วันจันทร์ที่ 23 กรกฎาคม พ.ศ. 2555

ทฤษฎีการกำเนิดระบบสุริยะ

ทฤษฎีการกำเนิดระบบสุริยะ มีดังนี้
1.ทฤษฎีของคานท์และลาพลาส ตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2339 กล่าวไว้ว่า ระบบสุริยาเกิดจากกลุ่มก๊าซและหมอกควันขนาดใหญ่ที่มีความร้อนจัดมารวมตัวกันแล้วหมุน แรงเหวี่ยงจากการหมุนทำให้มวลบางส่วนหลุดออกเกิดเป็นวงแหวนเรียงออกไปเป็นชั้นๆ ต่อมามวลบริเวณศูนย์กลางได้กลายเป็นดวงอาทิตย์ ส่วนมวลที่อยู่บริเวณวงแหวนต่างๆ ได้กลายเป็นดาวเคราะห์และสิ่งอื่นๆ ในระบบสุริยะ
 
รูปแสดงการเกิดระบบสุริยะตามทฤษฎีของคานท์และลาพลาส
-ข้อสังเกต ดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์เกิดพร้อมกัน
-ข้อสนับสนุน ดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์หมุนไปทางเดียวกัน
-ข้อคัดค้าน ดวงอาทิตย์น่าจะหมุนเร็วกว่านี้ กลุ่มก๊าซน่าจะกระจายออกไปมากกว่าจะมารวมกันเป็นดาวเคราะห์
2. ทฤษฎีของเจมส์ ยีนส์ ตั้งขึ้นใน พ.ศ. 2444 กล่าวไว้ว่า มีดาวฤกษ์ขนาดใหญ่เคลื่อนที่เข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์ แรงดึงดูดระหว่างดวงอาทิตย์กับดาวฤกษ์มีผลทำให้มวลสารบางส่วนของดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์หลุดออกมา แล้วกลายเป็นดาวเคราะห์และวัตถุอื่นๆ ในระบบสุริยะ
 
รูปแสดงการเกิดระบบสุริยะตามทฤษฎีของเจมส์ ยีนส์
-ข้อสังเกต ดวงอาทิตย์เกิดก่อนดาวเคราะห์ ทฤษฎีนี้ บูฟง ชาวฝรั่งเศส เคยตั้งมาก่อนเมื่อ พ.ศ. 2288
-ข้อสนับสนุน ดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์หมุนไปทางเดียวกัน เป็นไปได้ที่ดวงอาทิตย์จะหมุนเข้า
-ข้อคัดค้าน ดาวฤกษ์เคลื่อนที่เร็วมากๆ ไม่น่าจะเข้ามาใกล้กันได้ กลุ่มก๊าซร้อนที่หลุดออกมาน่าจะกระจายไป ไม่น่าจะรวมกันได้ จากการคำนวณอย่างละเอียดได้แรงดึงดูดไม่น่าจะมาก จนสามารถดึงก๊าซหรือมวลสารหลุดออกมาได้
3. ทฤษฎีของเฟรด ฮอยล์ และฮานส์ อัลเฟน ตั้งขึ้นใน พ.ศ. 2493 กล่าวไว้ว่า กลุ่มก๊าซและฝุ่นละอองรวมกันเป็นดวงอาทิตย์ก่อน ต่อมาดวงอาทิตย์ที่เกิดขึ้นนี้เริ่มมีแสงสว่าง โดยยังคงมีกลุ่มก๊าซและฝุ่นละอองห้อมล้อมอยู่ และหมุนไปรอบ ๆ ดวงอาทิตย์ กลุ่มก๊าซและฝุ่นละอองดังกล่าวจะอัดตัวกันแน่น และรวมตัวกันเป็นก้อนขนาดใหญ่ กลายเป็นดาวเคราะห์และวัตถุต่างๆ ในระบบสุริยะ
 
รูปแสดงการเกิดระบบสุริยะตามทฤษฎีของเฟรด ฮอยล์ และฮานส์ อัลเฟน
-ข้อสังเกต ดวงอาทิตย์เกิดก่อนดาวเคราะห์
-ข้อสนับสนุน สามารถอธิบายการหมุนรอบตัวเอง และการมีดวงจันทร์ของดาวเคราะห์ได้
-ข้อคัดค้าน ยังมีปัญหาเกี่ยวกับเรื่องการหมุนของกลุ่มก๊าซและฝุ่นละอองเพื่อเกิดเป็นดาวเคราะห์ต่างๆ ด้วยความเร็วไม่เท่ากัน

กำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะ


ภาพวาดโดยศิลปิน แสดงจานดาวเคราะห์ก่อนเกิดในจินตนาการ
             กำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะดำเนินมาตั้งแต่ประมาณ   4,600 ล้านปีก่อน โดยเริ่มจากการแตกสลายด้วยแรงโน้มถ่วงภายในของเมฆโมเลกุลขนาดยักษ์ มวลส่วนมากในการแตกสลายครั้งนั้นได้กระจุกรวมกันอยู่บริเวณศูนย์กลาง และกลายมาเป็นดวงอาทิตย์ มวลส่วนที่เหลือวนเวียนโดยรอบมีรูปร่างแบนลง กลายเป็นจานดาวเคราะห์ก่อนเกิด ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของดาวเคราะห์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์น้อย และวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ ในระบบสุริยะ
            แบบจำลองดังกล่าวมานี้ถือเป็นแบบที่ได้รับการยอมรับทั่วไป เรียกชื่อว่า สมมุติฐานเนบิวลา มีการพัฒนาแบบจำลองนี้ขึ้นครั้งแรกในคริสต์ศตวรรษที่ 18 โดย เอมมานูเอล สวีเดนบอร์ก อิมมานูเอล คานท์ และ ปีแยร์-ซีมง ลาปลาซ การวิวัฒนาการในลำดับถัดมาเกี่ยวข้องกับศาสตร์หลายแขนง เช่นดาราศาสตร์ ฟิสิกส์ ธรณีวิทยา และวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ นับแต่ยุคเริ่มต้นของการสำรวจอวกาศในคริสต์ทศวรรษ 1950 และการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบในคริสต์ทศวรรษ 1990 แบบจำลองนี้ได้ถูกท้าทายและผ่านการปรับแต่งมาอีกหลายครั้งเพื่อให้สอดคล้องกับการค้นพบใหม่ๆ

เนบิวลาก่อนสุริยะ

               ตามสมมุติฐานว่าด้วยเนบิวลา ระบบสุริยะก่อตัวขึ้นจากการแตกสลายของแรงโน้มถ่วงภายในของพื้นที่ส่วนหนึ่ง ในเมฆโมเลกุลยักษ์ซึ่งมีขนาดกว้างหลายปีแสง[1] เมื่อไม่กี่สิบปีก่อนยังมีความเชื่อกันว่า ดวงอาทิตย์ก่อตัวขึ้นอย่างเป็นเอกเทศ แต่การศึกษาอุกกาบาตเก่าแก่บ่งชี้ถึงร่องรอยไอโซโทปอายุสั้นเช่น iron-60 ซึ่งจะเกิดขึ้นได้จากการระเบิดของดาวฤกษ์อายุน้อยเท่านั้น หลักฐานนี้จึงบ่งชี้ว่าเคยมีซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นใกล้ดวงอาทิตย์ขณะที่มันกำลังก่อตัว คลื่นกระแทกจากซูเปอร์โนวาเหล่านี้อาจช่วยจุดชนวนการก่อตัวของดวงอาทิตย์ขึ้นโดยทำให้เกิดย่านความหนาแน่นสูงภายในเมฆโมเลกุล และทำให้ย่านนั้นแตกสลายลง และเนื่องจากซูเปอร์โนวาจะเกิดขึ้นได้จากดาวฤกษ์อายุน้อยที่มีมวลมาก ดังนั้นดวงอาทิตย์จะต้องก่อตัวจากย่านกำเนิดดาวขนาดใหญ่ซึ่งสามารถสร้างดาวฤกษ์มวลมากได้ บางทีย่านนั้นอาจจะมีหน้าตาคล้ายคลึงกับเนบิวลานายพรานก็ได้

