ดาวเคราะห์ที่รู้จักไกลที่สุด กาแลคซีอันห่างไกล อวกาศและโลกที่ล้อมรอบเรา

ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2558 กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลบันทึกการปะทุของกาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุดและเก่าแก่ที่สุดเท่าที่รู้จัก การแผ่รังสีใช้เวลามากถึง 13.1 พันล้านปีแสงเพื่อมายังโลกและตรวจพบโดยอุปกรณ์ของเรา ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า กาแล็กซีนี้ถือกำเนิดขึ้นหลังจากบิกแบงประมาณ 690 ล้านปี

ใครๆ ก็คิดว่าถ้าแสงจากกาแลคซี EGS-zs8-1 (กล่าวคือ นี่คือชื่ออันสง่างามที่นักวิทยาศาสตร์ตั้งให้) บินมาหาเราเป็นเวลา 13.1 พันล้านปี ระยะทางถึงมันจะเท่ากับระยะทางที่แสงจะเดินทาง ในช่วง 13,1 พันล้านปีนี้

Galaxy EGS-zs8-1 เป็นกาแลคซีที่อยู่ไกลที่สุดที่ค้นพบจนถึงปัจจุบัน

แต่เราต้องไม่ลืมคุณลักษณะบางอย่างของโครงสร้างโลกของเราซึ่งจะส่งผลอย่างมากต่อการคำนวณระยะทาง ความจริงก็คือจักรวาลกำลังขยายตัว และกำลังขยายตัวในอัตราเร่งอีกด้วย ปรากฎว่าในขณะที่แสงเดินทางมายังโลกของเราเป็นเวลา 13.1 พันล้านปี อวกาศก็ขยายตัวมากขึ้นเรื่อยๆ และกาแลคซีก็เคลื่อนตัวออกไปจากเราเร็วขึ้นเรื่อยๆ การแสดงกระบวนการด้วยภาพแสดงไว้ในภาพด้านล่าง

เมื่อพิจารณาถึงการขยายตัวของอวกาศ กาแลคซี EGS-zs8-1 ที่อยู่ไกลที่สุดในปัจจุบันอยู่ห่างจากเราประมาณ 30.1 พันล้านปีแสง ซึ่งถือเป็นสถิติในบรรดาวัตถุอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน เป็นที่น่าสนใจว่าเมื่อถึงจุดหนึ่งเราจะค้นพบกาแลคซีที่อยู่ไกลออกไปมากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งแสงนั้นยังมาไม่ถึงโลกของเรา พูดได้อย่างปลอดภัยว่าสถิติกาแล็กซี EGS-zs8-1 จะถูกทำลายในอนาคต

สิ่งนี้น่าสนใจ: มักมีความเข้าใจผิดเกี่ยวกับขนาดของจักรวาล ความกว้างเทียบกับอายุซึ่งก็คือ 13.79 พันล้านปี นี่ไม่ได้คำนึงว่าจักรวาลกำลังขยายตัวในอัตราเร่ง ตามการประมาณการคร่าวๆ เส้นผ่านศูนย์กลางของเอกภพที่มองเห็นได้คือ 93 พันล้านปีแสง แต่ยังมีส่วนหนึ่งของจักรวาลที่มองไม่เห็นซึ่งเราจะไม่มีวันมองเห็นอีกด้วย อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับขนาดของจักรวาลและกาแลคซีที่มองไม่เห็นได้ในบทความ ““

หากคุณพบข้อผิดพลาด โปรดเน้นข้อความและคลิก Ctrl+ป้อน.

กาแลคซีเป็นระบบดาวฤกษ์ ก๊าซระหว่างดวงดาว ฝุ่น และสสารมืดที่ยึดเหนี่ยวด้วยแรงโน้มถ่วง เส้นผ่านศูนย์กลางของกาแลคซีอยู่ระหว่าง 5 ถึง 250 กิโลพาร์เซก นั่นเป็นจำนวนมาก

ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของกาแล็กซีของเราคือ 30 กิโลพาร์เซก แสงจากปลายด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งจะใช้เวลาเดินทางมากถึง 100,000 ปี และมีดาวอยู่อย่างน้อย 2 แสนล้านดวง...

1.กาแล็กซีกังหันมีคาน NGC 4639 ในกลุ่มดาวราศีกันย์ ตั้งอยู่ห่างจากโลกมากกว่า 70 ล้านปีแสง (ภาพโดย Reuters | NASA | ESA | ฮับเบิล):

2. เนบิวลาปกคลุมเป็นซากซูเปอร์โนวาขนาดมหึมาที่ค่อนข้างจางหายไป ดาวฤกษ์ระเบิดเมื่อประมาณ 5,000-8,000 ปีก่อน และในช่วงเวลานี้เนบิวลาครอบคลุมพื้นที่ 3 องศาบนท้องฟ้า ระยะทางประมาณ 1,400 ปีแสง (ภาพโดย Reuters | NASA | ESA | ฮับเบิล):

3. มากกว่าหนึ่งในห้าของจักรวาลถูกซ่อนไว้จากการมองเห็นของเราด้วยฝุ่นและดวงดาวจากดิสก์ในกาแลคซีของเรา กาแลคซีหลายแห่งพบอยู่ใน "โซนแห่งการหลีกเลี่ยง" ซึ่งเป็นบริเวณอวกาศที่โดยทั่วไปไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ หน้าตาจะเป็นแบบนี้ตามจินตนาการของศิลปิน (ภาพโดยรอยเตอร์ | ICRAR):

