บทความ / เรารู้ได้อย่างไรว่าจักรวาลกำลังขยายตัว?
Sci & Tech
เรารู้ได้อย่างไรว่าจักรวาลกำลังขยายตัว?
02 ก.พ. 67
594
รูปภาพในบทความ เรารู้ได้อย่างไรว่าจักรวาลกำลังขยายตัว?

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักดาราศาสตร์ชื่อเอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) พบข้อมูลจากการสังเกตการณ์ท้องฟ้าที่น่าสนใจว่า แสงจากกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลออกไป โดยเฉลี่ยมักมีคลื่นความยาวค่อนไปทางแดงมากกว่าแสงจากกาแล็กซีที่อยู่ใกล้ (เรียกสั้น ๆ ว่า "การเคลื่อนไปทางแดง" หรือ Redshift) นอกเหนือไปจากนั้น ฮับเบิลได้สังเกตว่าปริมาณค่อนไปทางแดงของแต่ละกาแล็กซี มีสัดส่วนสัมพันธ์กับระยะห่างระหว่างกาแล็กซีนั้น ๆ จากโลก ที่กาแล็กซีที่อยู่ห่างไปไกล 2 เท่าก็จะมีการเคลื่อนไปทางแดงมากกว่า 2 เท่า

เอ็ดวิน ฮับเบิล - ESA

นึกย้อนกลับไปในชั้นเรียนวิชาฟิสิกส์สมัยมัธยม ชื่อของปรากฎการณ์ดอปเพลอร์ (Doppler Effect) อาจติดอยู่ในหูของใครหลายคน หากพูดกันโดยคร่าวแล้ว ปรากฎการณ์นี้มักถูกใช้ในการอธิบายพฤติกรรมของเสียงวัตถุที่เคลื่อนที่ เมื่อวัตถุเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกห่างจากผู้สังเกตการณ์ เสียงที่ผู้สังเกตการณ์ได้ยินจะผิดเพี้ยนไปจากแหล่งกำเนิดเสียง ยกตัวอย่างกรณีที่เห็นได้ในชีวิตประจำวัน เช่นเสียงไซเรนของรถพยาบาล เมื่อรถกำลังเข้าหาเรา เราจะได้ยินเสียงไซเรนของรถในความถี่สูงขึ้นหรือแหลมขึ้น ในขณะที่รถกำลังออกห่างจากเรา เราจะได้ยินเสียงไซเรนในความถี่ที่ต่ำลงหรือทุ้มต่ำลง จะสังเกตได้ว่าเสียงของแหล่งกำเนิดไม่ได้เปลี่ยนแปลงไป มีเพียงแค่เสียงที่ผู้สังเกตการณ์ได้ยินเพียงเท่านั้น

ปรากฎการณ์ดอปเพอลร์ได้ถูกนำมาอธิบายการเคลื่อนไปทางแดงของกาแล็กซี ว่าหนึ่งในความเป็นไปได้ของปรากฎการณ์เคลื่อนไปทางแดงก็คือกาแล็กซีต่าง ๆ กำลังเคลื่อนที่ แต่ในขณะเดียวกันปรากฎการณ์ดอปเพลอร์เพียงอย่างเดียวก็ไม่สามารถให้คำตอบอย่างครบถ้วนได้ว่าทำไมกาแล็กซีที่อยู่ห่างออกไป 2 เท่าถึงเคลื่อนที่เร็วกว่า 2 เท่าเมื่อพิจารณาจากอัตราส่วนการเคลื่อนไปทางแดง

ปรากฎการณ์ดอปเพลอร์ - Tkarcher และ Tatoute

คำอธิบายที่สามารถมาปิดช่องโหว่ตรงนี้ได้คือจักรวาลกำลังขยายตัว ในรูปแบบที่ต่างจากการขยายตัวโดยทั่วไปที่เรามักเห็น เช่นการระเบิดที่มีการขยายตัวจากศูนย์กลางแยกออกกว้างขึ้นไปเรื่อย ๆ จากข้อมูลที่สังเกตได้ในกรณีการขยายตัวของจักรวาล เราจะเห็นว่าจักรวาลกำลังขยายตัวออกไปในทุกทิศทาง ไม่เพียงแค่ขอบของจักรวาลที่กำลังขยายตัวไปเรื่อย ๆ แต่พื้นที่ภายในแต่ละส่วนของเอกภพก็ขยายตัวด้วยเช่นกัน เมื่อมองจากมุมนี้จึงเห็นได้ว่าทำไมกาแล็กซีต่าง ๆ ถึงเคลื่อนตัวออกจากโลก

อีกสิ่งที่น่าสนใจตามมาก็คือ หากเราเห็นภาพของจักรวาลที่กำลังขยายตัวออก อาจมองได้ว่าในอดีตที่ผ่านมาจักรวาลน่าจะเคยอยู่ใกล้กันมากกว่านี้ จนถึงจุดนึงที่ทุกส่วนชิดติดกัน และนี่ก็ได้กลายเป็นหนึ่งในหลักฐานชิ้นสำคัญการเกิดขึ้นของบิ๊กแบงนั่นเอง

กาแลคซีที่พบการเคลื่อนไปทางแดงสูง จากภาพ Hubble Ultra Deep Field - NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), and the HUDF 2012 Team

ร่วมติดตามประวัติศาสตร์การไขปริศนาการเกิดขึ้นของจักรวาล การสังเกตการณ์ และเรื่องราวของกล้องโทรทรรศน์อวกาศยูคลิดของ ESA ที่เพิ่งถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อช่วงกลางปี 2023 ที่ผ่านมา ที่จะเป็นอีกหนึ่งเครื่องมือสำคัญของวงการดาราศาสตร์ในการเก็บข้อมูลการขยายตัวของเอกภพ ซึ่งนำไปสู่การทำความเข้าใจสสารมืดและพลังงานมืด ไปกับ เติ้ล - ณัฐนนท์ ดวงสูงเนิน และ ปั๊บ - ชยภัทร อาชีวระงับโรค ใน Starstuff เรื่องเล่าจากดวงดาว ตอน "การไขปริศนาประวัติจักรวาล และกล้องโทรทัศน์อวกาศยูคลิด"

 


ฟังรายการได้ทาง


 

บทความอื่นๆ
แผ่นเสียง แผ่นเสียง
กำลังออกอากาศ ไม่มีการออกอากาศ แผ่นเสียง Radio แผ่นเสียง Podcast เล่นแผ่นเสียง พักแผ่นเสียง
คลิปเสียงถัดไป