A Process of cosmic evolution

S	ลำดับเหตุการณ์จักรวาล Cosmic timeline มิติเวลาจักรวาล แสดงช่วงเวลาวิวัฒน์ ด้วยความสืบเนื่องติดต่อ กันหลังจากเกิดระเบิดครั้งใหญ่ (Big bang) ตั้งแต่ยุคก่อตัวของ ดาวดวงแรก (First star- forming systems) จนกระทั่งถึงปัจจุบันน โดยมีลำดับเหตุการณ์ดังนี้

Cosmic timeline : New cosmological moldels

	10 [-43] second		Quantum Gravity Era
	10 [-36] second		Probable Era of Inflation
	10 [-5] second		Formation of protons and neutrons from quarks
	3 minutes		Synthesis of atoms nuclei
	300,000 years		First atoms form
	1 billion years		First stars - Galaxies and Quasars appear
	10-15 billion years		Modern galaxies appear

Big bang
การระเบิดครั้งใหญ่

Quantum Gravity Era
ยุคแรงโน้มถ่วงควอมตัม

Probable Era of Inflation
เชื่อว่าเป็นยุคการขยายตัว

Formation of protons and neutrons from quarks
โปรตรอนและนิวตรอน ก่อตัวจาก อนุภาคควาร์ก

Synthesis of atoms nuclei
สร้างรูปแบบ จุดศูนย์กลางอะตอม (นิวเคลียส)

First atoms form
ปรากฎรูปแบบอะตอมครั้งแรก

First stars - Galaxies and Quasars appear
ปรากฎดาวดวงแรก กาแล็คซี่ต้นแบบและควอซาร์

Modern galaxies appear
ปรากฎกาแล็คซี่ยุคใหม่จำนวนมาก

การวิเคราะห์ ทางเทคนิคคอมพิวเตอร์ พบว่าจักรวาล มีความหนาแน่น พองตัวขึ้น
(Density fluctuation) หลังจาก Big bang (การระเบิดครั้งใหญ่) จนวิวัฒน์สู่การ
ก่อกำเนิดดาว ดวงแรกแห่งจักรวาล

รูปแบบจำลองใหม่ ย้อนเวลาดูจักรวาล (New Model of the Early Universe)
ของดาวดวงแรก แสดงให้เห็นว่ามีมวลขนาดยักษ์ (Massive) และเปล่งความสว่าง
โชติช่วง (Luminous) นับเป็นรากฐานยุคแรกและมีการเปลี่ยนแปลงพัฒนาการ
ในภายหลังต่อมา

ดาวในจักรวาล มีความผันแปรของกลไก ด้วยความร้อนที่สับสน (Heating) และ
ละอองก๊าซ (Ionizing gases) ที่หมุนเวียนอยู่โดยรอบ ทำให้สามารถก่อตัวขึ้น
ของ Heavy elements (ธาตุหนัก) ทั้งนี้การเหนี่ยวนำให้เกิดปฏิกิริยา Fission
จะทำได้ง่ายในธาตุหนัก จนเป็นหนทางถึงการเกิดขึ้นของ ระบบสุริยะ ที่เราอาศัย

การยุบตัวลงของดาวดวงแรก ก่อให้ต้นแบบของ หลุมดำยักษ์ (Supermassive
black holes) ผุดขึ้นในแก่นของกาแล็คซี่ ทำให้เต็มไปด้วย แหล่งพลังงานคลื่น
ของ Quasars (ควอซาร์)

อดีตของจักรวาล ดาวเกิดขึ้นท่ามกลางความอันตราย และมีอายุขัยสั้น ต่างจาก
วันนี้ กาแล็คซี่และควอซาร์ ให้กำเนิดดาว รวมทั้ง มนุษย์และต้นไม้บนโลก

โครงสร้างจักรวาล มีลักษณะคล้ายตาข่ายเส้นลวด จุดเล็กตรงกลาง คือ Proto-galaxies

Cosmic microwave background รัศมี 13.3 พันล้านปีแสง มีตำแหน่งโลกอยู่ตรงกลางด้านใน
ทั้งหมดคือ จักรวาล มีกำแพงทึบแสงของ Hydrogen plasma กั้นไว้ จึงไม่สามารถเห็นทะลุได้
ด้านนอก คืออวกาศ ที่กาแล็คซี่ยึดเหนี่ยวกันเอาไว้

