นักฟิสิกส์พบมีบางอย่างฉุดรั้งการเติบโตของ “เส้นใยจักรวาล”

ทุกวันนี้นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เห็นพ้องต้องกันว่า เอกภพหรือจักรวาลของเรากำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่ง แต่ก็ยังมีทัศนะที่ขัดแย้งกันอยู่ในเรื่องของ “ค่าคงที่ฮับเบิล” (Hubble constant) หรือตัวเลขที่บ่งชี้อัตราการขยายตัวดังกล่าว ว่าควรจะเป็นเท่าใดกันแน่

อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการตรวจสอบเพื่อหาค่าคงที่ฮับเบิลที่ถูกต้องอยู่นี้ ทีมนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยมิชิแกนของสหรัฐฯ ได้พบความผิดปกติบางอย่าง ซึ่งบ่งชี้ว่ากลไกของเอกภพไม่ได้เดินหน้าผลักดันให้เกิดการขยายตัวของที่ว่าง รวมทั้งผลักดันการเติบโตของ “เส้นใยจักรวาล” (cosmic web) เพียงอย่างเดียว แต่ยังมีพลังงานลึกลับบางอย่างที่คอยฉุดรั้งขัดขวางกระบวนการดังกล่าวอยู่ด้วย

มีการตีพิมพ์ผลวิจัยข้างต้นลงในวารสาร Physical Review Letters ฉบับล่าสุด โดย ดร.เหวียน นัต มินห์ ผู้นำทีมนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของมหาวิทยาลัยมิชิแกนกล่าวอธิบายว่า เอกภพประกอบไปด้วยสสารที่รวมตัวกันเป็นดาราจักรและโครงสร้างขนาดใหญ่อย่างเส้นใยจักรวาล ทั้งยังเต็มไปด้วยที่ว่างหรือห้วงอวกาศที่กำลังขยายตัวกว้างขึ้นทุกที จนทำให้ดาราจักรต่าง ๆ แยกห่างออกจากกันมากขึ้นเรื่อย ๆ

จะเห็นได้ว่ากลไกการก่อตัวและรวมตัวของวัตถุอวกาศ ที่น่าจะกระจัดกระจายกันออกไปหลังเหตุการณ์บิ๊กแบงนั้น เกิดขึ้นได้ด้วยความโน้มถ่วง (gravity) จากสสารมืด (dark matter) ซึ่งสวนทางกับการขยายตัวอย่างไม่หยุดยั้งของห้วงอวกาศ ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานลึกลับที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า “พลังงานมืด” (dark energy)

“หากเราย้อนตรวจสอบโครงสร้างของเอกภพในอดีต โดยดูว่าวัตถุอวกาศมาจับกลุ่มรวมตัวกันและขยายขนาดใหญ่ขึ้น จนกลายเป็นเส้นใยจักรวาลได้อย่างไร ตลอดช่วงเวลากว่าหมื่นล้านปีที่ผ่านมา เราก็จะทราบถึงความสัมพันธ์ระหว่างความโน้มถ่วงกับพลังงานมืด ที่ส่งผลต่อวิวัฒนาการของเอกภพ” ดร.เหวียน กล่าว

ทีมผู้วิจัยใช้ข้อมูลจากปรากฏการณ์คลื่นความโน้มถ่วง (gravitational wave) และเลนส์ความโน้มถ่วง (gravitational lens) วิเคราะห์ความเป็นมาของโครงสร้างเอกภพในอดีต โดยเทียบกับแบบจำลองความสอดคล้องทางจักรวาลวิทยา “แลมบ์ดา-ซีดีเอ็ม ชนิดแบนราบ” (flat ΛCDM) ซึ่งเป็นแบบจำลองมาตรฐานที่ผ่านการปรับค่าพารามิเตอร์บางตัว เพื่ออธิบายวิวัฒนาการของเอกภพนับแต่เหตุการณ์บิ๊กแบงเป็นต้นมา

ผลปรากฏว่าโครงสร้างของเส้นใยจักรวาลในอดีต มีอัตราการเติบโตช้ากว่าที่แบบจำลองมาตรฐาน flat ΛCDM ได้ทำนายเอาไว้มาก ซึ่งเป็นสัญญาณบ่งชี้ถึงบางสิ่งที่คอยขัดขวาง และยับยั้งไม่ให้เส้นใยจักรวาลเติบโตขยายขนาดได้อย่างเต็มที่

หากผลวิจัยนี้ถูกต้อง นักฟิสิกส์จะสามารถคลี่คลาย “ความขัดแย้งฮับเบิล” (Hubble tension) ซึ่งเป็นปัญหาจากผลการตรวจวัดค่าคงที่ฮับเบิลที่ไม่ตรงกันได้สำเร็จ เพราะความคลาดเคลื่อนนี้อาจมาจากปัจจัยที่ยับยั้งการเติบโตของโครงสร้างเอกภพก็เป็นได้

ทั้งนี้ การสำรวจสัญญาณไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ (CMB) ชี้ว่าค่าคงที่ฮับเบิลอยู่ที่ราว 67 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก ส่วนค่าคงที่ฮับเบิลใหม่ที่เพิ่งวัดได้จากความสว่างของดาวแปรแสงเมื่อไม่กี่ปีก่อน อยู่ที่ 74 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก และล่าสุดกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ (JWST) สามารถวัดค่าคงที่ฮับเบิลได้ที่ 68 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก