แม้โครงสร้างจักรวาลใหญ่สุดหนีนิวตัน-ไอน์สไตน์ไม่ได้

แรงโน้มถ่วงมันช่างแปลกประหลาดจริงๆ จนนักจักรวาลวิทยาต้องเลือกระหว่างสองทางเลือกสุดโต่ง: มันคือดาร์กแมทเทอร์ หรือไม่ก็ต้องแก้กฎพื้นฐานของแรงโน้มถ่วงใหม่ทั้งหมด เพื่อหาคำตอบในข้อถกเถียงนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงทำการทดสอบที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา พบว่า แม้โครงสร้างจักรวาลใหญ่สุดหนีนิวตัน-ไอน์สไตน์ไม่ได้ กฎฟิสิกส์เก่ายังคงแข็งแกร่งสำหรับปรากฏการณ์ลึกลับเหล่านี้

แม้โครงสร้างจักรวาลใหญ่สุดหนีนิวตัน-ไอน์สไตน์ไม่ได้

ผลวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters สัปดาห์นี้ ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้ทดสอบข้อมูลจักรวาลกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งสร้างบนกฎพื้นฐานของไอแซก นิวตัน ทฤษฎี สัมพัทธภาพทั่วไป ที่อธิบายแรงโน้มถ่วงว่าเป็นการบิดเบี้ยวของกาลอวกาศ ถือเป็นแนวคิดที่ประสบความสำเร็จที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์

สิ่งที่ “ใหม่” ในวิจัยนี้คือ มันพิสูจน์ชัดเจนว่าแม้โครงสร้างจักรวาลใหญ่สุดหนีนิวตัน-ไอน์สไตน์ไม่ได้ แม้แต่โครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดและไกลที่สุดในจักรวาลก็ยังปฏิบัติตามกฎแรงโน้มถ่วงเดียวกับที่เราเจอในชีวิตประจำวัน

ผลนี้ทำให้ทฤษฎีทางเลือกที่พยายามแก้กฎแรงโน้มถ่วงเพื่ออธิบายความไม่สอดคล้องของข้อมูลจักรวาลต้องชะงัก เพราะกฎพื้นฐานถูกต้องแล้ว มีแค่อะไรบางอย่างที่เราไม่เห็นเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์หลายคนบอกว่ามันคือ “ดาร์กแมทเทอร์”

“ด้วยคำถามที่ยังไร้คำตอบมากมาย แรงโน้มถ่วงยังคงเป็นสาขาที่น่าหลงใหลที่สุด” Patricio Gallardo ผู้ร่วมวิจัยและนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย กล่าวใน แถลงการณ์ “มันเป็นสาขาที่ดึงดูดใจโดยธรรมชาติ”

แม้โครงสร้างจักรวาลใหญ่สุดหนีนิวตัน-ไอน์สไตน์ไม่ได้: จุดเริ่มต้นจากเวร่า รูบิน

ในยุค 1970s ดาราศาสตร์ชื่อดังเวร่า รูบิน ค้นพบ ว่ากาแล็กซีหมุนวนดูเหมือนจะท้าทายกฎแรงโน้มถ่วง ตามตรรกะนิวตัน ดาวฤกษ์ที่ห่างจากศูนย์กลางกาแล็กซีควรโคจรช้ากว่าที่ใกล้ศูนย์กลางซึ่งมีแสงดาวเข้มข้น แต่การสังเกตของรูบินเผยตรงกันข้าม ดาวที่ขอบนอกเคลื่อนที่เร็วพอๆ กัน

ตาม Gallardo ความไม่สอดคล้องแบบนี้ยังปรากฏในกระจุกกาแล็กซี บางอันเคลื่อนที่ “เร็วเกินไปสำหรับปริมาณสสารที่มองเห็นได้” เขากล่าว “นั่นคือปริศนาหลัก ไม่ว่าจะเป็นแรงโน้มถ่วงที่ทำงานต่างออกไปในระดับใหญ่ หรือจักรวาลมีสสารเพิ่มที่เราเห็นไม่ได้โดยตรง”

ดาร์กแมทเทอร์ สสารล่องหนที่คาดว่าทำจากมวลจักรวาล 85% ถูกนำมาใช้ (บางส่วน) เพื่อแก้ปัญหานี้ แม้ยังไม่มีหลักฐานตรง แต่มีฉันทามติว่ามันแก้ปรากฏการณ์อธิบายไม่ได้หลายอย่างในจักรวาล

7 ปรากฏการณ์อวกาศแปลกๆ ที่สมเหตุสมผลได้เฉพาะถ้ามีดาร์กแมทเทอร์

แน่นอน เพราะยังไม่ค้นพบดาร์กแมทเทอร์จริงๆ นักวิทยาศาสตร์บางคนไม่เชื่อ โดย เสนอทางเลือก แต่ศึกษาล่าสุด เช่น แผนที่ดาร์กแมทเทอร์ที่ละเอียดที่สุด สนับสนุนการมีอยู่ของมัน

รวมถึงวิจัยใหม่นี้ที่รวบรวมข้อมูลกระจุกกาแล็กซีจาก Atacama Cosmology Telescope (ACT) ในชิลี และ Sloan Digital Sky Survey ในนิวเม็กซิโก นักวิจัยติดตามแสงพิเศษที่ปล่อยออกมา 380,000 ปีหลังบิกแบง ทุกครั้งที่แสงโบราณนี้ผ่านกระจุกกาแล็กซีใหญ่ มันจะบิดเบี้ยวเล็กน้อยจากแรงโน้มถ่วง

ในการวิเคราะห์ ทีมวัดการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ เหล่านี้ข้ามกระจุกกาแล็กซีหลายแสนแห่งที่ห่างกันหลายสิบล้านปีแสง การคำนวณตรงกับที่ทฤษฎีนิวตันและไอน์สไตน์ทำนายเกือบสมบูรณ์แบบ

“การวิเคราะห์ของเราค่อนข้างทั่วไป ไม่ยึดติดกับจักรวาลวิทยาเฉพาะ” นักวิจัยระบุใน論文 แต่กฎแรงโน้มถ่วงที่แก้ไขแล้วไม่ประสบความสำเร็จเท่ากฎเดิม ดังนั้นถ้ากฎแรงโน้มถ่วงถูกต้อง ความไม่สอดคล้องต้องมาจากสิ่งที่เราไม่เห็น เช่น ดาร์กแมทเทอร์

ปรากฏการณ์ที่ดาร์กแมทเทอร์ช่วยอธิบายได้ดี ได้แก่:

• การหมุนของกาแล็กซีที่เร็วเกินคาด
• การก่อตัวของโครงสร้างจักรวาลขนาดใหญ่
• การเลนส์โน้มถ่วงในกระจุกกาแล็กซี
• การแผ่รังสีพื้นหลังจักรวาล (CMB)
• การเคลื่อนที่ของกระจุกกาแล็กซี

วิจัยนี้ยืนยันอีกครั้งว่าแม้โครงสร้างจักรวาลใหญ่สุดหนีนิวตัน-ไอน์สไตน์ไม่ได้ ทำให้ดาร์กแมทเทอร์ยิ่งน่าเชื่อถือ คุณล่ะคิดว่าดาร์กแมทเทอร์มีจริงไหม? แสดงความเห็นในคอมเมนต์และติดตามข่าววิทยาศาสตร์ล่าสุดจากเราเพื่อไม่พลาดอัปเดตจักรวาล!

ที่มา – Not Even the Largest Cosmic Objects Can Escape Newton and Einstein, Study Finds