Cosmic web ใยแห่งจักรวาล

ตั้งแต่ยุค 60  วงการดาราศาสตร์ได้มีความพยายามในการจัดทำแคตตาล็อกกาแล็กซีอย่างเป็นระบบ โดยมีแคตตาล็อกกาแล็กซีและกระจุกกาแล็กซี (Clusters) ที่สามารถระบุจำนวน-ระยะทาง-ชนิดของกาแล็กซีและกระจุกกาแล็กซีได้เกือบ 30,000 แห่ง และในปัจจุบันก็คือยุคประมาณ 10 ปีที่ผ่านมาข้อมูลเหล่านี้ในฐานข้อมูลแกแลคซี่ก็มีจำนวนเพิ่มมากขึ้นถึงหลักแสนครับ

ต่อมาในยุคของ Supercomputer ที่สามารถ simulate แบบจำลองทางจักรวาลวิทยาได้แม่นยำขึ้น นักวิทยาศาสตร์จึงทราบว่าบรรดาแกแลคซี่ทั้งหลายรวมทั้งพื้นที่ของ Dark matter , Void ของจักรวาลถูกจัดเรียงอยู่ใน “Cosmic web” อันกว้างใหญ่ไพศาล  โดยนำข้อมูลของแกแล็กซี่นับแสนแห่งที่อธิบายในวรรคบนมาสร้างเป็น 3D map ด้วย Supercomputer

และจาก 3D map นี้ทำให้เราทราบว่ากาแล็กซี , พื้นที่ของ Dark matter , Void มีลักษณะเป็น “ปม” และ “เส้นใย”  โดย 3D map ถูกทำออกมาให้เป็นภาพที่เข้าใจง่ายโดยส่วนกลุ่มหรือ cluster ของแกแลคซี่คือส่วนเรืองแสงทอดยาวไปทั่วอวกาศ  และส่วนที่มืดหรือมีสีคล้ำก็คือส่วนที่อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ไม่สามารถเห็นแสงในทุกย่านแสงของมันได้เลย ซึ่งในปัจจุบันก็สันนิษฐานว่าคือส่วนของสสารมืด


ขออธิบายโครงสร้าง Cosmic web ตามรายละเอียดด้านล่างนี้ครับ

🛑 ส่วนเรืองแสงสีเหลืองคือกลุ่มหรือ cluster ของแกแลคซี่
🛑 ส่วนสีม่วงจาง ๆ คือก๊าซไฮโดรเจนที่กระจายตัวระหว่างกาแล็กซีต่าง ๆ  ในส่วนนี้เราตรวจจับได้จาก UV sensors ในดาวเทียมที่ส่งขึ้นอวกาศเพื่อตรวจจับพวก UV trails เหล่านี้โดย  UV sensors จะตรวจจับแสงย่าน UV จาง ๆ ของกลุ่ม Hydrogen ที่จะปล่อยแสงย่าน UV เมื่อได้รับรังสีเข้มข้นของดาวฤกษ์
🛑 สีม่วงเข้มและสีดำคือพื้นที่ของ Dark matter  ซึ่งไม่ปล่อยแสงหรือมีปฏิสัมพันธ์กับแสงเลย แต่นักดาราศาสตร์สามารถติดตามการมีอยู่ของมันได้ผ่านปรากฏการณ์ Gravitational Lensing  และนำพิกัดของทุกแห่งที่เกิด Gravitational Lensing มาสร้างรวมใน 3D map นี้ครับ

มีอีกเทคนิคหนึ่งที่ใช้สร้าง 3D map ก็คือวิเคราะห์แสงจากวัตถุที่อยู่ไกลมากและสว่างมากที่เรียกว่า Quasar  เมื่อแสงจาก Quasar เดินทางผ่านจักรวาลมันจะผ่านกลุ่มก๊าซ/ฝุ่น (Interstellar medium) ที่ตรวจจับได้ยาก …. ในมุมมองนี้จากโลกทำให้เกิดเหมือนกับเงาที่บังแสงจาก Quasar เป็นภาพของแผนที่อีกแบบหนึ่งครับ

ทฤษฏี Big crunch ของจักรวาล

ปัจจุบันได้มีแนวคิดแบบจำลองทางจักรวาลวิทยาที่รวมเอา Big bang และ ทฤษฏี Big crunch เข้าไว้ด้วยกัน  โดยทั้ง Big bang – Big crunch เป็นส่วนหนึ่งของ “วัฏจักร”  นั่นก็หมายความว่าหากทฤษฎีนี้เป็นจริง  จักรวาลที่เราอาศัยอยู่นี้จะอยู่ระหว่าง Big bang – Big crunch

