Bullet Cluster
หลักฐานสำคัญที่แสดงให้เห็นว่าสสารมืดมีจริง
เชื่อไหมว่าสสารทั้งหมดที่อยู่รอบตัวเราที่ประกอบขึ้นเป็นข้าวของเครื่องใช้ , ร่างกายสิ่งมีชีวิต, ดาวฤกษ์ทั้งหมดบนท้องฟ้า จนถึงธาตุทั้งหมดในตารางธาตุ ฯลฯ คิดเป็นสัดส่วนเพียง 5% ของมวลสารและพลังงานทั้งหมดในเอกภพ ที่เหลืออีกราวๆ 27% เป็นสสารมืด (Dark Matter) และอีก 68% เป็นพลังงานมืด (Dark Energy)
พลังงานมืดเป็นสิ่งที่ทำให้เอกภพของเราขยายตัวด้วยความเร็วสูงขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ตรวจจับอัตราการขยายตัวของเอกภพได้อย่างแม่นยำพอสมควร แต่สสารมืดเป็นปริศนาที่ลึกลับที่สุดสำหรับโลกฟิสิกส์ในตอนนี้ก็ว่าได้
สสารมืด (Dark Matter) เป็นสสารที่ไม่ทำปฏิกิริยากับแสงหรือแรงใดๆ เลยนอกจากแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็นแรงที่อ่อนกำลังที่สุด นักฟิสิกส์ตรวจจับมันได้ทางอ้อมจากการสังเกตความเร็วการหมุนของกาแล็กซีที่ผิดไปจากทฤษฎีแรงโน้มถ่วงปกติของนิวตัน กล่าวคือ บริเวณขอบกาแล็กซีต่างๆมีอัตราการหมุนเร็วเกินกว่าที่แรงโน้มถ่วงจากสสารปกติจะดึงดูดไว้ได้ นักฟิสิกส์จึงเชื่อว่ามีสิ่งที่เรียกว่า สสารมืด ส่งแรงโน้มถ่วงมาดึงดูดทำให้มวลสารในกาแล็กซีมีการเกาะกลุ่มและมีความเร็วในการหมุนสูงอย่างที่สังเกตได้ กล่าวคือ หากกาแล็กซีไม่มีสสารมืด อัตราเร็วในการหมุนที่สูงขนาดนี้ย่อมทำให้สสารในกาแล็กซีเกาะกลุ่มกันไว้ไม่ได้ เช่นเดียวกับ เครื่องปั่นผ้าที่หมุนเร็วจนน้ำในผ้าหลุดกระเด็น นั่นเอง
ไม่เพียงแต่กาแล็กซีเท่านั้นที่มีสสารมืด แม้แต่โครงสร้างที่ใหญ่โตอย่างกระจุกกาแล็กซี (Galaxy cluster) ซึ่งประกอบไปด้วยกาแล็กซีมากมายมาเกาะกลุ่มกันด้วยแรงโน้มถ่วงก็ยังมีองค์ประกอบส่วนมากเป็นสสารมืด
แต่นักฟิสิกส์จำนวนหนึ่งพยายามเสนอแนวคิดที่อธิบายการหมุนของกาแล็กซีโดยไม่ใช้สสารมืดมาอธิบาย แต่ตั้งสมมติฐานว่าธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงของมวลที่ใหญ่โตในระดับกาแล็กซีอาจจะผิดแผกไปจากที่เรารู้จัก แนวคิดดังกล่าวเรียกรวมๆว่า Modified Newtonian dynamics โดยหลักๆแล้วแนวคิดดังกล่าวเชื่อว่าสสารมืดจริงๆก็คือ สสารปกติ ที่ส่งแรงโน้มถ่วงออกมาแบบไม่ปกติ
อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีและหลักฐานต่างๆที่มีทุกวันนี้ ทำให้นักฟิสิกส์โน้มเอียงเทความเชื่อมาทางฝั่งสสารมืด โดยหนึ่งในหลักฐานที่ชัดเจนมากๆ คือ Bullet Cluster
