เราพิสูจน์ว่าบิ๊กแบงเคยเกิดขึ้นจริงได้อย่างไร ไม่ใช่ทฤษฎีที่คิดค้นขึ้นมามั่ว ๆ - ตอนที่ 1 กล้องโทรทรรศน์อวกาศ "ฮับเบิล"
จักรวาลช่างเต็มไปด้วยความมหัศจรรย์เหนือคณานับ ไม่ว่าจะเป็นดวงดาวสุกสกาวที่ประดับประดาอยู่บนท้องฟ้ายามค่ำคืน หรือโลกของเราที่เต็มไปด้วยสิ่งมีชีวิตหลากหลายสายพันธ์ุก็ตามที ซึ่งได้รัญจวนชวนให้มนุษย์อย่างเราเฝ้าสงสัยถึงความเป็นมาของเอกภพอยู่เสมอ
จึงไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจที่บรรพบุรุษของเราได้แต่งเติมตำนานการสร้างโลกต่าง ๆ ขึ้นมาในหลากหลายอารยธรรมทั่วโลก โดยมักจะกล่าวถึงพลังอำนาจที่เหนือธรรมชาติเสียเป็นส่วนใหญ่
แต่แล้วเมื่อมนุษย์เริ่มที่จะคิดค้นกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขึ้นมาเพื่ออธิบายธรรมชาติรอบตัวได้อย่างถูกต้องมากขึ้น นับตั้งแต่การค้นพบว่าโลกไม่ใช่ศูนย์กลางของจักรวาล คำถามเชิงปรัชญาและเทววิทยาในอดีตต่าง ๆ จึงได้ถูกหยิบยกขึ้นมาเป็นประเด็นสำคัญอีกครั้งหนึ่งในรอบหลายพันปี พร้อมกับการค้นหาหลักฐานที่หนักแน่นกว่าเดิมที่เราสามารถพิสูจน์และยืนยันได้จริง
ท้องฟ้ายามราตรีที่บรรพบุรุษของเราเห็นในทุก ๆ คืน ที่มา ESO/P. Horálek
ทำไมเราถึงดำรงอยู่ในจักรวาลกันเล่า
ทำไมผืนแผ่นดินโลกถึงได้ถือกำเนิดขึ้นมา
ทำไมเอกภพถึงได้เป็นแบบที่มันเป็นอยู่อย่างในทุกวันนี้
คำถามเหล่านี้อาจเป็นหนึ่งคำถามที่เก่าแก่ที่สุดนับตั้งแต่ที่มนุษย์เริ่มมีความรู้สึกนึกคิดขึ้นมา และเราก็คงไม่สามารถบอกเล่าเรื่องราวของจักรวาลได้เลย หากปราศจากสายสัมพันธ์เดียวที่เชื่อมระหว่างตัวเรากับจักรวาลได้อย่างสวยงาม
ซึ่งนั่นก็คือ “แสง” แสงสว่างจากดวงดาราที่ทำให้เราสามารถย้อนเวลากลับไปอ่านประวัติศาสตร์ทั้งหมดของเอกภพได้ ดังนั้นในบทความนี้เราจะพาผู้อ่านทุกท่านมาร่วมเดินทางค้นหาจุดกำเนิดของจักรวาลผ่านแสงไปด้วยกัน
ผู้ส่งสาส์นจากอดีต
ย้อนกลับไปเมื่อ ค.ศ. 1676 ซึ่งตรงกับช่วงรัชสมัยพระนารายณ์ของไทยเรา นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์กที่มีชื่อว่า โอเลอ เรอเมอร์ (Ole Rømer) ก็ได้พบความผิดปกติบางอย่างเกิดขึ้น ในขณะที่เขากำลังสังเกตการณ์ดวงจันทร์ไอโอของดาวพฤหัสฯผ่านกล้องโทรทรรศน์อยู่
ซึ่งเขาพบว่าดวงจันทร์ไอโอนั้นใช้เวลาโคจรเคลื่อนที่ตัดหน้าดาวพฤหัสฯไม่เท่ากันในแต่ละช่วงเวลาของปี โดยมีช่วงทิ้งห่างกันหลายสิบนาทีอย่างแปลกประหลาด ทั้ง ๆ ที่ดวงจันทร์ไอโอควรจะโคจรรอบดาวพฤหัสฯด้วยอัตราคงที่ เหมือนกับดวงจันทร์ที่ใช้เวลาโคจรรอบโลก 27 วันกับอีก 7 ชั่วโมง อย่างพอดิบพอดี
ภาพถ่ายของดวงจันทร์ไอโอขณะเคลื่อนที่ตัดหน้าดาวพฤหัสฯโดยยานอวกาศแคสซินี่ ที่มา NASA/University of Arizona
