—————–
TL;DR
ระบบสุริยะซิ่งเร็วเกินพิกัด หรือทฤษฎีจักรวาลวิทยาผิดกันแน่?

สิ่งที่พบ:
– ระบบสุริยะเคลื่อนที่เร็วขึ้นกว่าที่แบบจำลองมาตรฐาน (Lambda-CDM) ทำนายไว้ถึง 3.67 เท่า (วัดจากความหนาแน่นกาแล็กซีวิทยุ)
– ความเร็วที่วัดจาก “สสาร” (กาแล็กซี) ขัดแย้งกับค่าที่วัดจาก “แสง” (รังสี CMB) อย่างรุนแรง

ผลกระทบ:
การค้นพบนี้บอกว่า จักรวาลอาจจะ ไม่สมมาตรและสม่ำสมอทุกทิศทาง (Isotropic and Homogeneous )
ซึ่งขัดแย้งกับ “หลักการแห่งเอกภพ” (Cosmological Principle) ที่เชื่อว่าจักรวาลต้องสมมาตรและสม่ำเสมอทุกทิศทาง และหลักการนี้เป็นพื้นฐานของการคำนวณทางดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยาที่เราใช้กันมาตลอด

หากการค้นพบนี้ถูกต้อง เราอาจต้อง รื้อตำราฟิสิกส์และวิวัฒนาการเอกภพ ใหม่ทั้งหมดเพราะแนวคิดระดับรากฐานเดิมที่เรารู้เกี่ยวกับจักรวาลนั้น อาจผิดพลาด

—————–

คณะนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์นำโดย ดร. ลูคัส เบอห์เม (Lukas Böhme) และศาสตราจารย์ โดมินิก ชวาร์ตซ์ (Dominik Schwarz) จากมหาวิทยาลัยบีเลเฟลด์ เยอรมันนี ร่วมกับทีมนักวิจัยนานาชาติ ได้เปิดเผยการค้นพบที่น่าตกใจว่า ระบบสุริยะของเรากำลังเคลื่อนที่ผ่านเอกภพด้วยความเร็วที่สูงกว่าที่แบบจำลองมาตรฐานทางจักรวาลวิทยาทำนายไว้ถึงกว่า 3 เท่า

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/6z32-3zf4

ซึ่งการค้นพบนี้อาจส่งผลให้เหล่านักวิทยาศาสตร์ต้องทบทวนสมมติฐานพื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้างและการวิวัฒนาการของจักรวาลใหม่ทั้งหมด

ในการศึกษานี้ ทีมวิจัยได้วิเคราะห์การกระจายตัวของ “กาแล็กซีวิทยุ” (Radio Galaxies) ซึ่งเป็นกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลและแผ่คลื่นวิทยุออกมาอย่างรุนแรง คลื่นเหล่านี้มีความยาวคลื่นมากจนสามารถทะลุผ่านฝุ่นและก๊าซในอวกาศที่บดบังแสงปกติได้ ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตเห็นกาแล็กซีที่กล้องโทรทรรศน์แสงทั่วไปมองไม่เห็น
หลักการสำคัญคือ เมื่อระบบสุริยะเคลื่อนที่ผ่านเอกภพ จะเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “ลมต้าน” (Headwind) หรือก็คือ จะมีจำนวนกาแล็กซีวิทยุหนาแน่นกว่าเล็กน้อยในทิศทางที่เรากำลังมุ่งหน้าไป

สาเหตุที่ทำให้เราเห็นกาแล็กซีวิทยุ “หนาแน่นกว่าปกติ” ในทิศทางที่เรามุ่งหน้าไป งานวิจัยนี้ก็เสนอไว้ว่ามีอยู่ 2 ปัจจัยหลัก

1. การเบี่ยงเบนของตำแหน่ง (Aberration) เมื่อผู้สังเกตเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยความเร็วสูง ตำแหน่งปรากฏของวัตถุรอบๆ จะดูเหมือนถูกดึงให้ขยับมาทางทิศที่เรากำลังมุ่งหน้าไป ลองนึกภาพเวลาเราวิ่งฝ่าฝน แม้ฝนจะตกลงมาตรงๆ แต่จากมุมมองของเรา ฝนจะดูเหมือนพุ่งเอียงเข้ามาหาใบหน้าของคุณ ปรากฏการณ์นี้ทำให้กาแล็กซีที่อยู่รอบๆ ดูเหมือน “เบียด” ตัวกันเข้ามาในทิศทางที่เรากำลังมุ่งหน้าไปมากขึ้น

2. ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ (Doppler Shift): การเคลื่อนที่เข้าหาแหล่งกำเนิดคลื่นจะทำให้คลื่นวิทยุจากกาแล็กซีด้านหน้าถูก “บีบ” ให้มีความถี่สูงขึ้นและมีความเข้มสว่างมากขึ้น (Flux density เพิ่มขึ้น) ผลที่ตามมาคือ กาแล็กซีวิทยุที่เดิมทีอาจจะมีความสว่างน้อยเกินกว่าที่กล้องโทรทรรศน์จะตรวจจับได้ จะดูสว่างขึ้นจนถึงระดับที่เครื่องมือของเรานับจำนวนได้ ทำให้ในทางสถิติแล้ว เราจะนับจำนวนกาแล็กซีในทิศนั้นได้มากกว่าทิศอื่นๆ

แต่ทีมวิจัยพบค่าความหนาแน่นที่ที่สูงขึ้นนี้ สูงกว่าที่ทำนายไว้ตามแบบจำลองมาตรฐานถึง 3.67 เท่า ซึ่งสะท้อนว่าระบบสุริยะเคลื่อนที่เร็วกว่าที่คาดการณ์ไว้อย่างมาก

ซึ่งผลการศึกษานี้มีระดับความนัยสำคัญทางสถิติสูงถึง 5.4 ซิกมา (5.4σ) ซึ่งในทางวิทยาศาสตร์ถือเป็นหลักฐานที่แน่นหนาเกินกว่าจะเป็นเพียงความบังเอิญหรือความคลาดเคลื่อนจากการวัด

เปรียบเปรยแบบอุปมาอุปไมย คือ เรากำลัง ขับรถฝ่าฝูงแมลงในตอนกลางคืน แม้แมลงจะบินกระจายอยู่ทั่วถนนอย่างสม่ำเสมอ แต่เมื่อรถวิ่งไปข้างหน้า แมลงจะดูเหมือนพุ่งเข้ามาหาที่กระจกหน้ารถจำนวนมากและดูเหมือนมีความหนาแน่นสูงกว่าที่กระจกหลังรถ ซึ่งปรกติเราสามารถคำนวณได้ว่า ความหนาแน่นของแมลงหน้ารถและหลังรถควรแตกต่างกันเท่าไหร่ โดยใช้ความเร็วรถและความหนาแน่นแบบปรกติของแมลง ซึ่งเรารู้สองค่านี้อยู่แล้ว แต่ผลการตรวจวัดกับพบว่า แมลงหน้ารถ สูงกว่าค่าที่คำนวณได้เกือบ 4 เท่า

ดร. เบอห์เม ระบุว่า “ผลลัพธ์นี้ขัดแย้งกับแบบจำลองตามมาตรฐานจักรวาลวิทยา (Standard Model of Cosmology) อย่างชัดเจน และบีบให้เราต้องพิจารณาสมมติฐานเดิมของเราใหม่” ขณะที่ศาสตราจารย์ชวาร์ตซ์เสริมว่า หากระบบสุริยะเคลื่อนที่เร็วขนาดนี้จริง เราอาจต้องตั้งคำถามเกี่ยวกับ “หลักการแห่งเอกภพ” (Cosmological Principle) ที่เชื่อว่าสสารและการแผ่รังสีมีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอเท่ากันในทุกทิศทาง, หรืออีกนัยหนึ่ง การกระจายตัวของกาแล็กซีวิทยุเองอาจไม่ได้สม่ำเสมออย่างที่เราเคยเชื่อ

แบบจำลองมาตรฐานทางจักรวาลวิทยา (Standard Model of Cosmology) ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงแบบจำลองที่เรียกว่า Lambda-CDM (Lambda Cold Dark Matter) ทำหน้าที่อธิบายกำเนิดและการวิวัฒนาการของเอกภพตั้งแต่เหตุการณ์บิ๊กแบง

โดยแบบจำลองนี้ได้ทำนาย ค่าที่ควรวัดได้ของความหนาแน่นของกาแล็คซี่ในทิศทางที่ระบบสุริยะมุ่งหน้าไป ซึ่งค่าที่วัดได้จริงควรสอดคล้องกับค่าที่แบบจำลองทำนายไว้ แต่ผลการวิจัยล่าสุดพบว่าค่าความหนาแน่นในทิศทางที่ระบบสุริยะมุ่งหน้าไปนั้นสูงกว่าที่ทำนายไว้ถึง 3.67 เท่า ซึ่งหมายความว่า ระบบสุริยะกำลังเคลื่อนที่เร็วกว่าที่เราคิด ไม่ก็ทฤษฎีปัจจุบันเกี่ยวกับการกำเนิดวิวัฒนาการของเอกภพและอาจมีข้อผิดพลาดร้ายแรง