4. Centaurus A เป็นหนึ่งในกาแลคซีใกล้เคียงที่สว่างที่สุดและอยู่ใกล้เราที่สุด เราถูกแยกจากกันเพียง 12 ล้านปีแสง ดาราจักรมีความสว่างอยู่ในอันดับที่ 5 (รองจากเมฆแมเจลแลน เนบิวลาแอนโดรเมดา และดาราจักรสามเหลี่ยม) (ภาพโดยรอยเตอร์ | นาซ่า):

5. กาแล็กซีกังหันมีคาน M83 หรือที่รู้จักกันในชื่อกังหันใต้ มันอยู่ห่างจากเราประมาณ 15 ล้านปีแสง ในปี พ.ศ. 2557 นักดาราศาสตร์ค้นพบ MQ1 ซึ่งในตัวมันเองมีน้ำหนักเบา แต่ดูดซับสสารที่อยู่รอบข้างด้วยความเข้มข้นสูง (ภาพโดยรอยเตอร์ | นาซ่า):

6. Galaxy M 106 ในกลุ่มดาว Canes Venatici ที่แกนกลางคือหลุมดำมวลมหาศาลซึ่งมีมวล 36 ล้านมวลดวงอาทิตย์ภายใน 40,000 หน่วยดาราศาสตร์ (ภาพโดยรอยเตอร์ | นาซ่า):

7. ส่วนหนึ่งของเนบิวลาทารันทูล่า ซึ่งอยู่ในเมฆแมกเจลแลนใหญ่ ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ในเนบิวลาเป็นแหล่งรังสีอันทรงพลังที่พัดฟองอากาศขนาดยักษ์ออกมาจากก๊าซและฝุ่นระหว่างดวงดาว ดาวฤกษ์บางดวงระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา ทำให้ฟองอากาศได้รับแสงสว่างจากรังสีเอกซ์ (ภาพโดยรอยเตอร์ | นาซ่า):

8. กาแล็กซีกังหันมีคาน NGC 1433 ในกลุ่มดาวชั่วโมง ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 32 ล้านปีแสง (ภาพโดย Reuters | NASA | ESA | ฮับเบิล):

9. Galaxy NGC 1566 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 40 ล้านปีแสงในกลุ่มดาวโดราโด (ภาพโดย Reuters | NASA | ESA | ฮับเบิล):

10. รังสีเอกซ์จากซูเปอร์โนวาอายุน้อยในกาแลคซี M83 (ภาพโดยรอยเตอร์ | นาซ่า):

11. กาแล็กซีกังหัน M94 ในกลุ่มดาว Canes Venatici ดาราจักรมีความโดดเด่นเนื่องจากมีโครงสร้างคล้ายวงแหวนอันทรงพลังสองแห่ง (ภาพโดย Reuters | NASA | ESA):

12. กาแล็กซีกังหันมีคาน NGC 4945 ในกลุ่มดาวคนครึ่งม้า มันค่อนข้างคล้ายกับกาแล็กซีของเรา แต่การสำรวจรังสีเอกซ์บ่งชี้ว่ามีแกนเซย์เฟิร์ต ซึ่งน่าจะประกอบด้วยหลุมดำมวลมหาศาลที่ยังคุกรุ่นอยู่ (ภาพโดยรอยเตอร์ | นาซ่า):

13. z8 GND 5296 เป็นดาราจักรที่ค้นพบเมื่อเดือนตุลาคม พ.ศ. 2556 ในกลุ่มดาวหมีใหญ่ ตามการประมาณการเบื้องต้น แสงจากกาแลคซีนี้ใช้เวลาประมาณ 13 พันล้านปีจึงจะมาถึงโลก นี่ไม่ใช่ภาพถ่าย แต่เป็นภาพศิลปะ (ภาพโดย Reuters | NASA | ฮับเบิล):

14. เนบิวลาสะท้อนแสงศีรษะแม่มด (IC 2118) ในกลุ่มดาวอีริดานัส เนบิวลาสะท้อนแสงที่มีความโดดเด่นเป็นพิเศษนี้มีความเกี่ยวข้องกับดาวสว่าง Rigel ในกลุ่มดาวนายพราน เนบิวลาอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 1,000 ปีแสง (ภาพโดยรอยเตอร์ | นาซ่า):

15. กาแล็กซีดอกทานตะวันในกลุ่มดาว Canes Venatici มันอยู่ห่างออกไป 27 ล้านปีแสง (ภาพโดย Reuters | NASA | ESA | ฮับเบิล):

16. แกนกลางของดาราจักรชนิดก้นหอย M 61 ในกลุ่มดาวราศีกันย์ และอยู่ห่างจากเราเพียง 100,000 ปีแสง (ภาพโดย Reuters | NASA | ESA | ฮับเบิล):

17. กาแล็กซีกังหันมีคาน NGC 6946 ซึ่งอยู่ห่างจากดาวหงส์ออกไป 22 ล้านปีแสง ติดกับเซเฟอุส (ภาพโดยรอยเตอร์ | นาซ่า):

18. กลุ่มเมฆก๊าซร้อนที่มีอุณหภูมิหลายล้านองศา น่าจะเกิดจากการชนกันระหว่างดาราจักรแคระกับดาราจักร NGC 1232 ที่ใหญ่กว่ามาก ซึ่งอยู่ในกลุ่มดาวเอริดานัส (ภาพโดยรอยเตอร์ | นาซ่า):

19. กาแล็กซี NGC 524 ในกลุ่มดาวราศีมีน จากเรา แสงจะเดินทางไปที่นั่นเป็นเวลา 90 ล้านปี (ภาพโดย Reuters | NASA | ESA | ฮับเบิล):

