CMB อาจไม่ใช่ซากแสงของบิ๊กแบง
แสงเรืองไล่หลังของเอกภพเป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่แสดงถึงบิ๊กแบง การแผ่รังสีพื้นหลังนี้ยังให้คำตอบที่สำคัญกับคำถามว่ากาแลคซีแห่งแรกๆ สามารถก่อตัวขึ้นได้อย่างไร นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยบอนน์, ปราก และหนานจิง ได้คำนวณว่าความแรงของการแผ่รังสีพื้นหลังนี้อาจจะมากเกินไป ถ้าผลสรุปนี้เป็นจริง มันก็น่าจะสร้างคำถามให้กับรากฐานทางทฤษฎีของแบบจำลองเอกภพวิทยามาตรฐาน ผลสรุปใหม่เผยแพร่ในวารสาร Nuclear Physics B
อวกาศ, เวลา และสสารเกิดขึ้นจากความว่างเมื่อราว 1.38 หมื่นล้านปีก่อน บิ๊กแบง(the Big Bang) เป็นจุดเริ่มต้นของเอกภพของเรา อย่างน้อยก็ตามที่แบบจำลองเอกภพวิทยามาตรฐานได้บอกไว้ เอกภพซึ่งได้ขยายตัวแล้วในช่วง 380,000 ปีแรกหลังจากบิ๊กแบง ก็เย็นตัวลงพอสมควรเมื่อขยายตัวอย่างรุนแรง
แต่จุดนี้มันเย็นพอที่อิเลคตรอนและโปรตอนจะรวมตัวกันกลายเป็นอะตอมไฮโดรเจนที่เป็นกลางทางไฟฟ้า เอกภพเริ่มโปร่งแสง เนื่องจากโฟตอนไม่ต้องแลกเปลี่ยนพลังงานกับสสารอีกต่อไป โฟตอนนี้กลายเป็นการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังเอกภพ(cosmic microwave background; CMB)
ไทม์ไลน์ของเอกภพ
เรายังคงตรวจจับการแผ่รังสีนี้ได้จนถึงทุกวันนี้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ความไวสูง เมื่อมันเดินทางมาถึงเราเกือบ 1.38 หมื่นล้านปี ได้ให้แง่มุมสู่การกำเนิดและช่วงไม่กี่ชั่วโมงแรกของการมีอยู่ของเอกภพ ศ ดร Pavel Kroupa จากสถาบันเฮล์มโฮล์ซเพื่อการแผ่รีงสีและฟิสิกส์นิวเคลียร์ ที่มหาวิทยาลัยบอนน์ และมหาวิทยาลัยชาร์ลส์ ในปราก อธิบายว่า ในท้ายสุด เราตระหนักว่าความแรงของการแผ่รังสีนี้ดูจะเยอะเกินไป
สาเหตุของความสงสัยนี้ขับเคลื่อนโดยหลักฐานใหม่จากกล้องเวบบ์ ซึ่งข้อมูลบอกว่า กาแลคซีชนิดต้น(early-type galaxies; ETGs) ซึ่งมักมีรูปร่างเป็นทรงรี
(elliptical) พบในเอกภพยุคต้นได้เร็วกว่าที่แบบจำลองเคยบอกไว้ Kroupa พร้อมกับนักวิทยาศาสตร์ Eda Gjergo จากมหาวิทยาลัยหนานจิง ในจีน ได้ศึกษากาแลคซีทรงรี(elliptical galaxies)
เอกภพขยายตัวมาตั้งแต่บิ๊กแบงเหมือนกับก้อนโดที่พองขึ้นเรื่อยๆ Kroupa กล่าว นี่หมายความว่า ระยะทางระหว่างกาแลคซีกำลังเพิ่มขึ้นอย่างคงที่ เราได้ตรวจสอบว่ากาแลคซีทรงรีทุกวันนี้อยู่ห่างจากกันแค่ไหน ด้วยการใช้ข้อมูลเหล่านี้และจากคุณลักษณะของกาแลคซีทรงรีเหล่านี้ จากนั้นเราก็สามารถใช้ความเร็วการขยายตัวเพื่อตรวจสอบว่าพวกมันก่อตัวขึ้นครั้งแรกเมื่อใด
เป็นที่ทราบกันแล้วว่ากาแลคซีชนิดต้น “ทรงรี” เป็นกาแลคซีแห่งแรกๆ ที่ก่อตัวในเอกภพเยาว์วัย ก๊าซจำนวนมหาศาลสะสมเพื่อให้กำเนิดดาวหลายแสนล้านดวงก่อตัวในกาแลคซีเหล่านี้ ขณะนี้ ผลสรุปของเราได้แสดงว่ากระบวนการทั้งหมดนี้เกิดขึ้นนานเพียงไม่กี่ร้อยล้านปี ซึ่งค่อนข้างสั้นเมื่อเทียบกับเวลาในทางเอกภพวิทยา Gjergo ให้ความเห็น ในช่วงเวลานี้ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ในดาวที่เพิ่งอุบัติใหม่ขึ้นมาเหล่านี้จะสว่างเจิดจ้ารุนแรง
กาแลคซีทรงรีขนาดมโหฬาร ESO 325-G004 เมื่อมันก่อตัวขึ้นเคยสว่างเจิดจ้ากว่าในทุกวันนี้ถึงหมื่นเท่า กาแลคซีชนิดนี้อาบไล้เอกภพในช่วงเวลาที่สั้นมากๆ ซึ่งอาจมีส่วนในการแผ่รังสีพื้นหลังที่เราตรวจสอบในทุกวันนี้
Gjergo และ Kroupa ได้คำนววณว่าพลังของดาวรุ่นแรกๆ นี้จะต้องลุกจ้าอย่างแรงกล้า พวกมันจะต้องสุกสว่างจนเรายังสามารถตรวจจับพวกมันได้ในทุกวันนี้ การคำนวณบ่งชี้ว่า CMB บางส่วนแท้จริงแล้วมีกำเนิดจากการก่อตัวของกาแลคซีทรงรี Gjergo กล่าว นี่น่าจะมีอย่างน้อย 1.4% ของการแผ่รังสี แต่ก็อาจจะทั้ง 100% ก็ได้
แม้ว่าจะมีเพียง 1.4% แต่ก็ยังน่าจะมีผลอย่างมหาศาลต่อแบบจำลองมาตรฐาน การตรวจสอบที่ทำตลอดช่วงไม่กี่สิบปีหลังได้แสดงว่าการแผ่รังสีพื้นหลังไม่ได้ราบเรียบโดยสิ้นเชิง แต่จะมีความแตกต่างน้อยนิดมากๆ ในความสว่างขึ้นอยู่กับทิศทางที่เรามองไป
นักวิจัยแปลผลการสำรวจนี้ว่าเป็นข้อพิสูจน์ว่าก๊าซไม่ได้กระจายอย่างสม่ำเสมอหลังจากบิ๊กแบง แต่มันกลับหนาแน่นน้อยลงในบางพื้นที่ นี่ยังเป็นเหตุผลว่าเพราะเหตุใด กาแลคซีจึงสามารถก่อตัวขึ้นในตอนแรกสุดก็คือ พื้นที่ที่หนาแน่นสูงกว่าทำหน้าที่เป็นจุดยุบตัวที่ก๊าซจะถูกบีบอัดภายใต้แรงโน้มถ่วงในตัวมันเอง ก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ขึ้นมา
เมื่อไม่มีการกระจายก๊าซที่ไม่สม่ำเสมอนี้แล้ว เราก็ไม่น่าจะปรากฏขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม ความแปรปรวนของการแผ่รังสีพื้นหลังได้กลายเป็นรากฐานให้กับแบบจำลองนี้ก็มีเพียงระดับไม่กี่ส่วนในพันส่วนเท่านั้น คำถามในตอนนี้ก็คือ แล้วการตรวจสอบจะน่าเชื่อถือได้แค่ไหน ถ้ากาแลคซีทรงรี(ซึ่งก็กระจายอย่างไม่สม่ำเสมอเช่นกัน) มีส่วนใน 1.4% ของรังสีพื้นหลังนี้
นักวิจัยประเมินไทม์ไลน์วิวัฒนาการ ETG
ผลสรุปของเราเป็นปัญหาสำหรับแบบจำลองเอกภพวิทยามาตรฐาน Kroupa กล่าว จำเป็นที่อาจต้องเขียนความเป็นมาของเอกภพขึ้นใหม่อย่างน้อยก็บางส่วน แต่สิ่งที่ต้องจำได้ก็คือ งานวิจัยนี้ยังเป็นเพียงเบื้องต้นเท่านั้น ยังไม่ถึงเวลาที่จะต้องเริ่มเรียบเรียงตำราดาราศาสตร์ใหม่ แต่จากมุมมองของผลสรุปใหม่นี้ อาจจะต้องพิจารณาแบบจำลองเอกภพวิทยาอื่นด้วย
แหล่งข่าว phys.org : early galaxies may contribute to the “afterglow” of the universe
sciencealert.com : the Big Bang’s glowing “echo” may be something else entirely
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
