แผนที่ใหม่ของสสารในจักรวาลชี้ มีแรงลึกลับที่เรายังไม่รู้จักซ่อนอยู่

 

กล้องโทรทรรศน์ Victor M. Blanco ที่ประเทศชิลี

FERMILAB/PA
กล้องโทรทรรศน์ Victor M. Blanco ที่ประเทศชิลี

ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติในโครงการความร่วมมือสำรวจพลังงานมืด (Dark Energy Survey – DES) เผยแผนที่การกระจายตัวของสสารทุกชนิดในจักรวาลฉบับใหม่ ซึ่งมีความแม่นยำมากที่สุดเท่าที่เคยมีการจัดทำมา

ผลสำรวจล่าสุดชี้ว่า สสารในห้วงอวกาศเกาะตัวกันเป็นกลุ่มก้อนในรูปแบบของ “เส้นใยจักรวาล” (cosmic web) ในอัตราต่ำกว่าที่คาดการณ์ไว้ แต่กลับมีการกระจายตัวอย่างค่อนข้างสม่ำเสมอ ซึ่งขัดแย้งกับหลักการทางทฤษฎีที่แบบจำลองมาตรฐาน (standard model) ของวิชาฟิสิกส์อนุภาคได้ทำนายไว้

มีการตีพิมพ์รายงานวิจัยว่าด้วยแผนที่ดังกล่าว 3 ชิ้น ลงในวารสาร Physical Review D โดยทีมนักดาราศาสตร์ของ DES ระบุว่า ได้จัดทำแผนที่การกระจายตัวของสสารทุกชนิดในจักรวาลขึ้น เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับแรงต่าง ๆ ในธรรมชาติที่อยู่เบื้องหลังการก่อกำเนิด ความเป็นมา และจุดจบของเอกภพ จนในที่สุดสามารถค้นเจอหลักฐานที่บ่งชี้ว่า ยังมีแรงลึกลับบางชนิดที่มนุษย์ไม่รู้จักมีบทบาทสำคัญต่อวิวัฒนาการของจักรวาล

ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ทราบดีว่า จักรวาลประกอบด้วยสสารทั่วไป 5% สสารมืด (dark matter) 25% ส่วนองค์ประกอบที่เหลือคือพลังงานมืด (dark energy) ราว 70% แต่ไม่ทราบชัดว่าสสารและพลังงานทั้งหมดนี้มีตำแหน่งที่อยู่ รวมทั้งโครงสร้างการจัดเรียงตัวในลักษณะใดบ้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสสารมืดและพลังงานมืดที่ไม่สามารถจับต้องมองเห็นได้

นับแต่เหตุการณ์กำเนิดจักรวาลหรือบิ๊กแบงเมื่อ 13,800 ล้านปีก่อน เอกภพเกิดการขยายตัวครั้งใหญ่ซึ่งต่อมาสสารทุกชนิดได้เริ่มเย็นลงและเริ่มเกาะตัวกันเป็นกลุ่มก้อน

ภาพจำลอง “เส้นใยจักรวาล” (cosmic web) จุดและเส้นที่ดูสว่างคือบริเวณที่มีกระจุกดาราจักรกับสสารมืดอยู่มากที่สุด

V.SPRINGEL ET AL.
ภาพจำลอง “เส้นใยจักรวาล” (cosmic web) จุดและเส้นที่ดูสว่างคือบริเวณที่มีกระจุกดาราจักรกับสสารมืดอยู่มากที่สุด

แรงโน้มถ่วงจะดึงเอาสสารในบริเวณที่มีความหนาแน่นสูง ให้เข้ามารวมตัวกันมากขึ้นเป็นพิเศษ จนกลายเป็นกระจุกดาราจักรที่รวมตัวกันในรูปแบบของเส้นใยจักรวาล (cosmic web) ซึ่งดูแล้วคล้ายกับหยากไย่ของแมงมุมไม่มีผิด ส่วนบริเวณที่ไม่มีสสารมาเกาะตัวรวมกันเป็นเส้นใยจะกลายเป็นช่องว่างขนาดใหญ่ที่มืดมิดในห้วงอวกาศ (cosmic void)

ผลสำรวจครั้งล่าสุดของ DES ซึ่งเก็บข้อมูลด้วยกล้องโทรทรรศน์ Victor M. Blanco ที่ประเทศชิลี และกล้องโทรทรรศน์ขั้วโลกใต้ (South Pole Telescope) สามารถบ่งชี้ตำแหน่งที่อยู่และแบบแผนการกระจายตัวของสสารทุกชนิดได้อย่างแม่นยำ โดยอาศัยการสังเกตปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง (gravitational lensing)

ปรากฏการณ์นี้ทำให้ลำแสงที่เดินทางมาไกลจากห้วงอวกาศลึกเกิดการบิดโค้งงอตัว จนกลายเป็นภาพขยายคล้ายมองผ่านเลนส์ เมื่อลำแสงเข้าใกล้ตำแหน่งของสสารที่มีมวลมาก อย่างเช่นหลุมดำหรือกระจุกดาราจักรที่เกาะตัวรวมกันอยู่ในเส้นใยจักรวาล

วิธีนี้ทำให้สามารถคำนวณได้ว่า บรรดาสสารทั้งหมดของจักรวาลนั้นจับตัวกันเป็นโครงสร้างแบบเส้นใย ในอัตราที่ต่ำกว่าประมาณการเดิมอยู่เล็กน้อย ซึ่งชี้ว่าจะต้องมีแรงบางอย่างนอกเหนือจากแรงในธรรมชาติที่ค้นพบแล้วในปัจจุบัน เข้ามาเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดการจัดเรียงตัวในลักษณะนี้ ซึ่งการจะอธิบายถึงปรากฏการณ์ของแรงดังกล่าวได้ อาจต้องสร้างแบบจำลองพื้นฐานทางฟิสิกส์ขึ้นมาใหม่ทั้งหมด

อย่างไรก็ตาม ยังคงมีความเป็นไปได้อยู่ว่าการค้นพบดังกล่าวเป็นเพียงความผิดพลาดของกล้องโทรทรรศน์ หรือมาจากปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์บางอย่างที่มนุษย์ยังไม่สู้จะเข้าใจได้ดีนัก เช่นเหตุการณ์ที่หลุมดำมวลยิ่งยวดตรงใจกลางดาราจักรปลดปล่อยไอพ่นของอนุภาคพลังงานสูง ซึ่งสามารถจะผลักสสารโดยรอบให้กระจายตัวออกไปได้มากขึ้น

ข่าว บีบีซี ไทย ที่เผยแพร่ในเว็บไซต์ ประชาชาติธุรกิจ เป็นความร่วมมือของสององค์กรข่าว