20. เนบิวลาปูเป็นเนบิวลาก๊าซในกลุ่มดาวราศีพฤษภ ซึ่งเป็นเศษซากของซูเปอร์โนวา เนบิวลานี้อยู่ห่างจากโลกประมาณ 6,500 ปีแสง (2 kpc) มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 11 ปีแสง (3.4 ชิ้น) และกำลังขยายตัวด้วยความเร็วประมาณ 1,500 กิโลเมตรต่อวินาที ที่ใจกลางเนบิวลามีพัลซาร์ (ดาวนิวตรอน) มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 28-30 กม. (ภาพโดย Reuters | NASA | ESA):

จักรวาลเป็นสถานที่ที่ใหญ่โตมาก เมื่อเรามองท้องฟ้ายามค่ำคืน เกือบทุกสิ่งที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเป็นส่วนหนึ่งของกาแล็กซีของเรา ไม่ว่าจะเป็นดวงดาว กระจุกดาว เนบิวลา ตัวอย่างเช่น เบื้องหลังดวงดาวบนทางช้างเผือกคือดาราจักรสามเหลี่ยม เราพบ "โลกเกาะ" เหล่านี้ทุกที่ที่เรามองในจักรวาล แม้แต่ในอวกาศที่มืดมนที่สุดและว่างเปล่าที่สุด หากเราสามารถรวบรวมแสงสว่างได้มากพอที่จะมองให้ลึกเพียงพอ

กาแลคซีเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ห่างไกลมากจนแม้แต่โฟตอนที่เดินทางด้วยความเร็วแสงก็ยังต้องใช้เวลาหลายล้านหรือพันล้านปีในการเดินทางผ่านอวกาศระหว่างกาแลคซี ครั้งหนึ่งมันเคยเปล่งออกมาจากพื้นผิวดาวฤกษ์อันไกลโพ้น และในที่สุดมันก็มาถึงเราแล้ว และในขณะที่ความเร็ว 299,792,458 เมตรต่อวินาทีดูน่าเหลือเชื่อ แต่ความจริงที่ว่าเราเพิ่งเกิดบิ๊กแบงมาเพียง 13.8 พันล้านปี หมายความว่าระยะทางที่แสงเดินทางยังคงมีจำกัด

คุณอาจคิดว่ากาแลคซีที่ไกลที่สุดจากเราควรจะอยู่ห่างออกไปไม่เกิน 13.8 พันล้านปีแสง แต่นั่นอาจผิด คุณเห็นไหมว่า นอกเหนือจากความจริงที่ว่าแสงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วอันจำกัดผ่านจักรวาล ยังมีข้อเท็จจริงอีกประการหนึ่งที่ไม่ค่อยชัดเจนนัก นั่นคือ โครงสร้างของจักรวาลเองก็กำลังขยายตัวเมื่อเวลาผ่านไป

คำตอบของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่ตัดความเป็นไปได้นี้ออกไปโดยสิ้นเชิงปรากฏในปี 1920 แต่ข้อสังเกตที่เกิดขึ้นในภายหลังและแสดงให้เห็นว่าระยะห่างระหว่างกาแลคซีเพิ่มขึ้น ช่วยให้เราไม่เพียงแต่ยืนยันการขยายตัวของจักรวาลเท่านั้น แต่ยังวัดอัตราการขยายตัวด้วย และมันเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาอย่างไร กาแลคซีที่เราเห็นในปัจจุบันอยู่ห่างจากเรามากเมื่อพวกมันเปล่งแสงที่เราได้รับในวันนี้เป็นครั้งแรก

ปัจจุบัน Galaxy EGS8p7 ครองสถิติความห่างไกล ด้วยค่าเรดชิฟท์ที่วัดได้ 8.63 การสร้างจักรวาลขึ้นใหม่ของเราบอกเราว่าแสงจากกาแลคซีนี้ใช้เวลา 13.24 พันล้านปีเพื่อมาถึงเรา ลองคำนวณเพิ่มอีกหน่อย แล้วเราจะพบว่าเราเห็นวัตถุนี้เมื่อเอกภพมีอายุเพียง 573 ล้านปี หรือเพียง 4% ของอายุปัจจุบัน

แต่เนื่องจากจักรวาลขยายตัวตลอดเวลา กาแลคซีนี้จึงไม่ได้อยู่ห่างออกไป 13.24 พันล้านปีแสง จริงๆ แล้ว มันอยู่ห่างออกไป 30.35 พันล้านปีแสงแล้ว และอย่าลืมว่า หากเราสามารถส่งสัญญาณจากกาแลคซีนี้มาให้เราได้ทันที มันจะครอบคลุมระยะทาง 30.35 พันล้านปีแสง แต่ถ้าคุณส่งโฟตอนจากกาแลคซีนี้มาหาเราแทน ต้องขอบคุณพลังงานมืดและการขยายตัวของโครงสร้างของอวกาศ มันจะไม่มีวันมาถึงเรา กาแล็กซีนี้หายไปแล้ว เหตุผลเดียวที่เราสามารถสังเกตการณ์มันด้วยกล้องโทรทรรศน์เค็กและฮับเบิลก็คือก๊าซเป็นกลางที่บังแสงในทิศทางของกาแลคซีนี้กลายเป็นก๊าซที่ค่อนข้างหายาก

กระจกฮับเบิลเทียบกับกระจกเจมส์เวบบ์

แต่อย่าคิดว่ากาแล็กซีนี้เป็นกาแล็กซีที่ห่างไกลที่สุดในบรรดากาแล็กซีที่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เราเคยเห็นมา เราเห็นกาแลคซีในระยะไกลเท่าที่อุปกรณ์ของเราและจักรวาลอนุญาต: ยิ่งก๊าซเป็นกลางน้อยลง กาแล็กซีก็จะใหญ่ขึ้นและสว่างมากขึ้น เครื่องมือของเราก็จะไวมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งมองเห็นได้ไกลออกไป ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ จะสามารถมองได้ไกลยิ่งขึ้น เนื่องจากจะสามารถจับแสงที่มีความยาวคลื่นที่ยาวกว่า (และด้วยเหตุนี้จึงมีเรดชิฟต์ที่สูงกว่า) จึงสามารถมองเห็นแสงที่ไม่ถูกบังด้วยก๊าซเป็นกลาง จะสามารถมองเห็นกาแลคซีที่จางกว่ากล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ของเรา (ฮับเบิล, สปิตเซอร์, เค็ค)

