เมื่อนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ พยายามค้นหาแรงที่ห้าในเอกภพ

ขอขอบคุณข้อมูลจาก http://arxiv.org/abs/1204.6044 และ http://phys.org/news/2012-05-penn-astrophysicists-gravity-theory.html

ท่ามกลางวงการดาราศาสตร์ปัจจุบัน แรงโน้มถ่วงถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ต่างๆในเอกภพว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร แต่นักดาราฟิสิกส์จากม.เพนซิลเวเนียนำทีมโดย ภูวเนศ จาอิน ได้ค้นพบอะไรบางอย่างที่ต่างจากที่เราเคยเรียนรู้

นักดาราศาสตร์พบว่าเอกภพของเรากำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่ง ซึ่งหากยึดตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแล้ว วัตถุที่ระเบิดออกไปควรจะเคลื่อนที่ช้าลงตามลำดับเหมือนที่เราพบบนโลก โดยทีมนักวิจัยได้ศึกษาจาก supernovae ที่อยู่ไกลออกไปและพบว่า เอกภพของเรากำลังเร่งการเคลื่อนที่ออกจากกัน แทนที่จะช้าลงตามลำดับ ซึ่งเกิดข้อสงสัยว่าเราพลาดอะไรไปจากพื้นฐานความรู้ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ และนำมาสู่แนวคิดสองทาง

ทางแรก คือ สสารมืด (dark energy) ซึ่งถูกอุปโลกน์ให้เป็นสสารที่เรามองไม่เห็นแต่แทรกซึมอยู่ทุกอนูในเอกภพและเป็นสสารที่มีมวลรวมมากกว่า 85%ของเอกภพ และอาจเป็นตัวเร่งการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆในเอกภพ และแนวคิดที่สองคือทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแบบ scalar-tensor ซึ่งเชื่อว่ามีแรงที่ 5 นอกเหนือไปจากแรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงยึดระหว่างนิวเคลียร์แบบแรงและแบบอ่อน ที่มาเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงในเอกภพของเรา

จากการศึกษาโดยคณะของจาอินพบว่าทั้งสองทฤษฎีนี้ต่างออกไปโดยสิ้นเชิง โดยเฉพาะแนวคิดหลังที่เชื่อว่ามีแรงอีกแรงหนึ่งนอกเหนือจากการค้นพบปัจจุบัน ซึ่งทฤษฎีนี้ไม่นำแรงโน้มถ่วงมาใช้อธิบายเลย ซึ่งคณะของจาอินได้พยายามศึกษาแนวความคิดหลังนี้และพยายามรวบรวมข้อมูลใหม่เพื่อนำมาสรุป

Penn astrophysicists zero in on gravity theory

ภูวเนศ จาอินในห้องทำงานของเขากำลังใช้เลนส์เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ gravitational lensing ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ

ในขณะที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์พยายามรวบรวมข้อมูลการทดสอบเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงจากกาแลคซี่นับล้านแต่คณะของจาอิน กลับเลือกกาแลคซี่ที่อยู่ใกล้เราเพียง 25 กาแลคซี่ ซึ่งเขาเชื่อว่าสามารถให้ข้อมูลในการศึกษาได้แม่นยำกว่า โดยเฉพาะข้อมูลของดาวแปรแสง ซึ่งมีคาบการแปรแสงคงที่และถูกนำมาใช้ในการศึกษาหลายสิบปีแล้ว

จาอินกล่าวว่า “คุณสามารถวัดความสว่างของหลอดไฟที่ความห่างระยะหนึ่ง และถ้าคุณนำมันออกห่างไปสองเท่า ความสว่างจะลดลงสี่เท่า และคุณจะสามารถบอกระยะทางระหว่างตัวคุณและหลอดไฟนั้นได้ แต่ก่อนอื่น คุณต้องรู้ความสว่างแท้จริงและระยะห่างแท้จริงของมันก่อน เนื่องจากดาวแปรแสงมีคาบความสว่างที่เปลี่ยนแปลงคงที่ในระยะวันหรือสัปดาห์ ทำให้เราทราบความสว่างสูงสุดที่แท้จริงของมันและนำมาใช้ในการคำนวณระยะห่างระหว่างวัตถุในเอกภพและอัตราความเร่งของเอกภพได้”

นอกจากนี้ จาอินยังได้ข้อสรุปว่า “ถ้าความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความเร็วในการกระพริบของดาวแปรแสงแล้ว เราจะสามารถใช้มันในการศึกษาเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงได้ หากแรงที่ห้าเข้ามาเสริมกับแรงโน้มถ่วงแล้ว ดาวแปรแสงเหล่านี้จะมีคาบการกระพริบถี่ขึ้น

จากการศึกษาข้อมูลจากกล้องฮับเบิลและจากหอดูดาวขนาดใหญ่ในฮาวายและชิลี คณะของจาอินไม่พบความแตกต่างระหว่างคาบการแปรแสงในกลุ่มตัวอย่างดาวที่ศึกษาเมื่อเทียบกับกลุ่มที่ไม่ถูกการรบกวนจากแรงสมมติที่ห้า เช่นในกาแลคซี่ของเรา และข้อมูลเกือบทั้งหมดสอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์

คณะของจาอินเชื่อว่า หากมีการรวบรวมข้อมูลมากขึ้น เราก็จะพบทฤษฎีที่ดีกว่าแรงโน้มถ่วงในการอธิบายการขยายตัวของกาแลคซี่ได้

 

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s