แสงถือกำเนิดจากความโน้มถ่วงในยุคแรกเริ่มเอกภพ

เมื่อครั้งที่จักรวาลของเรายังมีอายุน้อย ประกอบไปด้วยสสารกับพลังงานที่อัดแน่นและมีความร้อนมหาศาลยิ่งกว่าทุกวันนี้มาก เชื่อหรือไม่ว่าเงื่อนไขพิเศษดังกล่าวสามารถทำให้เกิดอนุภาคโฟตอน (photon) หรือแสงสว่างขึ้นได้เป็นครั้งแรก จากความเคลื่อนไหวของคลื่นความโน้มถ่วง (gravitational wave) เพียงอย่างเดียวล้วน ๆ

ทีมนักฟิสิกส์ทฤษฎีนานาชาติ นำโดยศาสตราจารย์ โรเบิร์ต แบรนเดนเบอร์เกอร์ จากมหาวิทยาลัยแม็กกิลล์ของแคนาดา นำเสนอผลการศึกษาล่าสุดในคลังเอกสารวิชาการออนไลน์ arXiv.org โดยชี้ว่าคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากการขยายตัวครั้งใหญ่ของสรรพสิ่งหลังเหตุการณ์บิ๊กแบงนั้น สามารถให้กำเนิดแสงแรกที่สว่างเรืองรองขึ้นในยุคบรรพกาลที่ยังมืดมิดได้

ตามปกติแล้วคลื่นความโน้มถ่วงที่เราตรวจพบในทุกวันนี้มีกำลังเพียงอ่อน ๆ โดยสามารถผลักอะตอมให้เคลื่อนตัวไปได้แค่นิดหนึ่งของความกว้างนิวเคลียสเท่านั้น แต่คลื่นความโน้มถ่วงในยุคแรกเริ่มของเอกภพกลับทรงพลังกว่ามาก

ทีมผู้วิจัยสันนิษฐานว่า การที่คลื่นความโน้มถ่วงในยุคแรกเริ่มสะท้อนไปมาในห้วงอวกาศที่ยังคับแคบ ทำให้เกิดการแทรกสอดของคลื่นที่นำไปสู่การสั่นพ้องชนิดที่เรียกว่า parametric resonance ซึ่งคล้ายกับการที่เราใช้ขาถีบพื้นขณะโล้ชิงช้า เพื่อเสริมแรงให้เกิดการแกว่งไกวที่แรงขึ้นและสูงขึ้น

การสั่นพ้องของคลื่นความโน้มถ่วงที่ทรงพลัง ทำให้เกิดคลื่นนิ่ง (standing wave) หรือการแทรกสอดของคลื่นต่อเนื่องสองขบวนที่ดูเหมือนว่าตำแหน่งบัพ (node) และปฏิบัพ (antinode) อยู่คงที่ไม่มีการเคลื่อนย้าย คลื่นนิ่งนี้จึงกลายเป็นจุดรวมของพลังงานจากความโน้มถ่วงที่รุนแรง ซึ่งสามารถกระตุ้นให้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าในบริเวณนั้นตื่นตัวและเรืองแสงได้

ด้วยเหตุนี้อนุภาคของแสงหรือโฟตอนจึงเกิดขึ้น จากการกระตุ้นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของเอกภพด้วยคลื่นความโน้มถ่วงแต่เพียงอย่างเดียวเท่านั้น โดยไม่ต้องอาศัยแหล่งพลังงานอื่นนอกเหนือจากนี้

เราอาจจะอธิบายปรากฏการณ์ดังกล่าวจากมุมมองของฟิสิกส์ควอนตัมได้อีกอย่างว่า มีการกลายสภาพของอนุภาคกราวิตอน (graviton) หรืออนุภาคของความโน้มถ่วง มาเป็นอนุภาคของแสงหรือโฟตอนนั่นเอง

อย่างไรก็ตาม ในภาวการณ์ปัจจุบันที่เอกภพขยายตัวด้วยอัตราเร่งมานานหลายพันล้านปี ปรากฏการณ์ที่คลื่นความโน้มถ่วงจะให้กำเนิดแสงนั้นไม่อาจเป็นไปได้อีกแล้ว

แต่ในยุคแรกเริ่มที่เอกภพยังคงมีความหนาแน่นสูงยิ่งยวด ความเร็วแสงขณะเดินทางผ่านตัวกลางลดลงอย่างมาก และคลื่นความโน้มถ่วงก็สามารถชะลอความเร็วลง จนอยู่ในตำแหน่งเดิมได้นานพอที่จะกระตุ้นให้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของเอกภพเปล่งแสงได้

หมายเหตุ : ข่าว บีบีซีไทย ที่เผยแพร่ในเว็บไซต์ประชาชาติธุรกิจ เป็นความร่วมมือของสององค์กรข่าว