ตามทฤษฎีแล้ว กาแลคซีแรกสุดควรปรากฏที่การเคลื่อนไปทางสีแดงที่ 15-20

ผู้ที่มีความคิดเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับจักรวาลจะตระหนักดีว่าจักรวาลมีการเคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลา จักรวาลกำลังขยายตัวทุกวินาที และมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ อีกประการหนึ่งคือในระดับการรับรู้ของมนุษย์ต่อโลก เป็นเรื่องยากมากที่จะเข้าใจขนาดของสิ่งที่เกิดขึ้นและจินตนาการถึงโครงสร้างของจักรวาล นอกจากกาแล็กซีของเราซึ่งดวงอาทิตย์ตั้งอยู่และเราตั้งอยู่ ยังมีกาแล็กซีอื่นๆ อีกนับสิบหลายร้อยแห่ง ไม่มีใครรู้จำนวนที่แน่นอนของโลกที่ห่างไกล จำนวนกาแลคซีในจักรวาลสามารถทราบได้โดยการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของจักรวาลเท่านั้น

ดังนั้น เมื่อพิจารณาจากขนาดของจักรวาล เราจึงสามารถสรุปได้อย่างง่ายดายว่าห่างจากโลกหลายหมื่นล้านปีแสง มีโลกที่คล้ายกับเราอยู่

อวกาศและโลกที่ล้อมรอบเรา

ตามที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนกล่าวว่า กาแล็กซีของเราซึ่งได้รับชื่อที่สวยงามว่า "ทางช้างเผือก" เป็นศูนย์กลางของจักรวาลเมื่อไม่กี่ศตวรรษก่อน อันที่จริง ปรากฎว่านี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของจักรวาลเท่านั้น และมีกาแลคซีอื่นหลายประเภทและขนาด ทั้งใหญ่และเล็ก บางแห่งอยู่ไกลออกไป และบางแห่งอยู่ใกล้กว่า

ในอวกาศ วัตถุทั้งหมดเชื่อมต่อกันอย่างใกล้ชิด เคลื่อนที่ไปในลำดับที่แน่นอน และครอบครองสถานที่ที่ได้รับจัดสรร ดาวเคราะห์ที่เรารู้จัก ดาวที่เรารู้จักดี หลุมดำ และระบบสุริยะของเราเองนั้นตั้งอยู่ในกาแลคซีทางช้างเผือก ชื่อไม่ใช่เรื่องบังเอิญ แม้แต่นักดาราศาสตร์โบราณที่สำรวจท้องฟ้ายามค่ำคืน ยังเปรียบเทียบพื้นที่รอบตัวเรากับเส้นทางน้ำนมซึ่งมีดาวนับพันดวงดูเหมือนหยดนม กาแล็กซีทางช้างเผือกซึ่งเป็นวัตถุดาราจักรท้องฟ้าในขอบเขตการมองเห็นของเรา ประกอบขึ้นเป็นจักรวาลใกล้เคียง สิ่งที่อาจอยู่นอกเหนือการมองเห็นของกล้องโทรทรรศน์กลายเป็นที่รู้จักในศตวรรษที่ 20 เท่านั้น

การค้นพบครั้งต่อมาซึ่งขยายจักรวาลของเราจนมีขนาดเท่าเมตากาแล็กซี ทำให้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบทฤษฎีบิ๊กแบง ความหายนะครั้งใหญ่เกิดขึ้นเมื่อเกือบ 15 พันล้านปีก่อนและเป็นแรงผลักดันให้เกิดกระบวนการกำเนิดจักรวาล ระยะหนึ่งของสารถูกแทนที่ด้วยอีกระยะหนึ่ง จากเมฆหนาแน่นของไฮโดรเจนและฮีเลียม จุดเริ่มต้นแรกของจักรวาลเริ่มก่อตัวขึ้น - กาแล็กซีก่อกำเนิดประกอบด้วยดวงดาว ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในอดีตอันไกลโพ้น แสงจากเทห์ฟากฟ้าจำนวนมากซึ่งเราสามารถสังเกตได้จากกล้องโทรทรรศน์ที่แข็งแกร่งที่สุดนั้นเป็นเพียงการทักทายอำลาเท่านั้น ดาวหลายล้านดวง (หรือหลายพันล้านดวง) ที่กระจายอยู่บนท้องฟ้าของเรานั้นอยู่ห่างจากโลกหนึ่งพันล้านปีแสง และหยุดดำรงอยู่ไปนานแล้ว

แผนที่จักรวาล: เพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดและไกลที่สุด

ระบบสุริยะของเราและวัตถุจักรวาลอื่น ๆ ที่สังเกตได้จากโลกนั้นเป็นโครงสร้างที่ค่อนข้างใหม่และเป็นเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดในจักรวาลอันกว้างใหญ่ เป็นเวลานานที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ากาแลคซีแคระที่อยู่ใกล้กับทางช้างเผือกมากที่สุดคือเมฆแมเจลแลนใหญ่ซึ่งอยู่ห่างจาก 50 กิโลพาร์เซกเพียง 50 กิโลพาร์เซก เมื่อไม่นานมานี้เพื่อนบ้านที่แท้จริงของกาแล็กซีของเราก็เป็นที่รู้จัก ในกลุ่มดาวราศีธนูและในกลุ่มดาวสุนัขใหญ่มีกาแลคซีแคระขนาดเล็กซึ่งมีมวลน้อยกว่ามวลทางช้างเผือก 200-300 เท่าและระยะห่างถึงพวกมันเพียง 30-40,000 ปีแสง

