head-banbueng-min
ยินดีต้อนรับเข้าสู่เว็บไซต์ โรงเรียนบ้านบึง(สันติมโนประชาสรรค์)
วันที่ 16 มิถุนายน 2021 1:19 AM
head-banbueng-min
โรงเรียนบ้านบึง(สันติมโนประชาสรรค์)
หน้าหลัก » นานาสาระ » เอกภพ นักดาราศาสตร์คำนวณระยะมาตรวัดความเร็วและสสารได้อย่างไร?

เอกภพ นักดาราศาสตร์คำนวณระยะมาตรวัดความเร็วและสสารได้อย่างไร?

อัพเดทวันที่ 21 พฤษภาคม 2021

เอกภพ

เอกภพ หากลองนึกภาพนักบินอวกาศ บินไปดวงจันทร์ด้วยยานอวกาศ ขณะนี้มาตรวัดความเร็วแสดงให้เห็นว่า ความเร็วของยานอวกาศอยู่ที่ 74กิโลเมตรต่อวินาที อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ในศูนย์บัญชาการภาคพื้นดิน ได้แบ่งระยะทางที่ตรวจพบ โดยเครื่องมือที่มีความแม่นยำ ตามเวลาที่ยานอวกาศไปถึงดวงจันทร์ และความเร็วของยานอวกาศคือ 67.4กิโลเมตรต่อวินาที มาตรวัดความเร็วและเครื่องมือภาคพื้นดินใช้ได้ดี เหตุใดจึงมีความเร็วในการบินสองเท่าของยานอวกาศ?

นักดาราศาสตร์ที่วัดความเร็วในการขยายตัวของ เอกภพ พบปัญหาที่คล้ายกัน พวกเขาได้วัดความเร็วในการขยายตัวของเอกภพสองครั้ง ความเร็วที่เอกภพขยายตัวเรียกว่า ค่าคงที่ของฮับเบิล ค่าคงที่ของฮับเบิล ตัวแรกที่นักดาราศาสตร์วัดได้คือ 74กิโลเมตรต่อวินาที หมายความว่า ถ้าวัตถุท้องฟ้าอยู่ที่ระยะ 1ล้านพาร์เซก มันจะทำให้เราอยู่ที่ความเร็ว 74กิโลเมตรต่อวินาทีหรือ

หลายพันกิโลเมตรต่อวินาที ถ้าระยะทางเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ความเร็วก็จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ทำให้รู้ว่าจักรวาลของเรากำลังขยายตัว ซูเปอร์โนวาเป็นดาวฤกษ์ประเภทหนึ่ง ที่ก่อให้เกิดการระเบิดอย่างรุนแรง เมื่อสิ้นสุดการวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ และขณะนี้นักดาราศาสตร์ได้วัดความสว่างของซูเปอร์โนวาส่วนใหญ่แล้ว

โดยใช้วิธีแสงเทียนมาตรฐาน นักดาราศาสตร์สามารถวัดระยะทางจากซูเปอร์โนวาถึงโลกได้ วิธีการวัดนี้ ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงง่ายๆ ที่ว่าความสว่างของแท่งเทียนที่เราสังเกตนั้น สัมพันธ์กับระยะห่างระหว่างเรากับแท่งเทียน ซูเปอร์โนวาเปรียบเสมือนเทียน ยิ่งอยู่ห่างจากเรามากเท่าไหร่ ก็จะยิ่งมืดลง เนื่องจากเอกภพเป็นที่ทราบกันดีว่าขยายตัว ดาวฤกษ์และดวงดาวจะเคลื่อนออกจากกัน ถัดไปนักดาราศาสตร์ จำเป็นต้องวัดความเร็วของซูเปอร์โนวาที่อยู่ห่างจากโลก

เมื่อซูเปอร์โนวาเคลื่อนที่ออกไปจากโลก ความยาวคลื่นของแสงจะยาวขึ้น ความเร็วของแสงยังคงเท่าเดิม และเปลี่ยนเป็นแสงสีแดงปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การเลื่อนสีแดง โดยการวัดการเปลี่ยนสีแดง นักดาราศาสตร์จะคำนวณระยะทางของซูเปอร์โนวา แล้วหารด้วยระยะทางจากซูเปอร์โนวาถึงโลก เพื่อให้ได้ค่าคงที่ของฮับเบิล ค่าคงที่ของฮับเบิลที่คำนวณ โดยใช้ซูเปอร์โนวาหลายดวงหรือดาวดวงอื่น ก็มีความผันผวนประมาณ 74กิโลเมตรต่อวินาที อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศพลังค์ที่มีความแม่นยำสูง เพื่อวัดการแผ่รังสีพื้นหลังของจักรวาล และพบว่า ค่าคงที่ของฮับเบิลอยู่ที่ 67.4กิโลเมตรต่อวินาที

รังสีพื้นหลังของจักรวาลหมายถึง รังสีที่เหลืออยู่กว่า 380,000ปีหลังจากบิ๊กแบง ในช่วงเริ่มต้นของบิ๊กแบงจักรวาลในเวลานั้น ประกอบด้วยสสารและรังสี หลังจากบิ๊กแบงเอกภพยังคงขยายตัวและเย็นลงเมื่อ 380,000ปีผ่านไป เอกภพไม่เย็นลงอีกต่อไป แต่ยังคงรักษาอุณหภูมิไว้ได้ ร่องรอยของรังสีดูเหมือนจะถูกแช่แข็งในเวลานั้น และเหลืออยู่จนถึงทุกวันนี้ อย่างไรก็ตาม การแผ่รังสีพื้นหลังของจักรวาล ในปัจจุบันไม่ตรงกับภาพรังสีพื้นหลังในอดีต

