ทฤษฎีไอน์สไตน์ถูกต้อง ค่าความโน้มถ่วง คงที่นับแต่จักรวาลถือกำเนิด

โครงการความร่วมมือระหว่างประเทศเพื่อสำรวจพลังงานมืด (Dark Energy Survey – DES) ได้พิสูจน์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์อีกครั้ง และพบว่าแนวคิดที่มีอายุกว่าร้อยปีนี้ยังคงมีความถูกต้องแม่นยำ ในแง่ที่ว่า ค่าความโน้มถ่วง (gravity) คงที่ไม่เปลี่ยนแปลงมาโดยตลอด นับแต่จักรวาลถือกำเนิดขึ้นเมื่อราว 13,800 ล้านปีก่อน

เดิมทีนั้นโครงการ DES ต้องการตรวจสอบความเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงของพลังงานมืดในทุกช่วงประวัติศาสตร์ที่ผ่านมาของจักรวาล เพื่อพยายามอธิบายปรากฏการณ์ที่ว่า เหตุใดจักรวาลหรือเอกภพขยายตัวด้วยอัตราคงที่ตลอดระยะเวลา 8,000 ล้านปีหลังเกิดเหตุการณ์บิ๊กแบง แต่กลับมาเริ่มขยายตัวด้วยอัตราเร่งเมื่อ 5,000 ล้านปีก่อน

ที่มาของภาพ, NASA

ปรากฏการณ์นี้อาจเป็นเพราะอิทธิพลของพลังงานมืด หรือเป็นเพราะความโน้มถ่วงของจักรวาลที่คอยเหนี่ยวรั้งวัตถุอวกาศเข้าไว้ด้วยกันเป็นกลุ่มก้อนมีค่าเปลี่ยนแปลงไปก็เป็นได้ ซึ่งหากกรณีหลังเป็นจริงก็เท่ากับว่า ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ทำนายผิดพลาด

เพื่อพิสูจน์หาสาเหตุที่ทำให้เอกภพขยายตัวด้วยอัตราเร่ง ทีมนักฟิสิกส์ดาราสตร์ของ DES ใช้กล้องโทรทรรศน์ในประเทศชิลีศึกษาภาพกาแล็กซีต่าง ๆ ในระยะ 5,000 ล้านปีแสงจากโลก โดยมองผ่านสิ่งที่เรียกว่า “เลนส์ความโน้มถ่วงอย่างอ่อน” (weak gravitational lensing)

ที่มาของภาพ, NASA / ESA / CSA/ STSCI

ปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงนั้นจะเกิดขึ้น เมื่อแสงที่เดินทางมาจากห้วงอวกาศลึกอันไกลโพ้นถูกทำให้บิดเบี้ยวโค้งงอ ขณะเฉียดผ่านวัตถุมวลมากที่มีแรงโน้มถ่วงมหาศาล อย่างเช่นหลุมดำหรือกระจุกกาแล็กซีต่าง ๆ ทำให้เกิดการขยายภาพกาแล็กซีอายุเก่าแก่ที่อยู่ห่างไกลให้มีขนาดใหญ่ขึ้น ทั้งยังดูบิดโค้งเป็นวงแหวนมากขึ้น เหมือนกับใช้เลนส์ของแว่นขยายส่องดูนั่นเอง

การบิดเบี้ยวของปริภูมิ-เวลา (space-time) ซึ่งปรากฏในภาพของกาแล็กซีโบราณที่มองผ่านเลนส์ความโน้มถ่วงนั้น สามารถนำมาคำนวณเพื่อทราบถึงค่าความโน้มถ่วงในแต่ละช่วงเวลาของจักรวาลได้ ซึ่งผลการตรวจสอบพบว่าค่าดังกล่าวค่อนข้างคงที่แทบจะไม่เปลี่ยนแปลง ตลอดระยะเวลา 5,000 ล้านปีที่เอกภพขยายตัวด้วยอัตราเร่ง

มีการตีพิมพ์ผลการศึกษาข้างต้นลงในวารสาร Physical Review D. ของสมาคมฟิสิกส์อเมริกัน โดยทีมผู้วิจัยระบุว่าการตรวจสอบครั้งนี้ยังคงพิสูจน์ยืนยันทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ว่าถูกต้องแม่นยำ แต่ในขณะเดียวกันอิทธิพลจากพลังงานมืดที่อาจมีต่อการขยายตัวด้วยอัตราเร่งของเอกภพ จะยังคงเป็นปริศนาที่ต้องค้นหาคำตอบกันต่อไป

ในปีหน้าองค์การอวกาศยุโรป (ESA) จะส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศยูคลิด (Euclid) ออกสำรวจสสารมืดและพลังงานมืดในห้วงอวกาศ รวมทั้งตรวจวัดการขยายตัวด้วยอัตราเร่งของเอกภพให้แม่นยำยิ่งขึ้นด้วย ส่วนองค์การนาซาของสหรัฐฯ นั้น มีแผนจะส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศ แนนซี เกรซ โรมัน (Nancy Grace Roman) ออกปฏิบัติภารกิจแบบเดียวกันในปี 2027

……

ข่าว บีบีซี ไทย ที่เผยแพร่ในเว็บไซต์ ประชาชาติธุรกิจ เป็นความร่วมมือของสององค์กรข่าว