สิ่งเหล่านี้เป็นหนึ่งในวัตถุสากลที่เล็กที่สุด ในกาแลคซีดังกล่าว จำนวนดาวฤกษ์ค่อนข้างน้อย (ประมาณหลายพันล้านดวง) ตามกฎแล้ว กาแลคซีแคระจะค่อยๆ รวมตัวหรือถูกดูดกลืนโดยชั้นหินที่มีขนาดใหญ่กว่า ความเร็วของเอกภพที่กำลังขยายตัวซึ่งอยู่ที่ 20-25 กม./วินาที จะทำให้กาแลคซีใกล้เคียงชนกันโดยไม่รู้ตัว สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อใดและจะเป็นอย่างไรเราคงเดาได้เท่านั้น การชนกันของกาแลคซีกำลังเกิดขึ้นตลอดเวลา และเนื่องจากการดำรงอยู่ของเรานั้นไม่ยั่งยืน จึงไม่สามารถสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้นได้

แอนโดรเมดาซึ่งมีขนาดใหญ่กว่ากาแล็กซีของเราสองถึงสามเท่า เป็นหนึ่งในกาแล็กซีที่อยู่ใกล้เราที่สุด ดาวดวงนี้ยังคงเป็นหนึ่งในดวงที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในหมู่นักดาราศาสตร์และนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ และอยู่ห่างจากโลกเพียง 2.52 ล้านปีแสง เช่นเดียวกับดาราจักรของเรา แอนโดรเมดาเป็นสมาชิกของกลุ่มดาราจักรท้องถิ่น ขนาดของสนามกีฬาจักรวาลขนาดยักษ์นี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางสามล้านปีแสง และจำนวนกาแลคซีที่มีอยู่ในนั้นอยู่ที่ประมาณ 500 อย่างไรก็ตาม แม้แต่แอนโดรเมดาขนาดยักษ์ก็ยังดูเตี้ยเมื่อเทียบกับกาแลคซี IC 1101

ดาราจักรชนิดก้นหอยที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาลนี้อยู่ห่างจากโลกไปมากกว่าร้อยล้านปีแสง และมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 6 ล้านปีแสง แม้จะมีดาวฤกษ์ถึง 100 ล้านล้านดวง แต่กาแลคซีนี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสสารมืด

พารามิเตอร์ทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์และประเภทของกาแลคซี

การสำรวจอวกาศครั้งแรกที่ดำเนินการเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 ถือเป็นอาหารสำหรับความคิดมากมาย เนบิวลาคอสมิกที่ค้นพบผ่านเลนส์ของกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งในที่สุดก็นับได้มากกว่าหนึ่งพันชิ้น ถือเป็นวัตถุที่น่าสนใจที่สุดในจักรวาล เป็นเวลานานแล้วที่จุดสว่างบนท้องฟ้ายามค่ำคืนถือเป็นการสะสมก๊าซซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างกาแลคซีของเรา เอ็ดวิน ฮับเบิลสามารถวัดระยะห่างระหว่างกระจุกดาวและเนบิวลาในปี 1924 และค้นพบอย่างน่าทึ่ง เนบิวลาเหล่านี้เป็นเพียงกาแลคซีกังหันที่อยู่ห่างไกล ซึ่งเคลื่อนที่อย่างอิสระผ่านขนาดของจักรวาล

นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันเป็นคนแรกที่แนะนำว่าจักรวาลของเราประกอบด้วยกาแลคซีจำนวนมาก การสำรวจอวกาศในช่วงไตรมาสสุดท้ายของศตวรรษที่ 20 การสังเกตการณ์โดยใช้ยานอวกาศและเทคโนโลยี รวมถึงกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลอันโด่งดัง ได้ยืนยันสมมติฐานเหล่านี้ อวกาศนั้นไร้ขีดจำกัด และทางช้างเผือกของเราก็อยู่ไกลจากกาแลคซีที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาล และยิ่งกว่านั้น ไม่ใช่ศูนย์กลางของมันด้วย

ด้วยการถือกำเนิดของวิธีการสังเกตการณ์ทางเทคนิคที่ทรงพลังเท่านั้น จักรวาลจึงเริ่มมีโครงร่างที่ชัดเจน นักวิทยาศาสตร์ต้องเผชิญกับความจริงที่ว่าแม้แต่การก่อตัวขนาดใหญ่เช่นกาแลคซีก็อาจแตกต่างกันในโครงสร้างและโครงสร้างรูปร่างและขนาด

ด้วยความพยายามของเอ็ดวิน ฮับเบิล โลกได้รับการจำแนกกาแลคซีอย่างเป็นระบบ โดยแบ่งออกเป็นสามประเภท:

• เกลียว;
• รูปไข่;
• ไม่ถูกต้อง.

