

แต่อันเนื่องมาจากการขยายตัวของเอกภพ จึงทำให้รังสีคอสมิกดังกล่าวถูกยืดความยาวคลื่นออก จนในปัจจุบันกลายเป็นคลื่นไมโครเวฟดังที่ตรวจวัดได้

ดังนั้น CMB จึงเป็นสิ่งที่ยืนยันทฤษฎีบิ๊กแบงได้ดีที่สุด..

อาทิตย์ (IP:202.28.27.3,202.28.24.194,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 7 4 มี.ค. 2546 (13:18)

อะไรเนี่ย.. ทำไมรูปไม่ออกอ่ะครับ...

อาทิตย์ (IP:202.28.27.3,202.28.24.194,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 8 5 มี.ค. 2546 (08:34)
คิดว่าต้องใช้ <> แทน [] น่ะค่ะ และใช้ html code

พวงร้อย

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1144 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 220 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 9 6 มี.ค. 2546 (14:22)
ทำไมช่วง decoupling จึงไม่มี emit light ล่ะครับ หรือว่า light แปลว่า แสงที่ตามองเห็น ดัวนั้นช่วงนั้นจึง ยังไม่มีแสงที่มองเห็น มีแต่แสงที่มองไม่เห็นซึ่งก็คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่นอกเหนือจากที่ตาเรามองเห็น ใช่มั๊ยครับ

ok (IP:202.12.73.6,unknown,)

หากจะโพสต์คำตอบสำหรับกระทู้ในห้องนี้ ล๊อกอินก่อนนะคะ
สมัครสมาชิก ฟรี ตลอดชีพ ที่ http://www.vcharkarn.com/my ค่ะ