การเกิดกาแล็กซีทางช้างเผือก
              กาแล็กซีทางช้างดเผือกเกิดขึ้นเนื่องจากสูตรดังกล่าวและมีอายุได้ประมาณ 87,840 ล้านล้านล้านล้านล้านล้านปี มีลักษณะคล้ายจานข้าวมีส่วนนูนตรงกลาง มีขนาดความกว้างจากขอบด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งเป็นระยะ 127,900 ปีแสง ส่วนนูนหนา 13,800 ปีแสง ใช้เวลาหมุนรอบตัวเอง 280 ล้านปี และจักรวาลสิทธัตถะเมดาอยู่ตรงปีกของกาแล็กซีทางช้างเผือก ห่างจากแกนกลาง 30,860 ปีแสง และจักรวาลเทคเคอร์นากาอยู่ตรงปีกอีกด้านหนึ่ง ห่างจากแกนกลาง 65,590 ปีแสง
             กาแล็กซีทางช้างเผือกมีลักษณะเอียงทำมุม 45 องศา กบแกนกลางของอนันต์จักรวาล และขณะนี้พบได้ว่าแกนกาแล็กซีเริ่งเอียงเพิ่มมากขึ้นสาเหตุเนื่องจากการระเบิดของดาวขนาดใหญ่ ดาวหางชนดาวอื่นๆแม้กระทั่งการทดลองระเบิดนิวเคลียร์บนโลกมนุษย์ ภูเขาไฟระเบิดและทำให้ระบบสุริยจักรวาลสิทธัตถะเมดาของมนุษย์เริ่มเสียสมดุลคือแกนของโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นมีแกนเอียงเพิ่มมากขึ้นโดยเฉพาะโลกมนุษย์เอียงถึง 26.5องศา และขนาดนี้แกนกาแล็กซีทางช้างเผือก เอียงถึง 44 องศา มีโอกาสทำให้น้ำท่วมโลกมากขึ้น
             กาแล็กซีทางช้างเผือกมีอายุได้ 87,840 ล้านล้านล้านล้านปีแสง มีลักษณะวงลีกึ่งกังหัน มีความกว้าง127,900 ปีแสง ความนูน 13,800 ปีแสง ทำมุมเอียง 45? กับแกนกลางของอนันตจักรวาล
             ภายในแกแลกซีทางช้างเผือก มีทั้งกลุ่มดาวฤกษ์ กระจุกดาวเนบิวลา ฝุ่นธุลี ก๊าซ และที่ว่าง เหตุที่เรียกทางช้างเผือกนั้นเป็นเพราะว่าเมื่อเราอยู่บนโลกแล้วมองไปหาจุดศูนย์กลาง จะเห็นเป็นทางขาวคล้ายเมฆพาดยาวประดุจผิวช้างเผือก ชาวตะวันตกเรียกว่า ทางน้ำนมเพราะเป็นสีขาวคล้ายน้ำนม
             กาแลคซีทางช้างเผือก ประกอบด้วย
                                      1. ระบบสุริยจักวาล 2 จักวาล
                                      2. กลุ่มดาวฤกษ์ 864,900 กลุ่ม
                                      3. กระจุกดาว 1,747,500 กลุ่ม
                                      4. เนบิวลา 1,186,940 กลุ่ม
                                      5. กลุ่มฝุ่นธุลี ก๊าซ ตามรอยต่อของกาแลกซี่ต่างๆ

