นักฟิสิกส์ได้ “ค่าคงที่ฮับเบิล” ใหม่ ชี้เอกภพยังขยายตัวเร็วเพิ่มขึ้นอีก

  • 27 เมษายน 2019
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเผยภาพบางส่วนของเนบิวลาถั่ว (N11) ซึ่งอยู่ห่างจากโลกราว 2 แสนปีแสง ในกลุ่มเมฆแมกเจลแลนใหญ่ Image copyright NASA/ESA/HUBBLE
คำบรรยายภาพ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเผยภาพบางส่วนของเนบิวลาถั่ว (N11) ซึ่งอยู่ห่างจากโลกราว 2 แสนปีแสง ในกลุ่มเมฆแมกเจลแลนใหญ่

นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์สามารถวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพ หรือที่เรียกว่า "ค่าคงที่ฮับเบิล" (Hubble Constant) ในครั้งล่าสุดของปีนี้ได้แล้ว โดยพบว่าจักรวาลของเราขยายตัวในอัตราเร่งที่สูงขึ้นไปยิ่งกว่าเดิมทุกที ทำให้บรรดาผู้เชี่ยวชาญต้องหันมาทบทวนหลักวิชาฟิสิกส์ในปัจจุบันเสียใหม่ เนื่องจากไม่อาจให้คำอธิบายกับปรากฏการณ์ดังกล่าวได้

มีการรายงานถึงผลการวัดค่าคงที่ฮับเบิลล่าสุดในวารสาร The Astrophysical Journal โดยทีมนักวิจัยที่นำโดยศาสตราจารย์ อดัม รีสส์ แห่งมหาวิทยาลัยจอห์นส์ฮอปกินส์ของสหรัฐฯ ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเข้าช่วยในการวัดค่าดังกล่าวด้วยเทคนิคใหม่ซึ่งมีความแม่นยำสูงกว่าเดิม โดยวิธีนี้มีความเป็นไปได้ที่จะผิดพลาดเพียงหนึ่งในแสนเท่านั้น

ทีมของศ. รีสส์ ใช้ดาวแปรแสงเซฟีด (Cepheid variable ) ในกระจุกดาวฤกษ์ของเมฆแมกเจลแลนใหญ่ เป็นหลักหมายในการวัดระยะทางและคำนวณอัตราการขยายตัวของเอกภพในครั้งนี้ โดยดาวแปรแสงที่สว่างจ้ากว่าดวงอาทิตย์นับแสนเท่านั้น เป็นเสมือนเทียนมาตรฐาน (Standard candle) หรือประภาคารของจักรวาล ทำให้นักดาราศาสตร์ใช้ความสว่างและการกะพริบแสงในความถี่ที่แน่นอนของมันเป็นหลักเทียบวัด เพื่อคำนวณหาระยะทางในห้วงอวกาศได้อย่างแม่นยำ

ผลที่ได้พบว่า เอกภพกำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่งล่าสุดคือ 74.03 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก ซึ่งหมายถึงเอกภพมีการขยายตัวเพิ่มในอัตรา 74.03 กิโลเมตรต่อวินาที ในระยะทางทุก ๆ 3.26 ล้านปีแสงที่เรามองออกไปจากโลก

Image copyright NASA/ESA/A.RIESS
คำบรรยายภาพ กระจุกดาวฤกษ์ในเมฆแมกเจลแลนใหญ่ ซึ่งเป็นดาราจักรแคระและบริวารของกาแล็กซีทางช้างเผือก มีกลุ่มดาวแปรแสงเซฟีดซึ่งใช้เป็นหลักวัดระยะทางในเอกภพรวมอยู่ด้วย

ตัวเลขดังกล่าวเพิ่มขึ้นจากที่ทีมนักวิจัยเดียวกันเคยวัดและคำนวณเอาไว้ในปีที่แล้ว ซึ่งเท่ากับ 73.5 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก ทั้งยังเป็นตัวเลขที่เพิ่มขึ้นถึง 9% เมื่อเทียบกับค่าคงที่ฮับเบิลดั้งเดิมที่คำนวณโดยใช้ข้อมูลจากการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล (Cosmic Microwave Background - CMB) ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าข้อมูลดังกล่าวเป็นสภาพของเอกภพขณะที่ถือกำเนิดขึ้นใหม่ ๆ ราว 380,000 ปีหลังเกิดเหตุการณ์บิ๊กแบง

ศ. รีสส์ ซึ่งเป็นเจ้าของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2011 บอกว่า "การที่ค่าคงที่ฮับเบิลซึ่งคำนวณได้ในขณะแรกกำเนิดจักรวาล กับค่าคงที่ฮับเบิลซึ่งวัดได้ล่าสุดมีความขัดแย้งกันนั้น ชี้ถึงประเด็นปัญหาใหม่ในทางจักรวาลวิทยาที่น่าตื่นเต้นที่สุดในรอบหลายทศวรรษ ความแตกต่างระหว่างตัวเลขทั้งสองนี้มีแนวโน้มจะเพิ่มขึ้นทุกขณะ จนมาถึงจุดที่เรียกว่าไม่ได้เกิดจากความบังเอิญหรือความผิดพลาดในการตรวจวัดอย่างแน่นอน"

ศ.รีสส์ ชี้ว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวอาจเป็นผลมาจากพลังงานมืด (Dark energy) ซึ่งคิดเป็นถึง 70% ของสสารและพลังงานทั้งหมดที่มีอยู่ในจักรวาล โดยพลังงานมืดนี้อาจมีพฤติกรรมแตกต่างออกไปจากที่เราเคยเข้าใจกัน เช่นมันอาจกำลังมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้น หรือสสารมืด (Dark matter) อาจกำลังมีปฏิสัมพันธ์กับสสารปกติทั่วไปอย่างรุนแรงขึ้นกว่าเดิมก็เป็นได้ ซึ่งสิ่งเหล่านี้ล้วนส่งผลต่ออัตราการขยายตัวของเอกภพอย่างมีนัยสำคัญ

"แบบจำลองทางจักรวาลวิทยาที่เรามีอยู่ ยังไม่สามารถจะอธิบายเรื่องนี้ได้ เราอาจต้องค้นหาแนวทางของวิชาฟิสิกส์แขนงใหม่ ซึ่งสามารถเชื่อมโยงข้อมูลที่แตกต่างกันสองชุดในสองห้วงเวลานี้เข้าด้วยกันได้" ศ. รีสส์กล่าว

ข่าวที่เกี่ยวข้อง

อ่านข่าวนี้เพิ่มเติม