ก่อนที่ต่อมา โอเลอ เรอเมอร์ จะตระหนักได้ว่าสาเหตุที่ดวงจันทร์ไอโอใช้เวลาเคลื่อนที่ตัดหน้าดาวพฤหัสฯไม่เท่ากันในแต่ละช่วงเวลาของปีนั้น ไม่ได้มีต้นตอมาจากดวงจันทร์ไอโอเลยแม้แต่น้อย แต่กลับเป็นเพราะว่าแสงมีความเร็วจำกัดต่างหาก
เนื่องจากเมื่อดาวเคราะห์โลกโคจรเข้ามาใกล้ดาวพฤหัสฯมากที่สุดในระยะ 588 ล้านกิโลเมตร แสงสะท้อนของดาวพฤหัสฯจะใช้เวลาเดินทางมาถึงโลกเร็วกว่าตอนที่โลกอยู่ห่างดาวพฤหัสฯมากที่สุดที่ 968 ล้านกิโลเมตร นั่นเอง
โอเลอ เรอเมอร์ จึงกลายเป็นบุคคลแรกในประวัติศาสตร์ที่พิสูจน์และคำนวณได้ว่าแสงนั้นมีความเร็วจำกัด ไม่ได้เดินทางข้ามจักรวาลในชั่วพริบตาอย่างที่เราเคยเข้าใจ แต่กลับมีความเร็ว 210,000 กิโลเมตรต่อวินาทีในสุญญากาศ ซึ่ง เรอเมอร์ ได้คำนวณคาดเคลื่อนไปอยู่สมควรจากที่ในปัจจุบันเราวัดได้ที่ประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที
ดังนั้นการที่แสงมีขีดจำกัดของความเร็วจึงหมายความว่า “ยิ่งเรามองวัตถุในอวกาศออกไปไกลมากขึ้นเท่าใด เราก็ยิ่งมองย้อนกลับไปในอดีตไกลออกไปมากขึ้นเท่านั้น” อย่างเช่น ดวงอาทิตย์ของเราเองก็คือภาพจากเมื่อ 8 นาทีที่แล้ว เนื่องจากแสงต้องใช้เวลาเดินทางจากดวงอาทิตย์ผ่านห้วงอวกาศเป็นเวลากว่า 8 นาทีด้วยกัน
VLT หรือกล้องโทรทรรศน์ขององค์กรหอดูดาวท้องฟ้าซีกใต้ยุโรป ที่มา ESO/H.H. Heyer
แสงจึงเปรียบเสมือนดั่งผู้ส่งสาส์นจากห้วงอดีตกาล ซึ่งได้นำพาเรื่องราวของการกำเนิดจักรวาลมามอบให้กับเราอยู่ตลอดเวลา โดยที่เราไม่เคยรู้สึกตัวเลยแม้แต่น้อย การจาริกแสวงหาจุดกำเนิดของจักรวาลจึงไม่ได้เป็นเรื่องที่ไกลเกินเอื้อมอีกต่อไป
เพราะเพียงแค่เรามองไปไกลขึ้นเรื่อย ๆ ตามลำแสงไปเราก็จะสามารถหยั่งรู้ถึงเรื่องราวความเป็นมาของเอกภพได้ทั้งหมด แต่ทว่าก่อนที่มหากาพย์การผจญภัยของเราจะเริ่มต้นขึ้น เราก็ต้องสร้างไทม์แมชชีนขึ้นมาเสียก่อน
ไทม์แมชชีนและหน้าต่างสู่จักรวาลของมนุษย์
ท่ามกลางแสงยามบ่ายในช่วงฤดูใบไม้ผลิของปี 1990 ผู้คนหลายสิบล้านคนทั่วโลกต่างนั่งดูการถ่ายทอดสดการปล่อยตัวกระสวยอวกาศ ณ ศูนย์อวกาศเคเนดี้ รัฐฟลอริด้า สหรัฐอเมริกา กันอย่างล้นหลาม เนื่องจากภารกิจนี้ได้ใช้เงินลงทุนจากภาษีประชาชนชาวอเมริกันมากกว่า 15,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ หรือประมาณ 50,000 ล้านบาทไทยด้วยกัน
ในการส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทรงพลังมากพอ ที่จะโอบรับแสงจากยุคดึกดำบรรพ์มากกว่าพันล้านปีได้ เพื่อที่จะตอบคำถามที่ลึกซึ้งที่สุดเท่าที่มนุษยชาติเคยมีมาในประวัติศาสตร์ ว่าทุกสิ่งทุกอย่างในเอกภพถือกำเนิดขึ้นมาได้อย่างไรกันแน่
กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี่เดินทางสู่อวกาศพร้อมกับกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล ที่มา ESA/Hubble
“ปล่อยตัวกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล หน้าต่างสู่จักรวาลของเรา” ผู้ประกาศจากศูนย์ควบคุมของนาซากล่าว ในขณะที่กระสวยอวกาศพุ่งทะยานออกจากฐานปล่อยอย่างรวดเร็ว ก่อนที่จรวดบูสเตอร์สีขาวด้านข้างทั้งสองจะแยกตัวออก แล้วส่งยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจรของโลกได้อย่างสวยงาม หลังจากนั้นกระสวยอวกาศก็ได้เปิดช่องบรรจุสัมภาระออก และปลดกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลที่อยู่ภายในออกมาในที่สุด
ด้วยขนาดหน้าเลนส์ที่กว้างกว่า 2.4 เมตรและอุปกรณ์ตรวจจับแสงระดับแนวหน้าของวงการดาราศาสตร์ ที่สามารถโฟกัสไปยังวัตุห่างไกลได้อย่างแม่นยำ ในระดับที่ว่าหากเราวางเหรียญหนึ่งบาทไว้ห่างจากเราไป 320 กิโลเมตร กล้องโทรทรรศน์ ฮับเบิลก็ยังคงสามารถมองเห็นยอดแหลมของพระศรีรัตนเจดีย์บนเหรียญ 1 บาทได้ เพียงเท่านี้มนุษยชาติก็สามารถสำรวจจักรวาลรอบตัวเราได้ โดยที่ไม่ต้องออกเดินทางไปไหนไกลจากบ้านหลังเล็กจิ๋วของเรา
กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลขณะที่ประจำการอยู่บนวงโคจรของโลกในปี 2009 ที่มา NASA
ตลอดระยะเวลาที่กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลอยู่คู่กับเรามาเป็นเวลายาวนานกว่า 30 กว่าปีมาแล้ว มันก็ได้เผยให้เราเห็นถึงสถานที่ต่าง ๆ มากมายในจักรวาลแห่งนี้ ซึ่งเต็มไปด้วยความยิ่งใหญ่ตระการตาเหนือคณานับ ไม่ว่าจะเป็นกลุ่มแก๊สที่สวยสดงดงาม วิจิตรดุจดั่งภาพวาด
หรือความสยดสยองจากลำแสงพลังงานสูงของหลุมดำที่สามารถล้างบางสิ่งมีชีวิตไปได้ไกลกว่าหลายสิบหรือหลายร้อยปีแสงก็ตามที ราวกับว่าเอกภพของเราคือมหาสมุทรแสนกว้างใหญ่ที่มนุษยชาติเพิ่งเริ่มที่จะก้าวลงไปที่ชายหาดเพื่อสัมผัสคลื่นลมเพียงเท่านั้น
และในขณะเดียวกันนี้เอง กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลก็ได้พาเรามองย้อนกลับไปยังอดีต สู่ห้วงทะเลลึกของอวกาศ ออกไปไกลมากขึ้นกว่าเดิม เกินกว่าที่บรรพบุรุษของเราจะจินตนาการได้ ไล่ตั้งแต่ เสาแห่งการก่อกำเนิด โครงสร้างของกลุ่มแก๊สขนาดยักษ์สุดแสนประณีต ที่ได้ทอดสูงขึ้นไปในอวกาศถึง 5 ปีแสง
ซึ่งภาพที่เราเห็นนี้ก็มาจากแสงที่ได้เดินทางออกจากเนบิวลานกอินทรีเมื่อราว 7,000 ปีที่แล้ว ก่อนหน้าที่จะมีอารยธรรมใด ๆ ถือกำเนิดขึ้นมาบนโลกของเรา ไปจนถึง กุหลาบแห่งจักรวาล (Arp 273) การเต้นระบำของสรวงสวรรค์ระหว่างกาแล็กซี่ทั้งสอง ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อราว 300 ล้านปีที่แล้ว ในยุคสมัยที่ยังไม่มีไดโนเสาร์เดินไปมาบนผืนทวีป