วิวัฒนาการ

                                 
I Zwicky 18 (ล่างซ้าย) ดาราจักรที่เพิ่งเกิดใหม่ ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
             ในเวลาหนึ่งพันล้านปีของการก่อตัวของดาราจักร โครงสร้างหลัก ได้แก่ กระจุกดาวทรงกลม หลุมดำมวลยวดยิ่งที่ศูนย์กลาง และดุมดาราจักรอันประกอบด้วยดารากร 3 ซึ่งมีโลหะอยู่น้อยก็เริ่มปรากฏขึ้น การกำเนิดของหลุมดำมวลยวดยิ่งดูเหมือนจะมีบทบาทสำคัญมากต่อวิธีการเติบโตของดาราจักร มันจำกัดปริมาณสสารโดยรวมที่เพิ่มเข้าไปในดาราจักร[65] ในยุคแรกนี้ ดาราจักรทั้งหลายต่างผ่านกระบวนการดาวกระจายซึ่งเป็นการก่อตัวของดาวฤกษ์ครั้งใหญ่[66]
         สองพันล้านปีต่อมา สสารต่าง ๆ ก็เริ่มกลายเป็นจานดาราจักร[67] ดาราจักรจะยังดึงดูดสสารต่าง ๆ จากเมฆที่เคลื่อนด้วยความเร็วสูงและดาราจักรแคระเข้าสู่ตัวมันอยู่ตลอดอายุขัย[68] สสารเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียม วงจรการเกิดและแตกดับของดาวฤกษ์ค่อย ๆ เพิ่มปริมาณธาตุหนักขึ้นอย่างช้า ๆ ซึ่งต่อมาก่อให้เกิดดาวเคราะห์ในท้ายที่สุด
               อันตรกิริยาและการชนกันระหว่างดาราจักร สามารถส่งผลต่อวิวัฒนาการของดาราจักรได้อย่างมาก การรวมตัวกันของดาราจักรพบได้เป็นปกติในยุคแรกของเอกภพ และดาราจักรส่วนใหญ่ก็ล้วนแต่มีสัณฐานที่แปลกประหลาดพิสดารด้วยระยะห่างระหว่างดาวซึ่งไกลมาก ทำให้ดาวส่วนมากไม่ได้รับผลกระทบจากการชนกันของดาราจักร อย่างไรก็ตาม ผลจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อแก๊สและฝุ่นระหว่างดาวอันเป็นส่วนประกอบแขนก้นหอยของดาราจักร ก็ทำให้เกิดขบวนดาวฤกษ์จำนวนมากเรียกว่า "tidal tails" ตัวอย่างของการก่อตัวในลักษณะนี้พบได้ใน NGC 4676 หรือดาราจักรหนวดแมลง
              ดาราจักรทางช้างเผือกกับดาราจักรแอนดรอเมดาที่อยู่ใกล้เคียง กำลังเคลื่อนที่เข้าหากันด้วยอัตราเร็วประมาณ 130 กิโลเมตรต่อวินาที และอาจชนกันภายในเวลา 5-6 พันล้านปีข้างหน้า แม้ว่าดาราจักรทางช้างเผือกยังไม่เคยรวมตัวเข้ากับดาราจักรขนาดใหญ่เช่นแอนดรอเมดามาก่อน แต่ก็พบหลักฐานเพิ่มมากขึ้นว่าทางช้างเผือกเคยชนกับบรรดาดาราจักรแคระที่มีขนาดเล็กกว่า
                อันตรกิริยาระหว่างวัตถุอวกาศขนาดใหญ่ไม่เกิดขึ้นบ่อยนัก ยิ่งเวลาผ่านไป การรวมกันของระบบดาวที่มีขนาดพอ ๆ กันยิ่งพบเห็นได้ยากขึ้น ดาราจักรสว่างส่วนมากยังคงสภาพเดิมโดยไม่เปลี่ยนแปลงนานหลายพันล้านปีมาแล้ว และอัตราการเกิดดาวฤกษ์ก็อาจผ่านจุดสูงสุดไปแล้วเมื่อราวหนึ่งหมื่นล้านปีก่อน

แนวโน้มในอนาคต

        ปัจจุบันยังคงมีการก่อเกิดดาวฤกษ์ใหม่ในดาราจักรขนาดเล็กที่แก๊สเย็นยังไม่สลายไปจนหมด ดาราจักรชนิดก้นหอยเช่นทางช้างเผือก สามารถสร้างดาวฤกษ์ใหม่นานตราบเท่าที่มันยังมีเมฆโมเลกุลหนาแน่นของไฮโดรเจนระหว่างดาวอยู่ภายในแขนก้นหอย ดาราจักรรีไม่มีแก๊สเหล่านั้นจึงไม่สามารถสร้างดาวฤกษ์ใหม่ ๆ ได้อีก แหล่งกำเนิดสสารที่จำเป็นต่อการกำเนิดดาวฤกษ์นั้นมีจำกัด เมื่อดาวฤกษ์ได้แปลงไฮโดรเจนเหล่านั้นไปเป็นธาตุหนักแล้ว การกำเนิดดาวใหม่ก็เป็นอันสิ้นสุด
            ยุคแห่งการก่อตัวของดาวฤกษ์ในปัจจุบันคาดว่าจะดำเนินต่อไปอีกเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งแสนล้านปี จากนั้น "ยุคดาว" จะค่อย ๆ เสื่อมลงในเวลาราว 10-100 ล้านล้านปี เมื่อดาวฤกษ์ที่เล็กที่สุดและมีชีวิตยาวนานที่สุดในห้วงอวกาศของเรา คือดาวแคระแดง เริ่มจางหายไป ในตอนปลายของยุคดาว ดาราจักรจะประกอบไปด้วยวัตถุที่มีมวลอัดแน่น เช่นดาวแคระน้ำตาล ดาวแคระขาวที่กำลังเย็นลง ("ดาวแคระดำ")ดาวนิวตรอน และหลุมดำ เมื่อนั้นผลจากความโน้มถ่วงที่เริ่มคลายลงจะทำให้ดาวฤกษ์ทั้งหลายตกลงสู่ใจกลางหลุมดำมวลยวดยิ่ง หรือมิฉะนั้นก็ถูกเหวี่ยงออกไปสู่ห้วงอวกาศระหว่างดาราจักรอันเป็นผลจากการชนกัน

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น