ถอดรหัส "เอกภพ" เราคือใคร? และจักรวาลกว้างใหญ่แค่ไหน?

เอกภพ (Universe) คือทุกสิ่งทุกอย่าง มันรวมถึงอวกาศทั้งหมด สสารและพลังงานทั้งหมดที่อยู่ในอวกาศ แม้กระทั่ง “เวลา” เอง และแน่นอน มันรวมถึงตัวคุณด้วย

SPACEMAN จะพาคุณไปสำรวจความหมายที่แท้จริงของเอกภพ ตั้งแต่จุดกำเนิดเมื่อ 13,800 ล้านปีก่อน ไปจนถึงองค์ประกอบลึกลับอย่าง “สสารมืด” และ “พลังงานมืด” ที่นักวิทยาศาสตร์ยังคงพยายามทำความเข้าใจ และที่สำคัญที่สุดคือการตระหนักว่า เรา มนุษยชาติ เพิ่งจะเริ่มต้นการเดินทางอันยิ่งใหญ่ในมหาสมุทรแห่งดวงดาวนี้เท่านั้น

เมื่อพูดถึง “อวกาศ” (Outer space) เรามักนึกถึงสถานที่อันไกลโพ้น แต่ความจริงแล้ว อวกาศอยู่ใกล้กว่าที่เราคิดมาก ไม่ว่าคุณจะกำลังอ่านบทความนี้ในเวลากลางวันหรือกลางคืน อยู่ในบ้านหรือนอกบ้าน อวกาศอยู่สูงขึ้นไปเหนือศีรษะของคุณเพียงแค่ 100 กิโลเมตร เท่านั้น และมันยังอยู่ใต้เท้าของคุณอีกด้วย ห่างออกไปอีกฟากของโลกประมาณ 12,800 กิโลเมตร ก็คือสุญญากาศอันหนาวเหน็บและรังสีอันตรายของอวกาศ

ความจริงก็คือ คุณกำลังอยู่ในอวกาศในขณะนี้

โลกคือดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่กำลังล่องลอยอยู่ในอวกาศ และเป็นส่วนหนึ่งของเอกภพเช่นเดียวกับดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ เพียงแต่ว่าพื้นผิวของดาวเคราะห์ดวงนี้ มีสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อสิ่งมีชีวิตอย่างที่เราคุ้นเคย โลกจึงเปรียบเสมือนโอเอซิสที่เปราะบางอย่างยิ่งท่ามกลางความเวิ้งว้างอันโหดร้ายของจักรวาล

จักรวาลนี้กว้างใหญ่เพียงใด?

โลกและดวงจันทร์เป็นส่วนหนึ่งของเอกภพ เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ และดวงจันทร์บริวารอีกหลายสิบดวงของพวกมัน ดาวเคราะห์เหล่านี้โคจรรอบดวงอาทิตย์ พร้อมไปกับดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง

ดวงอาทิตย์ของเราเป็นเพียงหนึ่งในดาวฤกษ์หลายแสนล้านดวงใน #กาแล็กซีทางช้างเผือก (Milky Way galaxy) และดาวฤกษ์ส่วนใหญ่เหล่านั้นก็มีดาวเคราะห์เป็นของตัวเอง ซึ่งเราเรียกว่า ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (Exoplanets)

ที่น่าทึ่งกว่านั้น กาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา ก็เป็นเพียงหนึ่งในหลายพันล้านกาแล็กซีที่อยู่ในเอกภพที่สังเกตได้ (Observable universe) ซึ่งนักดาราศาสตร์เชื่อว่า กาแล็กซีส่วนใหญ่รวมถึงของเรา ต่างก็มีหลุมดำมวลยิ่งยวด (Supermassive black hole) อยู่ที่ใจกลางของมัน

ดาวฤกษ์ทั้งหมดในทุกกาแล็กซี และสสารอื่นๆ ทั้งหมดที่นักดาราศาสตร์ยังไม่สามารถสังเกตเห็นได้ ล้วนเป็นส่วนหนึ่งของเอกภพ มันคือ “ทุกสิ่ง” อย่างแท้จริง

โลกและระบบสุริยะ

โลกของเราอาจดูเหมือนอยู่ได้ถาวร แต่ในอายุขัยของเอกภพ โลกเป็นเพียงสิ่งที่เกิดขึ้นชั่วพริบตา นักวิทยาศาสตร์คำนวณจากการสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตรังสีบนโลกและในดาวเคราะห์น้อย พบว่าโลกและ #ระบบสุริยะ (Solar system) ของเรา ก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีก่อน

นั่นหมายความว่า กว่า 2 ใน 3 ของอายุเอกภพ โลกยังไม่ถือกำเนิดขึ้นด้วยซ้ำ และโลกก็ไม่ได้คงอยู่แบบนี้ตลอดไป ในอีกหลายพันล้านปีข้างหน้า ดวงอาทิตย์จะขยายตัว กลืนกินดาวพุธและดาวศุกร์ และอาจขยายใหญ่พอที่จะกลืนกินโลกไปด้วย

เอกภพและบิกแบง

ในขณะที่โลกมีอายุ 4,600 ล้านปี เอกภพนั้นมีอายุประมาณ 13,800 ล้านปี

นักวิทยาศาสตร์ได้ตัวเลขนี้มาจากการวัดอายุของดาวฤกษ์ที่เก่าแก่ที่สุด และอัตราการขยายตัวของเอกภพ พวกเขาพบว่ากาแล็กซีเกือบทั้งหมดกำลังเคลื่อนที่ออกจากเราและออกจากกัน ยิ่งอยู่ไกล ก็ยิ่งเคลื่อนที่เร็วขึ้น

