เกร็ดความรู้

ผลงานวิจัยชิ้นใหม่ระบุว่า dark energy มีการประพฤติตัวสอดคล้องกับ “ค่าคงที่ของจักรวาล” (Cosmological Constant) ที่ไอน์สไตน์เคยทำนายไว้ ซึ่งความแม่นยำของการสอดคล้องกันนี้อยู่ในช่วง 10 เปอร์เซ็นต์
จากโครงการความร่วมมือ SuperNova Legacy Survey ซึ่งเป็นความร่วมมือสำรวจที่ใหญ่ที่สุดทางการสำรวจ supernova ที่เคยมีมา ได้ทำการวัดระยะทางของ Supernovae ที่ไกลมากๆ อันเพื่อจะช่วยให้นักจักรวาลวิทยา (Cosmologist) สามารถบ่งบอกถึง ระยะทางของสิ่งต่างๆ ของจักรวาลได้ ผลการสำรวจครั้งแรกของโครงการนี้ ได้ระบุหลักฐานที่ค่อนข้างน่าเชื่อถือต่อแบบจำลองทางจักรวาลวิทยา ทำให้เชื่อว่าในอนาคตอันใกล้ เราอาจจะได้เข้าใจธรรมชาติของ dark energy มากยิ่งขึ้น

SuperNova Legacy Survey เป็นโครงการความร่วมมือระดับนานาชาติ ที่มีนักวิจัยในโครงการกว่า 40 คนและใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่สุดที่ตั้งอยู่ตามที่ต่างๆทั่วโลก โดยมีเป้าหมาย เพื่อค้นหา supernovae ที่เชื่อว่ามีอยู่หลายร้อยอันพร้อมกับวัดระยะทางของมัน โครงการนี้มีการเริ่มต้นขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2546 และจะกินระยะเวลาราวๆ 5 ปี

จนปัจจุบัน ทีมนักวิจัยของโครงการนี้ได้ประสบความสำเร็จในการวัดระยะทางของ supernova กว่า 70 ดวงที่มีการระเบิดขึ้นในช่วงเมื่อประมาณ 2 ถึง 8 พันล้านปีก่อน

การวัดระยะทางของ supernova ที่อยู่ไกลมากๆ เป็นกุญแจสำคัญในการศึกษาด้านจักรวาลวิทยา

Supernova คือดวงดาวที่กำลังระเบิดซึ่งจะมีความสว่างพอๆกันไม่ว่ามันจะอยู่ที่ใดของ กาแล็กซี่ จากการสังเกตดวงดาวที่กำลังระเบิดพวกนี้ จะช่วยให้สามารถวัดระยะทางของพวกมันได้ พวก supernova เหล่านี้จึ้งได้ถูกเรียกอีกคำว่า “standard candle” ที่ใช้สำหรับวัดระยะทางที่ยาวมากๆ ของเอกภพ

การวัดระยะทางที่ยาวมากๆของเอกภพช่วยเปิดเผยปรากฏการณ์ต่างๆที่น่าสนใจ ได้อย่างไม่คาดคิด ยกตัวอย่างเช่น ในปี ค.ศ. 1929 นักดาราศาสตร์สัญชาติอเมริกันที่ชื่อ Edwin Hubble ได้ทำการวัดระยะทางที่ไกลมากๆของเอกภพและบังเอิญค้นพบว่า เอกภพมีการขยายตัวเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ทำให้ความคิดเก่าๆ ที่ว่าด้วย เอกภพมีอัตราการขยายตัวน้อยลงเรื่อยๆ อันเนื่องมาจากแรงดึงดูดระหว่างมวล (gravitational attraction) ของดวงดาวต่างๆในเอกภพ ถูกหักล้างไป และทำให้นักดาราศาสตร์ในสมัยนั้นต่างก็ประหลาดใจเมื่อพบว่าสิ่งที่คิดและ ทำนายไว้ต่างๆก่อนหน้านี้ ไม่ถูกต้องเสียแล้ว