สาแห่งการก่อกำเนิด ระยะ 7,000 ปีแสงห่างจากโลก
กุหลาบแห่งจักรวาล ระยะ 300 ล้านปีแสงห่างจากโลก
ต่อมาในค่ำคืนหนึ่งของช่วงปลายปี 2003 นักดาราศาสตร์ก็ได้ตัดสินใจให้กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลหันหน้าไปยังพื้นที่ที่มืดมิดที่สุดบนท้องฟ้า และโฟกัสไปยังจุดที่เล็กมาก ๆ ราว 2.4 ลิปดา (arcminute) หรือเทียบเท่ากับการที่เราเอาปลายปากกาชี้ไปที่จุด ๆ หนึ่งบนท้องฟ้าเพียงเท่านั้น
เพื่อรวบรวมแสงจากพื้นที่มืดนั้นเป็นเวลารวมกันกว่า 1 ล้านวินาที ทั้ง ๆ ที่ตามปกติแล้ว เรามักจะใช้กล้องฮับเบิลให้สังเกตสิ่งที่นักดาราศาสตร์รู้จักกันตามบัญชีวัตถุเทหฟากฟ้า ซึ่งได้มาจากข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินอีกทีหนึ่ง นับได้ว่าการถ่ายภาพไปยังอาณาเขตว่างเปล่าบนอวกาศเป็นเรื่องที่แปลกใหม่มากในยุคสมัยนั้น
แต่จนแล้วจนรอดกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลก็ได้พาเราถลำลึก ทะลวงฝ่าพื้นที่ปริภูมิเวลา ย้อนกลับไปก่อนที่โลกและระบบสุริยะของเราจะถือกำเนิดขึ้นมา พร้อมกับผ่านพ้นดาราจักรยุคดึกดำบรรพ์นับพันล้านแห่ง ซึ่งในแต่ละในกาแล็กซี่นั้น ก็มีดาวฤกษ์ที่เก่าแก่และส่องแสงสว่างอยู่อย่างมากมายเป็นจำนวนนับไม่ถ้วน จนชวนให้เรานึกถึงความเป็นไปได้ของดาวเคราะห์เฉกเช่นโลกอันไร้ที่สิ้นสุด
ภาพถ่ายอวกาศห้วงลึกของฮับเบิล ที่มา NASA/STScI
นี่คือภาพที่มีชื่อว่า Ultra Deepfield หรือภาพอวกาศห้วงลึกที่โด่งดังที่สุดของฮับเบิล ซึ่งใครจะไปคิดว่าพื้นที่ว่างเปล่าสีดำสนิทที่เล็กมาก ๆ บนท้องฟ้านี้ จะถูกเติมเต็มไปด้วยกาแล็กซี่จำนวนมหาศาลหลายหมื่นแห่ง และมาจากหลากหลายช่วงเวลาด้วยกัน
โดยแสงที่เราเห็นในภาพนี้ บ้างก็มาจากดาวฤกษ์สีแดงซีดจางที่อยู่ในกาแล็กซี่ทางช้างเผือกของเราเอง บ้างก็เป็นกาแล็กซี่อันไกลโพ้นที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน เหมือนกับว่าเรากำลังเห็นภาพของชาวอียิปต์โบราณที่กำลังสร้างพีระมิด ในขณะที่มีไดโนเสาร์เดินไปมาอยู่ในฉากหลัง ดังนั้นภาพถ่ายห้วงอวกาศลึกของฮับเบิลจึงทำให้นักดาราศาสตร์สามารถเรียงลำดับของการวิวัฒนาการของกาแล็กซี่ได้อย่างน่าอัศจรรย์
ภาพถ่ายกาแล็กซี่จากแต่ละช่วงเวลา ที่มา NASA/STScI
การถ่ายภาพตระกูลห้วงอวกาศลึกของฮับเบิลนี้ได้กลายเป็นจุดแรกเริ่มของความพยายามในการเสาะแสวงหากาแล็กซี่ยุคแรกเริ่มที่พึ่งเริ่มก่อตัวขึ้นมา เพื่อที่จะหาคำตอบว่าอาณาจักรของดวงดาวสุกสกาวที่เราเห็นอยู่ในทุกวันนี้นั้นมีจุดเริ่มต้นมาจากไหนกันแน่
จุดหมายปลายทางแห่งสุดท้ายของฮับเบิล