ตำนานแห่งความจริงใหม่ ข้อสังเกตุจักรวาลจากอดีต

อดีตจักรวาลมีปัญหา การสำรวจด้วยเครื่องมือไม่ทันสมัย จนกระทั่งภายหลังได้
สำรวจพบควอซาร์ เปล่งแสงสะท้อนออกมา จากระยะไกล (นับพันล้านปีที่ผ่านมา)
การวิเคราะห์ค่า Redshift (ปรากฏการณ์เลื่อนทางแดง) ของแสงพบว่ากาแล็คซี่
เก่าแก่และควอซาร์ เกิดขึ้นหลัง Big bang ราวพันล้านปี (โดยขณะนี้ สันษิฐานว่า
อายุจักรวาลอยู่ระหว่าง 12-14 พันล้านปี) ซึ่งอาจจำเป็นต้องสำรวจ บางอย่างให้
ชัดเจนขึ้น

อย่างไรก็ตาม นักจักรวาลวิทยาเชื่อว่า จากการสำรวจพบ Cosmic microwave
backgound (รังสีพื้นหลังของจักรวาล) ซึ่งเป็น พลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่
ไปทั่วจักรวาลในอดีต ข้อวิเคราะห์ระบุว่าเกิดหลัง Big bang ประมาณ 400,000 ปี
เพราะรูปแบบรังสีบอกถึงมวลสสารมีลักษณะ เกลี่ยกระจายราบเรียบออกไปอย่าง
นุ่มนวลในเวลานั้น

ทำให้วิเคราะห์ได้ว่า ไม่มีการปล่งความสว่างโชติช่วง (Luminous) ของวัตถุที่มี
ขนาดใหญ่ มีอิทธิพลมาก่อกวนในพื้นที่จักรวาลตั้งแต่ต้น การหลงเหลือส่วนที่ค้าง
อยู่ จึงเป็นลักษณะเด่นดังกล่าวเช่นนั้น น้อยกว่าล้านปี จนจักรวาลขยายตัว

แสดงว่ามีการเพิ่มขึ้น ของความเย็นและความความมืด (Cold and dark) ปกคลุม
ทั้งนี้ยังไม่สามารถสำรวจเจาะถึง ยุคมืด (Dark era) ลึกเข้ากว่านั้นได้ แต่ถ้าปรากฎ
กาแล็คซี่และควอซาร์เกิดขึ้น หลัง Big bang หนึ่งพันล้านปี หากมีดาวเกิดขึ้นก่อน
หน้านั้นอีก ต้องมีการปล่งความสว่างโชติช่วงออกมาจากวัตถุ จากการเกิดขึ้นเป็น
ครั้งแรก โดยดาวนั้นมีอำนาจมากน้อยเพียงใดที่ส่งผล ก่อกวนให้ปรากฎหลักฐาน

สภาพการก่อตัวของดาว และ Proto-galaxies ยุคเริ่มต้น

พัฒนาการ Proto-galaxies ชุมนุนกันเป็น Galaxy clusters

แปลความหมายเริ่มต้น การปรากฎขึ้นของจักรวาล

Standard cosmological moldels ทั้งหมดแสดง ถึงการวิวัฒน์ของจักรวาลต่อ
จากการเกิด Big bang จนกระทั่งพบความแปลกประหลาดที่ราบเรียบของ รังสีพื้น
หลังจักรวาล จากการสำรวจจริง แสดงหลักฐาน ขนาด Small-scale มีลักษณะ
Density fluctuations (การแกว่งขึ้นลงของพิกัด) เป็นกลุ่มๆ

ผลของ Cosmological moldels ให้คำทำนายว่า เป็นการรวมกลุ่มทีละน้อยของ
แรงโน้มถ่วงผูกมัดกับโครงสร้าง ด้วยระบบขนาดเล็กผสมตัวรวมเกาะกันเป็นก้อน
ใหญ่ขึ้น เพิ่มพิกัดหนาทึบขึ้น รูปแบบมีขอบเขต ของโครงข่ายเส้นใยลวด