กล่าวอีกนัยหนึ่ง จักรวาลของเราสามารถเป็นชุดแรกของจักรวาลที่เป็นไปได้  หรืออาจเป็นจักรวาลที่ n ในวัฏจักรนี้ก็ได้ครับ

Oscillating Universe theory  มันคือทฤษฏีหนึ่งที่กล่าวไว้ว่าเมื่อเกิด Big bang แล้ว  เอกภพจะขยายตัวออกไปและขยายตัวเรื่อย ๆ  และเมื่อเอกภพขยายตัวถึงขีดสุดมันจะเริ่มหดตัวลงมาเรื่อย ๆ …..จนถึงจุดที่ “ทุกอย่าง” ในเอกภพถูกบีบ (Crunch) จนทุกอย่างกลายเป็นหลุมดำขนาดยักษ์  มันก็จะกลายเป็น Big bang อีกครั้ง (ทฤษฏี Big Crunch) ….. และจะ Oscillating แบบนี้ไปเรื่อย ๆ ตามภาพนี้

จักรวาล = ไส้กรอกอีสาน 🤣😸😂


ทฤษฏี Big crunch  มันคือการที่เอกภพที่แล้วเกิดการ “หดตัว” ลงมาเรื่อย ๆ  จน Crunch วัตถุ / มวล ทุกอย่างในพื้นที่เดิม ๆ จนอัดแน่น  และบรรดาหลุมดำเล็ก-ใหญ่ที่มีอยู่แล้วก็จะรวมกันเป็นหลุมดำแบบ Supermassive  และจะมีหลุมดำแบบนี้จำนวนมากมหาศาล  จนทุกอย่างกลายเป็นหลุมดำหมด ….ในที่สุดเมื่อเมื่อเอกภพหดตัวต่อไปอีกจน crunch หลุมดำที่เหลือทั้งหมดมันก็จะถึงวิกฤติ ….. จนเกิด “Big bang” ครั้งปัจจุบันที่เรารู้จักครับ

เครื่องยนต์ไอออน Ion engine

ในยานสำรวจอวกาศที่ออกแบบมาให้เดินทางไกลมาก ๆ อย่างเช่นไปดาวพฤหัส ดาวเสาร์ จะใช้เครื่องยนต์ประเภทหนึ่งเรียกว่าเครื่องยนต์ ION …. Ion Thruster engine ซึ่งเริ่มผลิตใช้กันจริงจังตั้งแต่ยุค 80 แล้วครับ

หลักการพื้นฐานก็คือ  Ion Thruster engine สร้างแรงขับเคลื่อนให้กับยานอวกาศโดยใช้ไฟฟ้าในการทำให้ก๊าซมวลอะตอมสูงเช่น Xenon แตกตัวเป็น “ION” (เป็นที่มาของชื่อเครื่องยนต์ไอออน)  การที่ใช้ Xenon นี้เพราะ Xenon มีน้ำหนักอะตอมสูงซึ่งช่วยให้เครื่องยนต์สร้างโมเมนตัมและแรงขับกฎข้อที่สามของนิวตันได้สูงกว่าแก้สชนิดอื่น

หลักการทำงานของมันก็คือ
🛑 Xenon ถูกสูบเข้าไปใน chamber และถูกพุ่งชนด้วยอิเล็กตรอน การชนกันนี้จะ “เตะ” อิเล็กตรอนออกจากอะตอมที่เป็นกลางของ Xenon ทำให้ก๊าซ Xenon กลายเป็นพลาสมาที่มีประจุบวก …. เรียกว่า “ION”
🛑 Xenon ION ที่มีประจุบวกจะถูกดึงด้วยแรงทางไฟฟ้าจากขั้วตรงข้ามกันของประจุไฟฟ้าในตะแกรง 2 ชั้น  ทำให้ ION พุ่งออกจากท้ายเครื่องยนต์ด้วยความเร็วสูงมากถึงประมาณ 30 ถึง 40 กิโลเมตรต่อวินาที  ซึ่งตามกฎข้อที่ 3 ของนิวตันโมเมนตัมนี้ก็จะมากพอสมควร
🛑 แก้ส Xenon ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงจะมีความสิ้นเปลืองน้อยมาก ทำให้เครื่องยนต์ประเภทนี้สามารถใช้ในยานอวกาศได้นานหลายปี

เครื่องยนต์ ION ชนิดใหม่ที่ทาง NASA ออกมาประกาศความสำเร็จในการพัฒนาก็ใช้ธาตุ “ลิเธียม” แทนแก้ส Xenon และน่าจะมีการปรับปรุงส่วนประกอบอื่นอีกเยอะด้วย แต่โดยหลักการแล้วก็เหมือนกับเครื่องยนต์ ION thrust ดั้งเดิมครับ