แผนที่เอกภพขนาดยักษ์ฉบับใหม่เผยเบาะแสใหม่เกี่ยวกับพลังงานมืดลึกลับ

เครื่องมือทรงพลังที่มีดวงตาใยแก้วนำแสง 5,000 ดวง ได้เปิดเผยแผนที่ของเอกภพที่ท้าทายความคิดของเราเกี่ยวกับห้วงอวกาศ

เครื่องมือวัดสเปกตรัมพลังงานมืดหรือดีอีเอสไอ (Dark Energy Spectroscopic Instrument-DESI) ซึ่งติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์เมย์ออล์ ณ หอดูดาวแห่งชาติคิตต์พีค รัฐแอริโซนา สหรัฐอเมริกา สามารถบันทึกภาพกาแล็กซีและเควซาร์ (quasar) หรือวัตถุส่องสว่างพลังงานสูงที่มักพบในห้วงอวกาศลึกได้มากกว่า 47 ล้านแห่ง รวมถึงดาวฤกษ์อีกกว่า 20 ล้านดวง

ตัวเลขดังกล่าวมากกว่าจำนวนกาแล็กซีและเทหวัตถุต่าง ๆ ในอวกาศที่เคยมีการตรวจจับและบันทึกไว้รวมกันกว่า 6 เท่า

ภาพถ่ายเหล่านี้ครอบคลุมระยะทาง 11,000 ล้านปีแสง นั่นหมายความว่ามันสามารถบันทึกกาแล็กซีในระยะแรกเริ่มซึ่งใกล้กับจุดกำเนิดของเอกภพหรือจักรวาลที่คาดว่ามีอายุประมาณ 13,700 ล้านปีไว้ได้ อังเฆลา การ์เซีย นักวิจัยด้านดาราศาสตร์จาก มหาวิทยาลัยอีซีซีไอ (EECI) ในโคลอมเบีย อธิบาย

สิ่งนี้ช่วยให้เราเข้าใจโครงสร้างของกาแล็กซีและการก่อตัวของมันได้ดียิ่งขึ้น รวมถึงเบาะแสใหม่ ๆเกี่ยวกับพลังงานมืด ซึ่งเป็นหนึ่งในปริศนาใหญ่ที่สุดของวงการวิทยาศาสตร์

ติดตามท้องฟ้า

ตลอดระยะเวลา 5 ปีที่ผ่านมา เครื่องมือวัดสเปกตรัมพลังงานมืด (DESI) ทำแผนที่ท้องฟ้าไปได้ 1 ใน 3 แล้ว โดยมันสามารถตรวจวัดกาแล็กซีได้มากกว่า 1 แสนแห่งต่อคืน

ด้วยความสามารถของตัวตรวจจับจากใยแก้วนำแสง ทำให้เครื่องมือนี้สามารถวัดสเปกตรัมของกาแล็กซีแล้วนำมาคำนวณการขยายตัวของเอกภพ เนื่องจากแสงจากกาแล็กซีต่าง ๆ เหล่านั้นต่างเดินทางมายังโลก

ทว่าอีกความสำเร็จหนึ่งของเครื่องมือวัดสเปกตรัมพลังงานมืด คือ การชี้ให้เห็นหนทางใหม่สำหรับการทำความเข้าใจพลังงานมืด ซึ่งเป็นองค์ประกอบของเอกภพถึง 70% และทำหน้าที่เป็นแรงช่วยเร่งการขยายตัวของเอกภพ

อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากสิ่งที่กล่าวมา สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ทราบแน่ชัดเกี่ยวกับพลังงานมืดยังมีอยู่เพียงน้อยนิดเท่านั้น จนถึงตอนนี้เชื่อกันว่าพลังงานมืดมีลักษณะแบบ "ค่าคงที่จักรวาลวิทยา" (cosmological constant)

แคลร์ คาเมรอน อธิบายไว้ในบทความของนิตยสารชื่อไซเอนทิฟิค อเมริกัน (Scientific American) ว่า "ค่าคงที่จักรวาลวิทยา" เป็นตัวแปรที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เพิ่มเข้าไปในสมการสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา เพื่ออธิบายว่าเหตุใดเอกภพยังขยายตัวอย่างคงที่

พลังงานในวิวัฒนาการ

การสังเกตการณ์ครั้งใหม่นี้ยังส่งเสริมแนวคิดที่เครื่องมือวัดสเปกตรัมพลังงานมืดตรวจพบมาได้ระยะหนึ่งแล้ว นั่นคือพลังงานมืดไม่ได้มีความคงที่ แต่มันค่อย ๆ วิวัฒนาการ