เกิดการก่อตัว ระบบของดาวดวงแรก (First star-forming systems) และเริ่มเป็น
ต้นแบบกาแล็คซี่ขนาดเล็ก (Proto-galaxies) เกาะรวมด้วยวิ่งตัดทางโคจรกันเป็น
โครงข่าย

ในทำนองเดียวกัน Proto-galaxies ผสมรวมกันเป็น รูปแบบกาแล็คซี่สมบูรณ์ขึ้น
จนชุมนุนเป็น Galaxy clusters (กระจุกกาแล็คซี่) โดยพัฒนาการต่ออย่างไม่หยุด
รวมกันกว้างใหญ่ไพศาลสัมฤทธิ์ผล เป็นจักรวาลในปัจจุบัน

กลุ่มดาวชุดแรกของจักรวาล โดยบางข้อมุลเชื่อว่า เกิดขึ้นหลัง Big bang 400 ล้านปี

การวิวัฒน์ี่ที่สืบเนื่อง ยุคกาแล็คซี่ เริ่มจากดาวดวงแรก

ความเหมาะสมของ Cosmological moldels ด้วยแสดงการเริ่มต้นของระบบที่เล็ก
อาจใช้เวลา 100-250 ล้านปี หลังจากเกิด Big bang โดย Proto-galaxies เกิดขึ้น
ขนาด 100,000 -1,000,000 เท่าของดวงอาทิตย์ มีขอบเขตกาแล็คซี่ ประมาณ
30-100 ปีแสง

กลุ่มเมฆโมเลกุลก๊าซ แสดงผลมีความคล้ายคลึงกับ กลุ่มดาวที่ก่อตัวของ Milky
way ส่วน Proto-galaxies มีความแตกต่างออกไป ด้วยมูลฐานเดิมแรกจักรวาล
ยุคเริ่มต้นมี สสารมืด (Dark matter) จำนวนมาก

หากตั้งเงื่อนไขโดยสมมุติว่า อนุภาคในจักรวาล 90% นั้น เกิดจากมวล (Mass)
ในวันนี้กาแล็คซี่ขนาดใหญ่ต้องมีสสารมืด แฝงตัวอย่างมั่นคงในมวลสสารด้วย
เริ่มตั้งแต่กับสสารสามัญ (Ordinary matter) ที่ปรากฎอยู่ของกาแล็คซี่

แต่ตลอดเวลาที่ผ่านมา สสารสามัญกลับเข้ามารวมกัน เขตด้านในพื้นที่กาแล็คซี่
(Galaxy's inner) ส่วนหลงเหลือของสสารมืดจำนวนมากจึงกระเจิงออกไปนอก
เขตรัศมี แต่สำหรับ Proto-galaxies ยังมีส่วนผสมระหว่างสสารมืดและสสารสามัญ

ความสำคัญที่ต่างกันภายในขอบเขต Proto-galaxies ไม่มีนัยของธาตุใดๆภายใน
เช่น Hydrogen – Helium ซึ่งการระเบิดตัวของ Big bang ก่อให้เกิด Hydrogen
Helium และธาตุหนัก จำนวนมากจาก Thermonuclear fusion เป็นปฏิกิริยาต้อง
อาศัยความร้อนมหาศาล ในการรวมนิวเคลียสของธาตุเบา ได้ธาตุที่หนัก และมี
เสถียรภาพมากกว่าเดิม ซึ่งเป็นปฎิกิริยาในดาวต่างๆ

แต่กลับไม่ปรากฎใน Proto-galaxies ตั้งแต่การก่อตัวดาวดวงแรก การสำรวจดาว
เกิดใหม่ ใน Milky way พบว่าทั้งหมดมี ธาตุหนัก ซึ่งเรียกว่า Population I stars
อุดมสมบูรณ์ด้วย Metal-rich (ธาตุโลหะ) ส่วนดาวเก่าแก่ พบว่า Metal-rich พร่อง
ลงมาก เรียกว่า Population II stars ส่วนดาวที่ไม่มี Metal-rich เลยแม้แต่น้อย ซึ่งถือว่าเป็น ดาวกำเนิดชั้นแรกสุด เรียกว่า Population III stars

Computer simulation สภาพแวดล้อมของ Population III stars เกิดหลัง Big bang 1 พันล้านปี

Population II stars ในกระจุกดาวเก่าแก่ มีลักษณะสีเหลือง ส้ม หรือแดงจัด