3 โนเบลฟิสิกส์พบจุดจบเอกภพจะหนาวเหน็บ

ภาพการระเบิดซูเปอร์โนวาชนิด Ia (เอเอฟพี)

เคยคิดไปไกลถึงจุดจบของเอกภพของเราว่าจะเป็นเช่นไรไหม? บางทีเอกภพอันกว้างใหญ่เกินกว่าที่จินตนาการเราจะไปถึงอาจพบจุดจบที่ความหนาวเย็นยะเยือก เมื่อพิจารณาตามการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปีล่าสุด ซึ่งค้นพบว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่งคงที่ และแม้แต่พวกเขาเองยังแปลกใจต่อการค้นพบดังกล่าว

ข่าวแจกจากเว็บไซต์รางวัลโนเบลระบุว่า เมื่อปี 1998 รากฐานของจักรวาลวิทยาถูกสั่นสะเทือน เนื่องจากการค้นพบของ 2 ทีมวิจัย ทีมหนึ่งนำโดย ซอล เพิร์ลมุตเตอร์ (Saul Perlmutter) ซึ่งได้เริ่มศึกษาวิจัยที่นำมาสู่การค้นพบที่สำคัญตั้งแต่ปี 1988 อีกทีมนำโดย ไบรอัน ชมิดท์ (Brian Schmidt) ที่ได้เริ่มต้นวิจัยในช่วงปลายปี 1994 และ อดัม รีสส์ (Adam Riess) ได้มีบทบาทสำคัญดังกล่าว

ทั้งสามคนเพิ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ประจำปี 2011 จากการค้นพบว่าเอกภพของเรากำลังขยายด้วยอัตราเร่งคงที่ จากการศึกษา “ซูเปอร์โนวา” หรือดาวที่เกิดการระเบิดอย่างรุนแรง ซึ่งในคำแถลงของคณะกรรมการรางวัลโนเบลระบุว่าการศึกษาของพวกเขาได้เปลี่ยนความเข้าใจของมนุษยชาติที่มีเอกภพ

ทีมวิจัยทั้งสองได้แข่งกันทำแผ่นที่เอกภพ โดยระบุตำแหน่งของซูเปอร์โนวาที่อยู่ไกลที่สุด และด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงประสิทธิภาพทั้งบนพื้นโลกและในอวกาศ รวมถึงคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังงานและเซนเซอร์บันทึกภาพดิจิทัลชนิดใหม่ที่เรียกว่า “ซีซีดี” (CCD, อีกผลงานรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2009) เปิดโอกาสให้เราได้พบชิ้นส่วนของปริศนาแห่งจักรวาลอันน่ามึนงงมากขึ้นในช่วงทศวรรษ 1990

ชนิดของซูเปอร์โนวาที่ทั้งสองทีมนำมาศึกษาคือชนิด Ia ซึ่งซูเปอร์โนวาชนิดนี้คือการระเบิดของดาวขนาดเล็กที่หนักพอๆ กับดวงอาทิตย์ของเรา แต่มีขนาดเท่าๆ กับโลก และซูเปอร์โนวาหนึ่งสามารถปลดปล่อยแสงออกมาได้มากเท่ากับกาแลกซีทั้งกาแลกซี แต่โดยรวมแล้วพวกเขาพบว่าซูเปอร์โนวาไกลๆ กว่า 50 ซูเปอร์โนวานั้นมีแสงหรี่กว่าที่คาด ซึ่งเป็นสัญญาณบ่งชี้ว่าการขยายตัวของเอกภพนั้นมีอัตราเร่ง และทั้ง 2 ทีมวิจัยก็ได้ข้อสรุปอันน่าประหลาดใจนี้ตรงกัน

เป็นเวลาเกือบทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์ทราบกันว่าเอกภพกำลังขยายตัว อันเป็นผลต่อเนื่องจากการระเบิดบิกแบง (Big Bang) เมื่อ 1.4 หมื่นล้านปีก่อน แต่การค้นพบว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่งนั้นเป็นเรื่องชวนให้ตกตะลึง หากการขยายตัวด้วยความเร็วที่มากขึ้นดำเนินต่อไปเรื่อยๆ ที่สุดเอกภพจะพบจุดจบที่ความหนาวเย็นยะเยือก โดยเชื่อว่าปัจจัยที่ทำให้เอกภพขยายตัวด้วยอัตราเร่งคือ “พลังงานมืด” (dark energy) ซึ่งเอกภพของเราประกอบด้วยพลังงานมืดมากถึง 3 ใน 4

“การค้นพบนี้ได้ช่วยเปลือยเอกภพที่ยากจะรูถึงขอบเขตอันกว้างขวาง เปรียบเทียบการค้นพบดังกล่าวเหมือนการโยนลูกบอลขึ้นไปในอากาศ แล้วเฝ้ามองลูกบอลนั้นค่อยๆ ลับตาไปบนท้องฟ้าด้วยความเร็วที่มากขึ้นและมากขึ้น ราวกับว่า แรงโน้มถ่วงไม่มีสามารถดึงลูกบอลกลับมาได้ บางอย่างที่คล้ายๆ กันนี้กำลังเกิดขึ้นในเอกภพของเรา” เอเอฟพีระบุคำอธิบายของคณะกรรมการระหว่างแถลงผลงาน

สำหรับเพิร์ลมุตเตอร์วัย 52 ปี หัวหน้าจากห้องปฏิบัติการเบิร์กเลย์สหรัฐฯ (Berkeley National Laboratory) ในแคลิฟอร์เนีย สหรัฐฯ จะได้รับรางวัลครึ่งหนึ่งของเงินรางวัลทั้งหมด 10 ล้านโครน หรือ กว่า 46 ล้านบาท ส่วนชมิดท์วัย 44 ปี จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลีย (Australian National University) และ รีสส์ วัย 41 ปี ศาสตราจารย์ดาราศาสตร์และฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์ (Johns Hopkins University) ในบัลติมอร์ แมรีแลนด์ สหรัฐฯ จะแบ่งรางวัลอีกครึ่งที่เหลือร่วมกัน
ภาพอธิบายเอกภพกำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่งโดยคณะกรรมการรางวัลโนเบล (เอเอฟพี)