สำหรับ “หลักการแห่งเอกภพ” (Cosmological Principle) คือหลักการที่เป็นหัวใจของวิชาจักรวาลวิทยา ซึ่งเชื่อว่าหากเรามองเอกภพในสเกลที่ใหญ่พอ สสารและการแผ่รังสีจะกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอและเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง (Isotropic and Homogeneous) ซึ่งสมการทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอนไสตน์ และวิธีการคำนวณพฤติกรรมต่างๆ ของจักรวาล ก็ล้วนใช้หลักการนี้เป็นพื้นฐาน และเราก็รู้ความหนาแน่นของกาแล็กซี่ที่ควรจะวัดได้จาก Cosmological Principle นี้

แต่การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่า ถ้าระบบสุริยะไม่ได้เคลื่อนที่เร็วกว่าที่เราคิด ก็อาจหมายความว่า การกระจายตัวของกาแล็กซีวิทยุอาจจะไม่ได้สม่ำเสมออย่างที่เคยเชื่อกันมา หรือเอกภพในภาพรวมอาจมีโครงสร้างบางอย่างที่ทำให้ทิศทางหนึ่งแตกต่างจากอีกทิศทางหนึ่งอย่างมีนัยสำคัญ คือเอกภพไม่ได้มีคุณสมบัติ Isotropic and Homogeneous อย่างที่เชื่อกัน หากหลักการพื้นฐานนี้ผิด แผนที่และการคำนวณทางดาราศาสตร์เกือบทั้งหมดที่เราเคยมีมาจะต้องถูกทบทวนใหม่

เช่น มันอาจจะมีแรงดึงดูดจากโครงสร้างขนาดมหึมาที่มองไม่เห็น กำลังดึงให้สสารในบริเวณที่เราอยู่ (รวมถึงกาแล็กซีต่างๆ) ไหลไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งด้วยความเร็วที่สูงกว่าปกติ ซึ่งเป็นลักษณะที่แบบจำลอง Lambda-CDM (Lambda Cold Dark Matter) ไม่ได้ทำนายไว้

นั้นหมายความว่า หากมีการไหลของสสารขนาดใหญ่ที่เกินความคาดหมายจริง แสดงว่าเรายังไม่เข้าใจกลไกของแรงโน้มถ่วงหรือสสารมืดในสเกลใหญ่ได้ดีพอ

ศาสตราจารย์ชวาร์ตซ์เน้นย้ำว่า ไม่ว่าต้นเหตุจะมาจากความเร็วของระบบสุริยะที่สูงเกินคาด หรือมาจากการที่เอกภพไม่ได้มีความสม่ำเสมออย่างที่เคยเชื่อ ยังไงสิ่งที่เราเผชิญก็คือ “แบบจำลองจักรวาลในปัจจุบันของเรากำลังถูกทดสอบอย่างหนัก” และบีบให้เราต้องทบทวนความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลใหม่ทั้งหมด

ในอนาคตอันใกล้ จะมีโครงการสำรวจท้องฟ้าในวงกว้างที่ลึกและละเอียดกว่าเดิม เช่น โครงการ SKA (Square Kilometre Array) ที่เป็นโครงการสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่มีประสิทธิภาพสูงระดับโลก ซึ่งดำเนินการโดยหอดูดาว SKA Observatory หรือ SKO ซึ่งอาจช่วยไขปริศนาว่ากฎพื้นฐานของจักรวาลที่เรายึดถือมาตลอดหลายทศวรรษนั้น ถึงเวลาที่ต้องถูกเขียนขึ้นใหม่ทั้งหมดหรือไม่

—————-
Ref
https://www.sci.news/astronomy/faster-moving-solar-system-14356.html

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/6z32-3zf4

การใช้ AI ในบทความ :
บทความนี้ ใช้ AI ช่วยแปลตอนอ่านข่าวต้นฉบับ (ไม่ใช่สรุป แต่แปลบางบรรทัดที่ผมไม่ clear) แล้วเรียบเรียงเขียนใหม่ตามความเข้าใจของผู้อ่านที่เป็นมนุษย์ ไม่ใช้ Generative AI และให้ AI ช่วยตรวจสอบความถูกต้องของบทความหลังเขียนเสร็จ