นักดาราศาสตร์พบหนึ่งในข้อพิสูจน์ จักรวาลสามารถ “ขยายขนาดเวลา” ได้

ย้อนไปมากกว่า 100 ปีที่แล้ว อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ชื่อก้องโลก ได้เคยตั้งสมมติฐานหนึ่งไว้ ภายใต้คำอธิบายของทฤษฎีสัมพัทธภาพว่า “จักรวาลหรือเอกภพ สามารถ ‘ขยายขนาดของเวลา’ (Time Dilation) ได้”

ล่าสุดนักวิทยาศาสตร์ค้นพบหลักฐานที่พอจะยืนยันสมมติฐานดังกล่าวของไอน์สไตน์ได้แล้ว โดยได้ทำการสำรวจช่วงเวลายุคแรก ๆ ของเอกภพ ในช่วงที่มีอายุประมาณ 1 พันล้านปี และค้นพบว่า สิ่งต่าง ๆ เคลื่อนที่ช้ามาก โดย “เวลาเคลื่อนที่ช้ากว่าเอกภพในปัจจุบัน 5 เท่า”

สวยไปอีกแบบ นาซาเผยภาพ “ดาวเสาร์” จากกล้อง เจมส์ เว็บบ์

นักวิทย์ “ได้ยิน” คลื่นความโน้มถ่วงในอวกาศเป็นครั้งแรก!

นักดาราศาสตร์ค้นพบ “ดาวเคราะห์ที่ไม่น่าจะมีตัวตนอยู่ได้”

อ่านถึงตรงนี้หลายคนคงสงสัยว่า นักวิทยาศาสตร์ศึกษาอดีตของจักรวาลหลายหมื่นปีก่อนได้อย่างไร และระบุด้วยวิธีไหนว่า เวลาของเอกภพในอดีตถูกขยายขนาดออกไป

ก่อนอื่นต้องทำความเข้าใจว่า ดวงดาวหรือแสงต่าง ๆ ที่เรามองเห็นจากโลกนั้น แท้จริงแล้วเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นอยู่ในเอกภพเมื่อนานแสนนานมาแล้ว ดังนั้น การศึกษาหรือมองย้อนไปยัง “แสงจากอดีต” เหล่านั้น จึงเท่ากับเป็นการศึกษาเหตุการณ์ในอดีตที่เกิดขึ้นเมื่อหลายพันล้านหมื่นล้านปีก่อนนั่นเอง

อย่างไรก็ดี การจะมองย้อนกลับไปในเอกภพโบราณซึ่งก่อตัวขึ้นจากบิ๊กแบงเมื่อประมาณ 1.38 หมื่นล้านปีก่อนนั้นเป็นงานที่ยากอย่างมาก เพราะขอบเขตของเทคโนโลยีกล้องโทรทรรศน์ในปัจจุบันที่สามารถสังเกตการณ์ในช่วงความยาวคลื่นแสงต่าง ๆ กันนั้น สามารถขยายได้ไกลเพียงระยะทางข้ามจักรวาลเท่านั้น

ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงหันไปศึกษาปรากฏการณ์ที่สามารถทำหน้าที่เป็นเหมือน “หมุดเวลา” ของเอกภพได้ นั่นก็คือ “ควอซาร์” (Quasar)

ควอซาร์คือหลุมดำมวลยิ่งยวด ณ ใจกลางกาแล็กซียุคแรก ซึ่งสว่างไสวมากในระดับที่สว่างกว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกของเราถึง 100 เท่า ความสว่างนี้ทำหน้าที่เป็นเหมือนนาฬิกาจักรวาลที่นักวิจัยสามารถใช้ติดตามเวลาทั่วทั้งจักรวาลได้