กาแลคซีทรงรีและกังหันเป็นประเภทที่พบมากที่สุด ซึ่งรวมถึงกาแลคซีทางช้างเผือกของเรา เช่นเดียวกับกาแลคซีแอนโดรเมดาที่อยู่ใกล้เคียงและกาแลคซีอื่น ๆ อีกมากมายในจักรวาล

กาแลคซีทรงรีมีรูปร่างเป็นวงรีและยาวไปในทิศทางเดียว วัตถุเหล่านี้ไม่มีปลอกและมักจะเปลี่ยนรูปร่าง วัตถุเหล่านี้มีขนาดแตกต่างกันด้วย สัตว์ประหลาดในจักรวาลเหล่านี้ต่างจากกาแล็กซีกังหันตรงที่ไม่มีจุดศูนย์กลางที่ชัดเจน ไม่มีแกนกลางในโครงสร้างดังกล่าว

ตามการจำแนกประเภท กาแลคซีดังกล่าวถูกกำหนดด้วยอักษรละติน E กาแลคซีทรงรีที่รู้จักทั้งหมดในปัจจุบันถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อย E0-E7 การกระจายไปยังกลุ่มย่อยนั้นขึ้นอยู่กับโครงร่าง: ตั้งแต่กาแลคซีทรงกลมเกือบ (E0, E1 และ E2) ไปจนถึงวัตถุที่มีความยาวมากซึ่งมีดัชนี E6 และ E7 ในบรรดากาแลคซีทรงรียังมีดาวแคระและดาวยักษ์ที่แท้จริงซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายล้านปีแสง

ดาราจักรกังหันมีสองประเภทย่อย:

• กาแลคซีนำเสนอในรูปแบบของเกลียวไขว้
• เกลียวปกติ

ประเภทย่อยแรกมีความโดดเด่นด้วยคุณสมบัติดังต่อไปนี้ กาแลคซีดังกล่าวมีรูปร่างคล้ายก้นหอยปกติ แต่ในใจกลางของกาแลคซีกังหันนั้นมีสะพาน (แท่ง) ซึ่งก่อให้เกิดแขน สะพานดังกล่าวในกาแลคซีมักเป็นผลมาจากกระบวนการหมุนเหวี่ยงทางกายภาพที่แบ่งแกนกลางกาแลคซีออกเป็นสองส่วน มีกาแลคซีที่มีนิวเคลียสสองแห่งซึ่งประกอบกันเป็นดิสก์กลาง เมื่อนิวเคลียสมาบรรจบกัน สะพานจะหายไปและกาแล็กซีจะกลายเป็นปกติโดยมีจุดศูนย์กลางเพียงจุดเดียว นอกจากนี้ยังมีสะพานในกาแลคซีทางช้างเผือกของเราซึ่งอยู่ในแขนข้างหนึ่งซึ่งมีระบบสุริยะของเราตั้งอยู่ จากดวงอาทิตย์ถึงใจกลางกาแลคซี เส้นทางตามการประมาณการสมัยใหม่คือ 27,000 ปีแสง ความหนาของแขน Orion Cygnus ซึ่งดวงอาทิตย์และโลกของเราอาศัยอยู่คือ 700,000 ปีแสง

ตามการจำแนกประเภท กาแลคซีกังหันจะใช้อักษรละติน Sb มีการกำหนดชื่ออื่นสำหรับกาแลคซีกังหัน: Dba, Sba และ Sbc ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับกลุ่มย่อย ความแตกต่างระหว่างกลุ่มย่อยจะพิจารณาจากความยาวของแท่ง รูปร่าง และโครงสร้างของปลอก

ดาราจักรกังหันมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 20,000 ปีแสง จนถึงเส้นผ่านศูนย์กลาง 100,000 ปีแสง กาแลคซีทางช้างเผือกของเราอยู่ใน "ค่าเฉลี่ยสีทอง" ขนาดของมันจะเคลื่อนเข้าหากาแลคซีขนาดกลาง

ประเภทที่หายากที่สุดคือกาแลคซีไร้รูปร่าง วัตถุจักรวาลเหล่านี้เป็นกลุ่มดาวและเนบิวลาขนาดใหญ่ที่ไม่มีรูปร่างหรือโครงสร้างที่ชัดเจน ตามการจำแนกประเภท พวกเขาได้รับดัชนี Im และ IO ตามกฎแล้ว โครงสร้างประเภทแรกไม่มีดิสก์หรือแสดงออกมาไม่ชัดเจน บ่อยครั้งดาราจักรดังกล่าวมีแขนคล้ายกัน กาแลคซีที่มีดัชนี IO เป็นกลุ่มดาวฤกษ์ เมฆก๊าซ และสสารมืดที่วุ่นวาย ตัวแทนที่โดดเด่นของกาแลคซีกลุ่มนี้คือเมฆแมเจลแลนใหญ่และเล็ก

กาแลคซีทั้งหมด: สม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ ทรงรีและกังหัน ประกอบด้วยดวงดาวหลายล้านล้านดวง ช่องว่างระหว่างดวงดาวและระบบดาวเคราะห์เต็มไปด้วยสสารมืดหรือเมฆก๊าซจักรวาลและอนุภาคฝุ่น ในช่องว่างระหว่างช่องว่างเหล่านี้ มีหลุมดำทั้งใหญ่และเล็ก ซึ่งรบกวนความสงบสุขของจักรวาล

จากผลการจำแนกประเภทและการวิจัยที่มีอยู่ เราสามารถตอบคำถามว่ามีกาแลคซีจำนวนเท่าใดในจักรวาลและเป็นประเภทใด มีกาแล็กซีกังหันอีกมากมายในจักรวาล พวกมันประกอบด้วยมากกว่า 55% ของจำนวนวัตถุสากลทั้งหมด มีกาแลคซีทรงรีมากกว่าครึ่งหนึ่ง - เพียง 22% ของจำนวนทั้งหมด มีกาแลคซีไม่ปกติเพียง 5% เท่านั้นที่คล้ายกับเมฆแมเจลแลนใหญ่และเล็กในจักรวาล กาแลคซีบางแห่งอยู่ใกล้เราและอยู่ในมุมมองของกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังที่สุด ส่วนอื่นๆ อยู่ในอวกาศที่ไกลที่สุด ซึ่งมีสสารมืดครอบงำ และความมืดของอวกาศอันไม่มีที่สิ้นสุดจะมองเห็นได้ชัดเจนกว่าในเลนส์