ภาพรังสีพื้นหลังของจักรวาลในปัจจุบันจะกว้างกว่า จากสิ่งนี้นักดาราศาสตร์ไม่เพียงแต่ยืนยันในที่สุดว่า เอกภพกำลังขยายตัว แต่ยังสามารถคำนวณความเร็วในการขยายตัวของเอกภพได้อย่างแม่นยำ ด้วยการหารสเกลของการขยายตัว ของรังสีพื้นหลังของจักรวาลในปัจจุบันตามเวลา จากนั้นทำการคำนวณอื่นๆ นักดาราศาสตร์ตรวจสอบกระบวนการที่ได้ผลลัพธ์ทั้งสองนี้อย่างรอบคอบ พวกเขาพบว่า ความเร็วในการขยายตัวของจักรวาลทั้งสองนี้ถูกต้อง จากมุมมองของกระบวนการคำนวณและการสังเกต อย่างไรก็ตามสสารนี้จะมืดลง นักดาราศาสตร์คาดเดาว่า การมีอยู่ของสสารมืดได้นำไปสู่วิธีการวัดที่แตกต่างกัน และผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน

หากคำนึงถึงอิทธิพลของสสารมืด ค่าคงที่ของฮับเบิลจะมีขนาดเล็กลง หากไม่รวมสสารมืดค่าคงที่ของฮับเบิลที่ได้จะมีขนาดใหญ่ เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้น เราสามารถเปรียบเทียบสสารมืด กับสภาพถนนในชีวิตประจำวันได้ หากการจราจรติดขัดบนท้องถนนรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ การสอดคล้องกับสสารมืดก็มากขึ้น ความเร็วของเราจะช้าลงมาก และจะใช้เวลาไปโรงเรียน หรือที่ทำงานนานขึ้นเท่านั้น เป็นเรื่องที่สันนิษฐานว่า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถส่งผ่านได้โดยตรง เพื่อไปถึงที่หมายโดยตรง ความเร็วรถของเราจะเร็วขึ้นอย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีหลักฐานที่ดีกว่า สำหรับการดำรงอยู่ของสสารมืด ด้วยเหตุนี้นักดาราศาสตร์จึงพยายามอย่างเต็มที่ ในการค้นหาอนุภาคสสารมืด

นิวตริโน เป็นหนึ่งในอนุภาคของสสารมืด และถูกค้นพบอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 20 กรกฎาคม พ.ศ.2499 นิวตริโนเป็นกลางทางไฟฟ้า ไม่มีส่วนร่วมในปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กไฟฟ้า และปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรง ไม่มีส่วนร่วมในปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วง และปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังรู้เรื่องนี้น้อยมาก เพื่อให้เข้าใจเกี่ยวกับนิวตริโนอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น ญี่ปุ่นจะสร้างเครื่องตรวจจับซูเปอร์นิวตริโน เครื่องตรวจจับนี้ประกอบด้วยถังเก็บน้ำ ที่เต็มไปด้วยน้ำบริสุทธิ์พิเศษ 260ล้านลิตร และเครื่องตรวจจับแสงที่มีความไวสูงมาก 40,000ตัว ซึ่งสามารถจับสัญญาณการชนกัน ระหว่างนิวตริโนและโมเลกุลของน้ำได้

นอกเหนือจากการค้นหาหลักฐานการดำรงอยู่ ของสสารมืดอย่างต่อเนื่อง ด้วยทัศนคติทางวิทยาศาสตร์ที่เข้มงวด นักดาราศาสตร์ยังมีเหตุผลที่เชื่อว่า สาเหตุที่ค่าคงที่ของฮับเบิลที่ได้จากซูเปอร์โนวามีขนาดใหญ่กว่านั้น อาจเป็นเพราะกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้สังเกตซูเปอร์โนวา ไม่แม่นยำเพียงพอ ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์รูบินที่มีขนาดใหญ่และแม่นยำกว่า จะสร้างเสร็จในชิลีในปี2566 ซึ่งสามารถตรวจจับซูเปอร์โนวาได้มากขึ้นและไกลขึ้น นอกจากนี้กล้องโทรทรรศน์อวกาศยูคลิดของยุโรป จะเปิดตัวในปี2565 ในเวลานั้นจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ สามารถตรวจจับเลนส์สีแดง และเลนส์ความโน้มถ่วงที่แม่นยำยิ่งขึ้น เพื่อตรวจสอบทฤษฎีของตน

 

อ่านต่อเพิ่มเติม :::  อาหาร พลังงานต่ำมากคืออะไรและมีความเสี่ยงอย่างไร

แสดงความคิดเห็นด้วย Facebook

นานาสาระ ล่าสุด
โรงเรียนบ้านบึง(สันติมโนประชาสรรค์)
โรงเรียนบ้านบึง(สันติมโนประชาสรรค์)
โรงเรียนบ้านบึง(สันติมโนประชาสรรค์)
โรงเรียนบ้านบึง(สันติมโนประชาสรรค์)