กระจุกกาแล็กซีนั้นประกอบไปด้วยกาแล็กซีมากมายหลายสิบไปจนถึงหลายร้อยกาแล็กซีเกาะกลุ่มกัน โดยระหว่างกาแล็กซีเหล่านั้นมีแก๊สกระจายตัวอยู่ แก๊สเหล่านี้มีมวลมหาศาลจนถึงขั้นที่บางกระจุกกาแล็กซีมีมวลของแก๊สเหล่านี้มากกว่ามวลของกาแล็กซีย่อยๆนับสิบเท่าทีเดียว
สรุปสั้นๆก่อนนะครับว่า ภายในกระจุกกาแล็กซี ประกอบด้วย 1.กาแล็กซีย่อยๆ 2.แก๊สระหว่างกาแล็กซี 3.สสารมืด (ถ้ามี)
Galaxy cluster Abell 2744 ประกอบไปด้วยกาแล็กซีจำนวนมากเกาะกลุ่มกัน
Bullet Cluster คือ กระจุกกาแล็กซีสองกลุ่มที่พุ่งเข้าชนกัน โดยกาแล็กซีย่อยๆที่เป็นองค์ประกอบของกระจุกกาแล็กซีนั้นแทบจะไม่มีโอกาสชนกันเลยเพราะมันอยูห่างกันมากและมีมวลสารอยู่ไม่มากนัก ส่วนแก๊สที่อยู่ระหว่างกาแล็กซีนั้นมีมวลมากและกระจายอยู่ทั่วไปจะเกิดการชนกันแล้วเสียดสีกันจนเคลื่อนที่ช้าลง ดังนั้นเราจะสังเกตเห็นกาแล็กซีย่อยๆพุ่งผ่านกันไป โดยทิ้งกลุ่มแก๊สไว้เบื้องหลัง
คำถามคือ การชนนี้ส่งผลต่อสสารมืดอย่างไร ?
ปรากฏการณ์ที่มาช่วยตอบคำถามนี้คือ เลนส์ความโน้มถ่วง ซึ่งเกิดจากมวลสารทำให้แสงที่เดินทางผ่านใกล้ๆเคลื่อนที่โค้งจนเราสังเกตเห็นได้เหมือนแสงเดินทางผ่านเลนส์
เมื่อนักดาราศาสตร์ทำการสังเกตปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงบริเวณ Bullet Cluster กล่าวคือ แสงจากวัตถุที่อยู่ไกลจากโลกมากกว่า Bullet Cluster เมื่อเคลื่อนที่ผ่าน Bullet Cluster จะเดินทางโค้งจนสังเกตได้ ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณหามวลบริเวณต่างๆของ Bullet Cluster ได้นั่นเอง
ภาพนี้คือ Bullet Cluster จุดสว่างสีเหลืองๆคือกาแล็กซีย่อยๆ , สีชมพูคือ แก๊สมวลมากที่กระจายทั่วกระจุกกาแล็กซี , ส่วนสีม่วงๆคือสสารมืด จะเห็นได้ว่าแก๊สที่เป็นสสารปกติมวลมากชนและเสียดสีกันอย่างรุนแรง แต่สสารมืดและกาแล็กซีย่อยๆพุ่งผ่านทะลุกันออกไป
ผลการวิเคราะห์พบว่าสสารมืดในแต่ละกระจุกกาแล็กซีเคลื่อนที่ผ่านกันโดยไร้ร่องรอยการชน พูดง่ายๆว่ามันเคลื่อนที่แยกห่างจากกลุ่มแก๊สออกมาอย่างชัดเจน
ผลลัพธ์นี้บอกกับเราว่าสสารมืดคือสสารมืด พวกมันเป็นมวลคนละส่วนกับกลุ่มแก๊ส ซึ่งขัดแย้งกับแบบจำลอง Modified Newtonian dynamics จำนวนไม่น้อยที่มองว่าสสารมืดนั้นไม่มีจริง แต่เป็นมวลสารปกติที่ส่งแรงโน้มถ่วงออกมาอย่างไม่ปกติในระดับกาแล็กซี
นอกจากหลักฐานนี้ การมีอยู่ของสสารมืดยังมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อแบบจำลองอื่นทางเอกภพวิทยาและดาราศาสตร์ด้วย เหตุผลทั้งหมดที่กล่าวมานี้ทำให้ในปัจจุบันนักดาราศาสตร์จึงเชื่อว่าสสารมืดมีอยู่จริงครับ
อ้างอิง
- 10
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
