แผนที่สสารมืดฉบับใหม่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา ชี้ว่าทฤษฎีไอน์สไตน์อาจผิดพลาด
ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติในโครงการความร่วมมือสำรวจพลังงานมืด (Dark Energy Survey - DES) เปิดตัวแผนที่แสดงตำแหน่งและความหนาแน่นของสสารมืด (Dark matter)ในกาแล็กซีทางช้างเผือกฉบับล่าสุด โดยเป็นแผนที่สสารมืดซึ่งครอบคลุมพื้นที่ของท้องฟ้าได้กว้างใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา
สสารมืดเป็นสิ่งที่เรามองไม่เห็นแต่ทราบว่ามีอยู่ โดยคิดเป็นองค์ประกอบราว 27% ของสสารและพลังงานทั้งหมดในเอกภพ ส่วนปริมาณของสสารมืดและพลังงานมืดรวมกัน คิดเป็น 95% ของสรรพสิ่งที่มีอยู่ทั้งหมดในจักรวาลนี้
สสารมืดมีบทบาทในการสร้างแรงโน้มถ่วงที่รวบรวมดวงดาวต่าง ๆ ให้อยู่ติดกันเป็นกลุ่มก้อนหรือดาราจักร รวมทั้งทำหน้าที่ยึดโยงโครงสร้างขนาดใหญ่ที่เรียกว่า "เส้นใยจักรวาล" (Cosmic web) ซึ่งเป็นโครงสร้างที่บรรดากระจุกดาราจักรแยกตัวจากที่ว่างในห้วงอวกาศ โดยเชื่อมต่อกันเป็นโครงข่ายคล้ายหยากไย่
N.JEFFREY / DES
แผนที่แสดงตำแหน่งและความหนาแน่นของสสารมืดในกาแล็กซีทางช้างเผือก ฉบับล่าสุด
แผนที่สสารมืดดังกล่าวจัดทำขึ้น โดยใช้ภาพที่บันทึกโดยกล้องโทรทรรศน์ในซีกโลกใต้ร่วมกับโปรแกรมปัญญาประดิษฐ์ (เอไอ) ตรวจสอบลักษณะของแสงที่เดินทางมายังโลกจากดาราจักร 100 ล้านแห่งในกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งการสำรวจทำแผนที่สสารมืดในครั้งนี้ ครอบคลุม 1 ใน 8 ส่วนของพื้นที่ท้องฟ้าทั้งหมดที่สามารถสังเกตเห็นได้จากบนโลก
หากปรากฏว่าแสงที่เดินทางมาเกิดการหักเหเบี่ยงเบนตามปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง (Gravitational lens) แสดงว่ามีวัตถุมวลมากที่มองไม่เห็นขวางกั้นอยู่ระหว่างลำแสงนั้นกับผู้สังเกตการณ์บนโลก ซึ่งน่าจะเป็นสสารมืดนั่นเอง
พื้นที่ซึ่งปรากฏเป็นจุดสีส้ม ม่วง น้ำเงิน และสีดำปะปนกัน คือบริเวณที่ได้สำรวจการกระจายตัวของสสารมืดในห้วงอวกาศไปแล้ว ซึ่งล้วนอยู่ภายในขอบเขตของกาแล็กซีทางช้างเผือกที่ปรากฏเป็นวงโค้งสีน้ำตาลอ่อนและสีขาวจาง ๆ
จุดสีส้มสว่างคือบริเวณที่มีสสารมืดอยู่หนาแน่นที่สุด จนเกิดการรวมตัวของกระจุกดาราจักรที่ส่องแสงเจิดจ้า ส่วนพื้นที่จุดสีดำที่มีอยู่ไม่น้อย คือช่องว่างในห้วงอวกาศ (Cosmic void) ที่แทบจะไม่มีสสารหรือพลังงานใด ๆ อยู่ในนั้นเลย
N.JEFFREY / DES
จุดสีส้มสว่างคือบริเวณที่มีกระจุกดาราจักรและสสารมืดอยู่มากที่สุด ส่วนจุดสีดำคือช่องว่างที่แทบจะไม่มีสิ่งใดอยู่เลย
แผนที่สสารมืดฉบับใหม่ล่าสุด ซึ่งกำลังจะตีพิมพ์ในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ได้แสดงให้เห็นว่ามีการกระจายตัวของสสารมืดและช่องว่างในเอกภพอย่างค่อนข้างสม่ำเสมอ ซึ่งขัดกับพฤติกรรมของแรงโน้มถ่วงตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ซึ่งควรจะทำให้เกิดกลุ่มก้อนของดาราจักรที่แยกตัวจากช่องว่างในอวกาศอย่างชัดเจนกว่านี้
อย่างไรก็ตาม ทีมผู้วิจัยมองว่าแผนที่ดังกล่าวแสดงข้อมูลสอดคล้องกับสิ่งที่แบบจำลองมาตรฐานทางฟิสิกส์ทำนายไว้เป็นส่วนใหญ่ แม้จะมีบางอย่างดูผิดแผกไปจากความคาดหมายบ้างก็ตาม
REIDER HAHN / FERMILAB
กล้องโทรทรรศน์ Victor M Blanco ที่ประเทศชิลี ซึ่งใช้ทำแผนที่สสารมืดในครั้งนี้
ดร. ไนอัลล์ เจฟฟรีย์ จากมหาวิทยาลัยยูนิเวอร์ซิตี คอลเลจ ลอนดอน (ยูซีแอล) ของสหราชอาณาจักร หนึ่งในผู้นำทีมวิจัยครั้งนี้บอกว่า "ความไม่สอดคล้องลงตัวเล็กน้อยที่เราพบ อาจแสดงว่ามีข้อผิดพลาดบางอย่างในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ซึ่งเป็นเสาหลักของวิชาฟิสิกส์ และเป็นพื้นฐานในการอธิบายปรากฏการณ์ของแรงโน้มถ่วงในปัจจุบัน"
ด้านศาสตราจารย์ โอเฟอร์ ลาฮาฟ ผู้นำทีมวิจัยจากยูซีแอลอีกผู้หนึ่งบอกว่า "มันอาจเป็นไปได้ว่ามีความคลาดเคลื่อนบางอย่างในเครื่องมือที่ใช้วัดและคำนวณหารูปร่างหน้าตาของเอกภพ และอาจเป็นความผิดพลาดที่มาจากแบบจำลองพื้นฐานทางฟิสิกส์บางอย่างก็ได้ ซึ่งเราจะต้องตรวจสอบกันอย่างถี่ถ้วนต่อไปเพื่อปฏิวัติวงการฟิสิกส์ และเพื่อที่จะพิสูจน์ว่าไอน์สไตน์ผิดจริงหรือไม่"