เกเรนต์ ลูอิส ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยซิดนีย์และสถาบันซิดนีย์เพื่อการศึกษาดาราศาสตร์ ร่วมกับ ดร.เบรนดอน บรูเวอร์ จากมหาวิทยาลัยโอ๊คแลนด์ ได้ศึกษาควอซาร์เป็นเวลากว่า 20 ปี และทำการวิเคราะห์ทางสถิติโดยละเอียดเกี่ยวกับควาซาร์ 190 แห่ง จนพบว่า เหตุการณ์ต่าง ๆ ในจักรวาลยุคแรกดูเหมือนจะเคลื่อนตัวช้ากว่ามาก

พวกเขาเปรียบเทียบความสว่างของควอซาร์เหล่านี้ที่ความยาวคลื่นต่าง ๆ กับความสว่างของควอซาร์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน โดยพบว่า ความผันผวนบางอย่างที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ ในปัจจุบัน เกิดขึ้นช้ากว่าถึง 5 เท่าในควอซาร์ที่เก่าแก่ที่สุด

ลูอิสกล่าวว่า “เมื่อมองย้อนกลับไปในช่วงที่เอกภพมีอายุมากกว่าพันล้านปีนิด ๆ เราจะเห็นว่า เวลาดูเหมือนจะเคลื่อนตัวช้ากว่าถึง 5 เท่า”

เขาเสริมว่า “เราเห็นสิ่งต่าง ๆ เปลี่ยนแปลงช้ากว่าปัจจุบันประมาณ 5 เท่า ... มันเหมือนกับการดูหนังโดยลดความเร็วลง”

ทั้งนี้ ความหมายของการค้นพบนี้ไม่ใช่ว่าทุกอย่างเคลื่อนไหวช้าในเอกภพแรกกำเนิด หากคุณสามารถย้อนเวลากลับไปได้ 1 วินาทีในเอกภพแรกกำเนิดก็ยังรู้สึกเหมือนเป็น 1 วินาทีสำหรับคุณ แต่ถ้าสังเกตการณ์จากโลกในปัจจุบัน จะพบว่า 1 วินาทีในเอกภพแรกกำเนิดจะเท่ากับ 5 วินาทีบนโลก

การค้นพบของนักดาราศาสตร์ครั้งนี้ ถือเป็นหนึ่งในข้อพิสูจน์เรื่อง “การขยายตัวของเอกภพมีผลในการขยายขนาดของเวลา” เป็นไปตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ระบุว่า นักดาราศาสตร์ควรเห็นว่า เหตุการณ์จักรวาลในสมัยโบราณเกิดขึ้นช้ากว่าเหตุการณ์ปัจจุบัน เป็นผลจากการขยายตัวของเอกภพ

ผลที่ตามมาอย่างหนึ่งของเอกภพที่กำลังขยายตัวคือ แสงจะยืดออกขณะเดินทางข้ามเอกภพ ทำให้ความยาวคลื่นยาวขึ้น รวมถึงเวลาก็ยืดออกไปเช่นกัน เทียบให้เห็นภาพคือ หากวัตถุที่อยู่ห่างไกลกะพริบทุก ๆ 1 วินาที การขยายตัวของเอกภพจะทำให้การสังเกตการณ์จากโลกเห็นว่า การกะพริบจะใช้เวลามากกว่า 1 วินาที

ทั้งนี้ ทีมนักดาราศาสตร์ยืนยันว่า การค้นพบยังคงต้องได้รับการทดสอบซ้ำ ลูอิสกล่าวว่า “ในระดับหนึ่ง สิ่งนี้สร้างความมั่นใจว่าเรารู้ว่าจักรวาลดำเนินไปอย่างไร ... เรามีภาพนี้ที่ไอน์สไตน์มอบให้เรา และเราต้องทดสอบ ทดสอบ และทดสอบมัน นักวิทยาศาสตร์ที่ดีจะไม่ยอมรับสิ่งเหล่านี้ คุณต้องทดสอบต่อไป”

 

อ่านงานวิจัยฉบับเต็ม ที่นี่

เรียบเรียงจาก CNN / The Guardian

ภาพจาก AFP