เราสังเกตเห็นได้อย่างไร
แสงจากกาแล็กซีที่อยู่ไกลออกไปมีการเลื่อนไปทางด้านสีแดงของสเปกตรัม และยิ่งกาแล็กซีอยู่ไกลเท่าไร การเลื่อนก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อแหล่งกำเนิดกำลังเคลื่อนห่างออกไป แต่กาแล็กซีไม่ได้เคลื่อนห่างเหมือนเศษชิ้นส่วนจากการระเบิด เพราะระยะห่างระหว่างกาแล็กซีกำลังเพิ่มขึ้น และแสงก็ถูกยืดออกระหว่างทางไปพร้อมกัน
จากตรงนี้จึงนำไปสู่กฎที่ค้นพบในช่วงปลายทศวรรษ 1920 นั่นคือความเร็วในการถอยห่างแปรผันตามระยะทาง ถ้าไกลเป็น 2 เท่า ก็จะถอยห่างเร็วเป็น 2 เท่า ไม่มีการระเบิดใดมีพฤติกรรมแบบนี้ แต่อวกาศที่กำลังขยายตัวอย่างสม่ำเสมอกลับเป็นเช่นนั้นพอดี
ลองนึกภาพแป้งขนมปังใส่ลูกเกดในเตาอบ แป้งกำลังฟูขึ้น และลูกเกดแต่ละเม็ดก็มองเห็นว่าลูกเกดเม็ดอื่นๆ ทั้งหมดกำลังเคลื่อนห่างออกจากตัวมันเอง แต่ไม่มีเม็ดไหนอยู่ตรงศูนย์กลาง
ภาพการระเบิดยังติดอยู่ในความคิดของเราส่วนหนึ่งก็เพราะชื่อเรียก นักดาราศาสตร์คนหนึ่งเป็นผู้ตั้งชื่อนี้ ทั้งที่เขาไม่ยอมรับทฤษฎีดังกล่าว และพูดชื่อนี้ด้วยเจตนาล้อเลียน ชื่อนี้กลับกลายเป็นที่นิยม พร้อมกับภาพจำที่ไม่ได้อยู่ในทฤษฎีเอง
เกิดการระเบิดขึ้นที่จุดหนึ่ง แล้วสสารก็กระเด็นจากจุดนั้นออกไปในอวกาศว่างเปล่า
อวกาศไม่ได้ล้อมรอบเหตุการณ์นั้น แต่อวกาศมีส่วนร่วมอยู่ในเหตุการณ์ด้วย การขยายตัวเกิดขึ้นพร้อมกันทุกแห่ง จึงไม่มีทั้งศูนย์กลาง ขอบเขต หรืออวกาศว่างเปล่าภายนอก
อะไรขยายตัว และอะไรไม่ขยายตัว
ระยะห่างจะเพิ่มขึ้นเฉพาะบริเวณที่ไม่มีสิ่งใดยึดวัตถุต่างๆ ไว้ด้วยกัน ภายในกาแล็กซี แรงโน้มถ่วงมีพลังมากกว่าการขยายตัว ดังนั้นระบบสุริยะจึงไม่ถูกยืดออก โลกไม่พองใหญ่ขึ้น และไม้บรรทัดก็ไม่ยาวขึ้น ช่องว่างระหว่างกระจุกกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลกันต่างหากที่เพิ่มขึ้น เพราะบริเวณนั้นแรงดึงดูดอ่อนลงแล้ว
ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 มีเรื่องน่าประหลาดใจปรากฏขึ้น นั่นคือการขยายตัวไม่ได้ช้าลงอย่างที่คาดไว้ แต่กลับเร่งเร็วขึ้น สาเหตุนี้ถูกเรียกว่า พลังงานมืด แต่ชื่อนี้เป็นเพียงการเรียกสิ่งที่พบจากการคำนวณ ไม่ได้หมายความว่าเราเข้าใจมันแล้ว จนถึงตอนนี้ยังไม่มีใครบอกได้แน่ชัดว่าพลังงานมืดเกิดจากอะไร
คำถามว่า “ทำไมเอกภพจึงกำลังขยายตัว”ซับซ้อนกว่าที่คิด สมการแรงโน้มถ่วงไม่เปิดทางให้เอกภพอยู่นิ่งได้ เอกภพจึงต้องขยายตัวหรือไม่ก็หดตัว การสังเกตบอกเราว่าเอกภพกำลังขยายตัว แต่สิ่งที่ให้แรงผลักเริ่มต้นแก่เอกภพยังคงเป็นคำถามที่ไม่มีคำตอบ
เรื่องนี้ยังมีผลในทางปฏิบัติด้วย หากการเร่งตัวดำเนินต่อไป กาแล็กซีที่อยู่ไกลจะค่อยๆ เคลื่อนพ้นขอบฟ้าที่เราสังเกตเห็นได้ในที่สุด และท้องฟ้าของผู้สังเกตการณ์ในอนาคตจะมีสิ่งให้เห็นน้อยกว่าท้องฟ้าของเราอย่างชัดเจน เรากำลังอยู่ในยุคที่เหมาะสมอย่างยิ่งต่อดาราศาสตร์ และนี่ไม่ใช่แค่คำพูดเปรียบเปรย
อ่านต่อให้จบในแอป Miqo
อีก 1 นาที แล้วปิดท้ายด้วยแบบทดสอบ ดูได้ในหมวด “อวกาศ → จุดเริ่มต้นของจักรวาล”
เล็งกล้องโทรศัพท์มาที่นี่เพื่อเปิด App Store หรือ Google Play
แหล่งอ้างอิง
- ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางกับความเร็วในการถอยห่าง อาศัยการสังเกตของเอ็ดวิน ฮับเบิลและเวสโต สไลเฟอร์ ในช่วงทศวรรษ 1910-1920 การขยายตัวแบบเร่งถูกค้นพบในปี 1998 จากการสังเกตซูเปอร์โนวา