ด้วยการบีบเค้นศักยภาพของโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลจนถึงขีดสุดในปี 2015 เราก็ได้เดินทางมาถึงจุดหมายปลายทางแห่งสุดท้าย ณ กาแล็กซี่ที่ห่างไกลและเก่าแก่ที่สุดเท่าที่เราจะยืนยันได้ในปัจจุบัน ซึ่งมีชื่อว่า GN-z11 โดยมันมีขนาดเพียงแค่ 1 ใน 25 ส่วนของกาแล็กซี่ทางช้างเผือกเท่านั้น
แต่มันก็กลับเต็มไปด้วยดาวฤกษ์ยุคแรกเริ่มขนาดยักษ์ ที่ปลดปล่อยพลังงานความร้อนและแสงสว่างจ้าออกมาอย่างรุนแรง จนกลายเป็นแสงสว่างจ้าสีขาวที่เราเห็นบริเวณส่วนตรงกลางภาพ
ภาพถ่ายของกาแล็กซี่ GN-z11 ที่มา NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)
โดยลำแสงโบราณเหล่านี้นี่เอง ก็ได้เริ่มการเดินทางออกมาจากกาแล็กซี่ GN-z11 เมื่อราว 13,400 ล้านปีที่แล้ว และในขณะเดียวกันกับที่แสงกำลังเดินทางฝ่าห้วงอวกาศอยู่นั้น ทั้งกาแล็กซี่ทางช้างเผือก ดวงอาทิตย์ และโลกของเราเอง ก็ได้ถือกำเนิดขึ้นมา ก่อนที่จะมีลิงไร้หางสายพันธุ์หนึ่ง ได้ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์แล้วส่งมันออกไปสู่ห้วงอวกาศ เพื่อเก็บเกี่ยวเศษเสี้ยวของลำแสง จากกาแล็กซี่ยุคดึกดำบรรพ์อันไกลโพ้นนี้เอาไว้
เราจึงปฏิเสธไม่ได้เลยว่าการค้นพบกาแล็กซี่ GN-z11 นั้นเป็นหนึ่งในเรื่องราวน่าทึ่งที่สุดของวงการดาราศาสตร์เลยก็ว่าได้ แต่ถึงกระนั้น มันก็กลับไม่ได้บอกเล่าถึงจุดเริ่มต้นของจักรวาลมากนัก และถ้าเกิดเรายิ่งมองผ่าน GN-z11 ออกไปอีก เราก็จะมองไม่เห็นอะไรอีกต่อไป
ซึ่งถึงแม้เราจะใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นใหม่อย่าง เจมส์เว็บบ์ ส่องขึ้นไป เราก็อาจจะพอเห็นกาแล็กซี่ที่อยู่ห่างไกลขึ้นไปอีกบ้าง แต่สุดท้ายภาพของกาแล็กซี่ก็จะเริ่มอันตธานหายไปอยู่ดี จนกระทั่งเหลือแต่เพียงดาวฤกษ์ขนาดยักษ์ยุคแรกเริ่มที่กระจัดกระจายออกไปอย่างไร้ทิศทาง และท้ายที่สุดเงามืดก็จะเริ่มทอดตัวไปทั่วจักรวาล
ไม่มีแสงจากวัตถุไหนให้เราสามารถมองเห็นได้อีกต่อไปแล้ว ซึ่งเขตแดนนี้ได้เริ่มต้นขึ้นที่ระยะราว 13,500 ล้านปีแสงจากโลกเป็นต้นไป หรือพูดเป็นอีกนัยหนึ่งได้ว่าเมื่อราว 13,500 ล้านปีที่แล้ว จักรวาลยังไม่มีดาวฤกษ์ถือกำเนิดขึ้นมามอบแสงสว่างให้แก่เอกภพเลยแม้แต่ดวงเดียว นักดาราศาสตร์จึงเรียกช่วงเวลานี้ว่า Cosmic Dark Age หรือยุคมืดของเอกภพ ทำให้ดูเหมือนว่าภารกิจตามหาจุดกำเนิดของเราได้มาถึงครายุติลงเสียแล้ว
แต่ทว่าจักรวาลก็ยังคงทิ้งคำบอกใบ้อะไรบางอย่างเอาไว้ให้กับเรา…
ภาพถ่ายกาแล็กซี่ NGC 972 ที่อยู่ห่างจากโลก 70 ล้านปีแสง ซึ่งกำลังให้กำเนิดดาวฤกษ์นับล้าน ที่มา NASA/ESA
Website - https://spaceth.co/
YouTube - https://www.youtube.com/spacethco
Facebook - https://facebook.com/spaceth
Twitter - https://twitter.com/spacethnews
- 76
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