กาแล็กซีอย่างใกล้ชิด

กาแลคซีทั้งหมดอยู่ในกลุ่มบางกลุ่ม ซึ่งในวิทยาศาสตร์สมัยใหม่มักเรียกว่ากระจุกดาว ทางช้างเผือกเป็นส่วนหนึ่งของหนึ่งในกระจุกเหล่านี้ ซึ่งประกอบด้วยกาแลคซีที่รู้จักไม่มากก็น้อยถึง 40 แห่ง กระจุกดาวนี้เป็นส่วนหนึ่งของซูเปอร์คลัสเตอร์ซึ่งเป็นกลุ่มกาแลคซีขนาดใหญ่กว่า โลก ตลอดจนดวงอาทิตย์และทางช้างเผือก เป็นส่วนหนึ่งของกระจุกดาวราศีกันย์ นี่คือที่อยู่จักรวาลที่แท้จริงของเรา เมื่อรวมกับกาแลคซีของเราแล้ว ยังมีกาแลคซีอื่นอีกมากกว่าสองพันแห่งในกระจุกดาวราศีกันย์ ทั้งทรงรี ทรงก้นหอย และไม่สม่ำเสมอ

แผนที่จักรวาลซึ่งนักดาราศาสตร์อาศัยในปัจจุบัน ช่วยให้ทราบว่าจักรวาลมีหน้าตาเป็นอย่างไร รูปร่างและโครงสร้างของมันเป็นอย่างไร กระจุกทั้งหมดรวมตัวกันรอบๆ ช่องว่างหรือฟองสสารมืด เป็นไปได้ที่จะคิดว่าสสารมืดและฟองอากาศเต็มไปด้วยวัตถุบางอย่างเช่นกัน บางทีนี่อาจเป็นปฏิสสารซึ่งตรงกันข้ามกับกฎฟิสิกส์ซึ่งก่อให้เกิดโครงสร้างที่คล้ายกันในระบบพิกัดที่แตกต่างกัน

สถานะของกาแล็กซีในปัจจุบันและอนาคต

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างภาพเหมือนทั่วไปของจักรวาล เรามีข้อมูลภาพและคณิตศาสตร์เกี่ยวกับจักรวาลที่อยู่ในความเข้าใจของเรา ขนาดที่แท้จริงของจักรวาลนั้นไม่อาจจินตนาการได้ สิ่งที่เราเห็นผ่านกล้องโทรทรรศน์คือแสงดาวที่เข้ามาหาเรามานานนับพันล้านปี บางทีภาพจริงในวันนี้อาจแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ผลจากหายนะของจักรวาล กาแลคซีที่สวยงามที่สุดในจักรวาลอาจกลายเป็นเมฆฝุ่นจักรวาลและสสารมืดที่ว่างเปล่าและน่าเกลียดได้แล้ว

ไม่สามารถปฏิเสธได้ว่าในอนาคตอันไกลโพ้น กาแลคซีของเราจะชนกับเพื่อนบ้านที่ใหญ่กว่าในจักรวาลหรือกลืนกาแลคซีแคระที่อยู่ถัดไป ผลที่ตามมาของการเปลี่ยนแปลงระดับสากลดังกล่าวจะเป็นอย่างไรนั้นต้องรอติดตามกันต่อไป แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าการบรรจบกันของกาแลคซีจะเกิดขึ้นด้วยความเร็วแสง แต่มนุษย์โลกก็ไม่น่าจะพบเห็นภัยพิบัติสากล นักคณิตศาสตร์ได้คำนวณว่าเหลือเวลาอีกกว่าสามพันล้านปีของโลกก่อนที่จะเกิดการชนกันครั้งร้ายแรง คำถามที่ว่าชีวิตจะมีอยู่บนโลกของเราในเวลานั้นหรือไม่

พลังอื่นๆ ยังสามารถรบกวนการดำรงอยู่ของดวงดาว กระจุกดาว และกาแลคซีได้อีกด้วย หลุมดำซึ่งมนุษย์ยังรู้จักสามารถกลืนดาวฤกษ์ได้ อะไรรับประกันได้ว่าสัตว์ประหลาดขนาดมหึมาที่ซ่อนอยู่ในสสารมืดและในความว่างเปล่าจะไม่สามารถกลืนกาแล็กซีได้ทั้งหมด?

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลจับแสงจากกาแล็กซีที่ห่างไกลที่สุดและเก่าแก่ที่สุดที่วิทยาศาสตร์รู้จักในปัจจุบัน

ระบบดาวนี้มีชื่อรหัสว่า z8_GND_5296 มีมวลเทียบเท่ากับมวล 1.3 พันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ และตั้งอยู่ในทิศทางของกลุ่มดาวหมีใหญ่ ซึ่งอยู่ห่างออกไป 13.1 พันล้านปีแสง เนื่องจากระยะห่างจากโลก จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะมองผ่านกล้องโทรทรรศน์แบบแสง ดังนั้นเพื่อตรวจจับรังสี นักวิทยาศาสตร์จึงใช้เครื่องมือที่ตรวจจับแสงใกล้อินฟราเรด

หลังจากได้รับข้อมูลเบื้องต้น นักวิจัยได้ตรวจสอบพวกมันอีกครั้งโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่หอดูดาวเคก และยืนยันตำแหน่งของกาแลคซี

“เป็นไปไม่ได้เลยที่จะดูวัตถุที่อยู่ไกลออกไปโดยใช้กล้องโทรทรรศน์แบบแสง รังสีที่มองเห็นได้ทั้งหมดถูกเลื่อนไปยังช่วงอินฟราเรดใกล้” ผู้เขียนหลักของการศึกษา Steven Finkelstein จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสตินอธิบาย

ปรากฏการณ์ที่สังเกตได้นี้เรียกว่าปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ วัตถุที่เคลื่อนออกไปจากเราจะปรากฏเป็นสีแดง และวัตถุที่เข้ามาใกล้จะปรากฏเป็นสีน้ำเงิน การเคลื่อนตัวของรังสีอินฟราเรดไม่เพียงบ่งชี้ว่ากาแลคซีที่สังเกตได้อยู่ห่างจากเรามากเท่านั้น แต่ยังบ่งชี้ด้วย

น่าแปลกที่ระบบดาว z8_GND_5296 เป็นเพียงหนึ่งใน 43 ตัวเลือกสำหรับกาแลคซีไกลโพ้นที่มีการสังเกตเส้นไฮโดรเจนอย่างชัดเจน ซึ่งจำเป็นสำหรับการระบุวัตถุในจักรวาล

ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงต้องเผชิญกับคำถามเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ยุคแรกเริ่มของจักรวาล: แสงของกาแลคซีแรกสามารถเดินทางผ่านเมฆก๊าซไฮโดรเจนในอวกาศได้เร็วแค่ไหนโดยไม่กระเจิง?

ในการตรวจจับแสงที่ผ่านเมฆของเอกภพในยุคแรกเริ่ม ไฮโดรเจนจะต้องถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออน แต่สิ่งที่ขัดแย้งกันก็คือตามทฤษฎีดาราศาสตร์ฟิสิกส์มาตรฐาน กระบวนการไอออไนเซชันมีสาเหตุมาจากกาแลคซีรุ่นแรกอย่างแม่นยำ

“การดูกาแล็กซีที่อยู่ไกลออกไปนั้นน่าสนใจเป็นพิเศษ เนื่องจากความเร็วแสงมีจำกัด เราจึงมองเห็นผ่านกล้องโทรทรรศน์ในช่วงเวลาที่รังสีจากวัตถุเหล่านี้เพิ่งถูกปล่อยออกมา จริงๆ แล้ว เรากำลังมองผ่านอวกาศและเวลาในระยะเริ่มต้น การดำรงอยู่ของจักรวาล” ผู้ร่วมเขียนการศึกษา Dominik Riechers จาก Cornell University กล่าว

ในกรณีนี้ แสงที่ปล่อยออกมาจากกาแลคซี z8_GND_5296 จะใช้เวลา 13.1 พันล้านปีเพื่อมายังโลก แม้ว่าอายุของจักรวาลจะอยู่ที่ 13.8 พันล้านปีก็ตาม ดังนั้นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จึงมองเห็นจักรวาลผ่านกล้องโทรทรรศน์เมื่อมีอายุเพียง 700 ล้านปี

แต่อายุกลับห่างไกลจากคุณสมบัติที่โดดเด่นเพียงประการเดียวของกาแลคซี z8_GND_5296 ตามข่าวประชาสัมพันธ์ ระบุว่ากำลังผลิตดาวฤกษ์ดวงใหม่ในอัตราที่น่าประหลาดใจประมาณ 330 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ต่อปี ซึ่งมากกว่าอัตราการกำเนิดดาวฤกษ์ทางช้างเผือกถึง 100 เท่า

Finkelstein เขียนในบทความเกี่ยวกับงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ว่า “ในเอกภพยุคแรกเริ่มอาจเกิดเร็วกว่าที่เราคิดไว้มาก”

นอกจากนี้ Finkelstein และเพื่อนร่วมงานยังประหลาดใจกับปริมาณออกซิเจนและองค์ประกอบ "หนัก" อื่นๆ ที่มีอยู่ในกาแลคซีนี้ ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าธาตุจำนวนหนึ่งที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียมจะไม่มีเวลาก่อตัวในเวลาอันสั้นเช่นนี้

นักวิจัยพบคำอธิบายที่สมเหตุสมผลสำหรับปรากฏการณ์นี้จากการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับจากกล้องโทรทรรศน์ NASA Spitzer Galaxy z8_GND_5296 น่าจะมีร่องรอยการระเบิดของดาวฤกษ์ยักษ์ ซึ่งอยู่ในแกนกลางซึ่งมีธาตุหนักสังเคราะห์ขึ้นแล้ว ดาวเหล่านี้น่าจะเป็นดาวดวงแรกในกาแลคซีและ

“เป็นเรื่องน่าสนใจที่ส่วนแบ่งของธาตุหนักอย่างสิงโตนั้นก่อตัวขึ้นในช่วงแรกของการดำรงอยู่ของเวลา” ฟินเกลสไตน์ประหลาดใจ

โปรดทราบว่าก่อนการค้นพบกาแลคซี z8_GND_5296 ระบบดาวที่เก่าแก่ที่สุดถือเป็นระบบที่ก่อตัวหลังจากบิ๊กแบง 740 ล้านปี เหตุผลที่ไม่เคยค้นพบกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลที่สุดในจักรวาลมาก่อนก็คือดาวฤกษ์มวลมากดวงหนึ่งระเบิดระหว่างทางไปหามัน และบดบัง "หญิงชรา" ด้วยแสงของมัน

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ได้บรรลุผลสำเร็จในสิ่งที่พวกเขาทำได้ แต่หากต้องการมองดูเวลาที่ห่างไกลมากขึ้น พวกเขาจะต้องเปลี่ยนกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลด้วยสิ่งที่ทรงพลังกว่า ทางเลือกที่ยอดเยี่ยมคือกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ซึ่งมีกำหนดเปิดตัวในปี 2561