ต่อมานักทฤษฎีทางจักรวาลวิทยาต่างก็ได้พยายามที่จะอธิบายว่า การเกิดอัตราการเร่งตัวของการขยายตัวของเอกภพเกิดขึ้นจากสาเหตุอะไร ด้วยการสร้างแบบจำลองต่างๆ ขึ้นมากมาย โดยที่แบบจำลองเกือบทุกอันต่างก็ ใช้ทฤษฎีความเป็นอยู่ของ “dark energy” ที่เชื่อว่าเป็นแรงลึกลับที่ คอยทำหน้าที่ต้านทานแรงจากการดึงดูดระหว่างมวล

จนปัจจุบัน ไม่มีใครเข้าใจถึงธรรมชาติที่แท้จริงของ dark energy แต่ว่าเราสามารถพยายามที่จะศึกษาถึงคุณสมบัติต่างๆ และธรรมชาติการประพฤติตัวของมันได้

ในไม่กี่ปีที่ผ่านมา ข้อมูลจากการสำรวจทางจักรวาลวิทยาได้สนับสนุนทฤษฎีที่ว่า เอกภพประกอบไป ด้วย สสาร 25% และdark energy 75% ซึ่งสสารต่างๆจะไม่เหมือนกับ dark energy ตรงที่ สสารมีการขยายตัวและแผ่กระจายไปตามการขยายตัวของเอกภพ แต่ทว่า dark energy จะยังคงมีสภาพเดิมอยู่ ไม่มีการเปลี่ยนแปลง

จากข้อมูลชิ้นใหม่ที่ทางโครงการ SuperNova Legacy Survey ที่กำลังจะตีพิมพ์ขึ้นนั้น ได้เพิ่มความน่าเชื่อถือของการคงสภาพเดิมอยู่ของสถานะของ dark energy มากยิ่งขึ้น

อันที่จริงแล้ว dark energy ที่มีคุณสมบัติดังกล่าวได้มีการทำนายถึงความเป็นอยู่ของมันไว้ก่อนหน้านี้ แล้วโดยไอน์สไตน์ จากการที่เข้าเสนอ “ค่าคงที่ของจักรวาล” เข้าไปในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (General Relativity) “ค่าคงที่จักรวาล” นี้มีความจำเป็นที่ต้องใส่เข้าไปในสมการเพื่อให้สอดคล้องกับความคิดสมัยนั้น ที่เชื่อว่าเอกภพมีการอยู่นิ่ง (static universe) และไม่มีการเปลี่ยนแปลง แต่เมื่อมีการค้นพบว่า เอกภพมีการขยายตัวขึ้นเรื่อย ทำให้ไอน์สไตน์ต้องยกเลิกความคิดของ “ค่าคงที่จักรวาล” และนำมันออกจากสมการแบบจำลองธรรมชาติของเอกภพ

Einstein ได้ยอมรับว่า “เป็นความผิดพลาดครั้งยิ่งใหญ่” จากการที่เขาได้ใส่ค่าคงที่ของจักรวาลเข้าไปในสมการ

แต่จากผลการวิเคราะห์ล่าสุดของโครงการ Legacy Survey ได้แสดงให้เห็นเป็นที่ประจักษ์แล้วว่า การคงไว้ซึ่ง “ค่าคงที่ของจักรวาล” นั้นเป็นการดีที่สุดเพื่อที่จะให้สมการของแบบจำลองธรรมชาติของเอกภพสอดคล้อง กับผลที่ได้จากการทดลอง

เมื่อทางโครงการได้เก็บข้อมูลจนเสร็จสิ้นตามแผนที่วางไว้ในปี พ.ศ. 2551 โครงการนี้จะนำข้อมูลที่น่าเชื่อถือและชี้ถูกชี้ผิดถึงความถูกต้องของแบบ จำลองของจักรวาลได้อีกมากทีเดียว ซึ่งมันจะช่วยให้เราเข้าใจธรรมชาติในเชิงกายภาพของ “ค่าคงที่ของจักรวาล” ได้มากขิ่งขึ้น และ สิ่งที่เรียกว่า “ความผิดพลาดครั้งยิ่งใหญ่ของไอน์สไตน์” อาจจะไม่ยิ่งใหญ่มากอย่างที่กล่าวไว้ก็เป็นได้

ข้อมูลจาก

- http://www.physorg.com/news8385.html
- Journal Astronomy and Astrophysics, University of Toronto