เมื่อเราย้อนเวลากลับไปในอดีต สสารและพลังงานทั้งหมดในเอกภพ ก็จะยิ่งอัดแน่นและร้อนยิ่งขึ้น ย้อนกลับไปจนถึงจุดที่อะตอมไม่สามารถก่อตัวได้ และย้อนกลับไปอีก จนถึงจุดที่ทุกสิ่งเคยอยู่ในจุดเดียวกัน

จุดเริ่มต้นนี้คือสิ่งที่เรารู้จักในนามบิกแบง (Big Bang)

แต่นี่ไม่ใช่การระเบิดในอวกาศที่ว่างเปล่า เพราะก่อนหน้านั้นอวกาศไม่มีอยู่จริง เวลา ก็ไม่มีอยู่จริง บิกแบงคือจุดเริ่มต้นของทั้งอวกาศและเวลา (หรือที่เรียกว่า ปริภูมิ-เวลา) ซึ่งได้ขยายตัวจากจุดเอกฐาน (Singularity) จุดเดียว จนกลายเป็นจักรวาลอันกว้างใหญ่ไพศาลอย่างที่เราเห็นในปัจจุบัน

องค์ประกอบลึกลับของเอกภพ

คุณอาจคิดว่าเอกภพเต็มไปด้วยดวงดาว ดาวเคราะห์ และสิ่งที่เรามองเห็น แต่ความจริงที่น่าตกใจก็คือ

สสารทั้งหมดที่เรารู้จัก ตั้งแต่ดวงดาว ดาวเคราะห์ ดาวหาง ตัวนากทะเล หลุมดำ ไปจนถึงด้วงมูลสัตว์ รวมกันแล้วคิดเป็นน้อยกว่า 5% ของเอกภพทั้งหมด!

แล้วอีก 95% ที่เหลือคืออะไร?

สสารมืด (Dark Matter) (ประมาณ 27%) นี่คือสสารลึกลับที่เรามองไม่เห็นและตรวจจับโดยตรงไม่ได้ แต่นักวิทยาศาสตร์รู้ว่ามันมีอยู่จริงเพราะ “แรงโน้มถ่วง” ของมันจำเป็นต่อการยึดเหนี่ยวให้ดาราจักรรวมตัวกันอยู่ได้ เอกภพที่เราเข้าใจในปัจจุบันจะไม่สามารถทำงานได้เลยหากไม่มีสสารมืด
พลังงานมืด (Dark Energy) (ประมาณ 68%) นี่คือสิ่งที่ลึกลับยิ่งกว่า นักวิทยาศาสตร์เคยคาดว่าแรงโน้มถ่วงจะทำให้การขยายตัวของเอกภพช้าลง แต่กลายเป็นว่าเอกภพกำลังเร่งการขยายตัวให้เร็วขึ้น พลังงานมืดคือชื่อเรียกของพลังงานลึกลับที่กำลังผลักดันให้เอกภพขยายตัวเร็วขึ้นนี้ และเรายังไม่เข้าใจมันเลยแม้แต่น้อย

ความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับเอกภพเพิ่งจะก้าวกระโดดอย่างรวดเร็วเมื่อไม่นานมานี้เอง เมื่อไม่กี่ร้อยปีก่อนเรายังใช้ตำนานเทพเจ้าอธิบายการกำเนิดของทุกสิ่ง

เพียงแค่ประมาณหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมา เราเพิ่งค้นพบว่ามีดาราจักรอื่นนอกเหนือจากทางช้างเผือก และเพิ่งผ่านไปเพียงครึ่งศตวรรษที่เราเริ่มส่งยานอวกาศไปยังโลกอื่น

ในช่วงชีวิตของคนคนเดียว เราได้เห็นภาพระยะใกล้ของดาวเคราะห์ยักษ์รอบนอก ได้ส่งหุ่นยนต์ไปวิ่งบนดาวอังคาร สร้างสถานีอวกาศนานาชาติ และใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศมองย้อนกลับไปในอดีตอันไกลโพ้น เราเพิ่งตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational waves) และถ่ายภาพหลุมดำ ได้เป็นครั้งแรกเมื่อไม่กี่ปีมานี้เอง

หากเทียบว่าเอกภพมีอายุ 13,800 ล้านปี และมนุษย์เพิ่งถือกำเนิดมาไม่กี่แสนปี นั่นหมายความว่าเอกภพมีอายุยาวนานกว่าเผ่าพันธุ์ของเราถึง 56,000 เท่า

เมื่อเทียบในสเกลของจักรวาลแล้ว… เราเพิ่งมาถึง

ยานสำรวจอวกาศของเรายังไม่เคยเดินทางไปถึงดาวฤกษ์ดวงที่ใกล้ที่สุดด้วยซ้ำ เรายังสำรวจได้ไม่ครบทุกดวงในระบบสุริยะของเราเองด้วยซ้ำ เอกภพส่วนใหญ่ที่สามารถค้นพบได้ยังคงเป็นสิ่งที่เราไม่รู้จัก การเดินทางเพิ่งจะเริ่มต้นขึ้นเท่านั้น

ข้อมูลอ้างอิง: NASA