ในปี 2025 เครื่องมือวัดสเปกตรัมพลังงานมืดได้เปิดเผยแล้วว่าผลกระทบจากการต้านแรงโน้มถ่วงของพลังงานมืดกำลังอ่อนกำลังลง เนื่องจากเมื่ออวกาศขยายตัวจะทำให้พื้นที่ระหว่างกาแล็กซีต่าง ๆ เพิ่มขึ้น และในทางกลับกันพลังงานมืดก็จะเร่งการขยายตัวดังกล่าว

ถึงกระนั้นแล้วหากพลังงานมืดกำลังอ่อนแอลงจริง มันอาจส่งอิทธิพลต่อความเข้าใจเรื่องเอกภพของเรา เนื่องจากจนถึงตอนนี้มุมมองที่ได้รับการยอมรับกันอย่างกว้างขวางมากที่สุด คือ พลังงานมืดแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลง

"ดังนั้น เบาะแสใหม่เหล่านี้จึงบ่งชี้ถึงอนาคตที่แตกต่างไปจากเดิมของเอกภพของเรา เมื่อเทียบกับอนาคตที่เคยคาดการณ์ไว้ตั้งแต่มีการนำพลังงานมืดเข้ามาสู่ระบบจักรวาลของเรา" การ์เซียอธิบาย

ด้านโครงการเครื่องมือวัดพลังงานมืด DESI ออกประกาศเกี่ยวกับพลังงานมืดซึ่งอาจบ่งชี้ถึงการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในแบบจำลองการทำงานของเอกภพ สมดุลระหว่างพลังงานและสสาร ตลอดจนภาพจุดจบของเอกภพ

"หากพลังงานมืดไม่มีความคงที่และมีกำลังอ่อนลง นี่จะเปลี่ยนแนวคิดเกี่ยวกับจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ทั้งหมด" ยัง วุก ลี จาก มหาวิทยาลัยยอนเซ ในเกาหลีใต้ กล่าวกับบีบีซีเมื่อปี 2025

ถ้าเป็นเช่นนั้น ก็มีความเป็นไปได้ว่าจะมีช่วงเวลาหนึ่งที่พลังงานมืดอ่อนลงมากจนแรงโน้มถ่วงจะเริ่มดึงกาแล็กซีเข้าหากัน จนในที่สุดจะก่อให้เกิดสิ่งที่นักดาราศาสตร์เรียกว่า "บิ๊กครันช์" (Big Crunch) หรือการยุบตัวครั้งใหญ่

แผนที่ที่ขยายใหญ่ขึ้น

ในตอนนี้นักวิจัยของโครงการ DESI วางแผนจะเพิ่มขนาดแผนที่อีก 20% เพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ 17,000 ตารางองศา ซึ่งเป็นหน่วยที่ใช้วัดพื้นที่ของวัตถุบนท้องฟ้า ยกตัวอย่างเช่น ดวงจันทร์ของเรามีพื้นที่ประมาณ 0.2 ตารางองศา

"หากคุณยื่นมือออกไปสุดแขน เล็บนิ้วก้อยของคุณจะครอบคลุมประมาณ 1 ตารางองศา" อีธาน ซีเกล นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์อธิบายไว้บนเว็บไซต์บิ๊ก ธิงก์ (Big Think)

แผนที่เวอร์ชันขยายนี้จะครอบคลุมพื้นที่ใกล้ทางช้างเผือก หรือบริเวณที่ความสว่างของดาวฤกษ์หรือชั้นบรรยากาศทำให้ยากต่อการสังเกตวัตถุที่อยู่ไกลออกไป

พวกเขายังวางแผนสำรวจกาแล็กซีแคระและสายธารดาวฤกษ์ ซึ่งเป็นแถบดาวที่ถูกแรงโน้มถ่วงของทางช้างเผือกดึงมาจากกาแล็กซีขนาดเล็ก

จากข้อมูลของโครงการ DESI ระบุว่าเป้าหมายคือการทำความเข้าใจสสารมืดให้ดียิ่งขึ้น ซึ่งเป็นรูปแบบของสสารที่มองไม่เห็นและทำให้เกิดมวลส่วนใหญ่ของเอกภพ แต่มันยังไม่เคยถูกตรวจพบโดยตรง

"ตอนนี้เรากำลังเดินหน้ามากกว่าแผนเดิมที่วางไว้ตั้งแต่ต้น เราไม่รู้ว่าจะค้นพบอะไร แต่พวกเราคิดว่ามันน่าจะเป็นสิ่งที่ตื่นเต้นมาก" ไมเคิล เลวี ผู้อำนวยการโครงการพัฒนาเครื่องมือวัดสเปกตรัมพลังงานมืด (DESI) กล่าว