สารมืด
นักวิทยาศาสตร์มีหลักฐานที่แสดงว่า จักรวาลของเราถือกำเนิดเมื่อประมาณ 15,000 ล้านปีมาแล้ว ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ อธิบายว่าตอนที่จักรวาลเกิดสสารได้ระเบิดตัว อย่างรุนแรง พลังระเบิด ทำให้กาแล็กซีของกลุ่มดาวต่างๆ เคลื่อนที่แตกกระจายจากกัน เราจึงสังเกตเห็นจักรวาลขยายตัวตลอดเวลา แต่ถึงกระนั้นก็ตาม นักวิทยาศาสตร์หลายคนยังไม่เชื่อว่าจักรวาล จะขยายตัวต่อไปเรื่อยๆ อย่างไม่มีที่สิ้นสุด เขาปักใจว่า หากจักรวาลมีปริมาณของสสารมากพอ แรงดึงดูดระหว่างสสารเหล่านี้จะ สามารถหยุดยั้งการขยายตัวของจักรวาลได้
แต่ทว่าเมื่อเอาน้ำหนักของดาว และเดือนที่เราสามารถมองเห็นได้ทั้งจักรวาลมารวมกัน น้ำหนักของสวรรค์ทั้งสวรรค์ ก็ยังไม่มากพอที่จะตรึงจักรวาล ไม่ให้ขยายตัวได้
กฎการเคลื่อนที่ของเทหวัตถุต่างๆ บนท้องฟ้าข้อหนึ่งแถลงไว้ว่า ดาวเคราะห์ดวงใดที่อยู่ห่างไกล จากดวงอาทิตย์มาก จะมีความเร็วในการโคจร น้อยกว่าดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ เช่น ดาวพฤหัสบดีจะโคจรรอบดวงอาทิตย์ ด้วยความเร็วที่ช้ากว่าโลก เป็นต้น กฎข้อนี้ยังสามารถใช้อธิบายการเคลื่อนที่ ของดาวในกาแล็กซี่ได้อีกด้วย แต่พอนักดาราศาสตร์วัดความเร็ว ในการหมุนรอบตัวเองของกาแล็กซี เขากลับพบว่าดาวต่างๆ ที่โคจรอยู่ตามบริเวณรอบๆ ของกาแล็กซี มีความเร็วสูงกว่าบรรดาดาวที่โคจร อยู่ใกล้ใจกลางของกาแล็กซี เมื่อเป็นเช่นนี้ J.P. Ostriker แห่งมหาวิทยาลัย Princeton ในสหรัฐอเมริกา จึงได้ตั้งข้อสมมุติฐานขึ้นว่า ในจักรวาลนี้ยังมีสสารอีกเป็นจำนวนมากที่เรายังมองไม่เห็น สสารเหล่านี้คือ สารมืด (dark matter) อิทธิพลแรงดึงดูดของสารมืด ทำให้ดาวต่างๆ ของกาแล็กซีโคจรในลักษณะที่ "ผิดธรรมชาติ" ดังที่เรามองเห็น ข้อมูลที่ได้จากการสังเกตในเวลาต่อๆ มา ชี้บ่งว่า สสารที่เราเห็นในจักรวาลทุกวันนี้นับเป็นเพียง 10% ของสสารทีมีอยู่จริงๆ อีก 90% เป็นสสารที่เรามองไม่เห็น และตรวจวัดยังไม่ได้
เมื่อต้นเดือนมกราคม พ.ศ. 2534 R. Mushotzky นักดาราศาสตร์แห่ง NASA แถลงว่า เขาได้สังเกตเห็นกลุ่มแก๊สร้อน ที่มีอุณหภูมิสูงถึง 10 ล้านองศาเซลเซียส และมีเส้นผ่าศูนย์กลางกว้างถึง 1.3 ล้านปีแสงอยู่ท่ามกลางกาแล็กซี Cepheus ที่อยู่ห่างจากโลก 150 ล้านปีแสง เขาคาดคะเนจำนวนดาวในกาแล็กซีนั้นว่าประมาณ 5 แสนล้านดวง แต่ Mushotzky ได้พบว่า กาแล็กซี Cepheus ที่มีดาวเพียงจำนวนน้อยแค่นั้นไม่น่าจะทำให้แก๊สมโหฬารขนาดนั้นคงสภาพอยู่ได้ แก๊สควรจะขยายตัวแพร่กระจัดกระจายไปในอวกาศหมด เขาจึงสรุปว่า จะต้องมีสารมืด ที่บังคับให้แก๊สร้อนคงสภาพเช่นนั้น และน้ำหนักของสารมืดควรจะเป็น 12-25 เท่าของน้ำหนักกาแล็กซีรอบๆ
สารมืดที่ว่านี้มีคุณสมบัติเช่นใดบ้าง
ประการแรกสารมืดจะไม่เปล่งแสงใดๆ ทำให้เรามองมันไม่เห็น แต่มันอาจจะเป็นสารชนิดใหม่ที่ประกอบด้วยธาตุหรืออนุภาคต่างๆ ที่เราไม่พบหรือเห็นบนโลก นักฟิสิกส์ทฤษฎีตั้งชื่อสารมืดที่อาจจะมีในธรรมชาติไว้มากมาย เช่น photino, axion, cosmic, string, heavy neutrino, WIMP (weakly interacting massive particle หรือ MACHO(massive compact halo object) เป็นต้น นักฟิสิกส์ทดลองก็กำลังค้นหาและตรวจจับอนุภาคที่ว่านี้อย่างขะมักเขม้น
ในอดีต Copernicus ได้เคยทำให้มนุษย์ หมดความสำคัญไปครั้งหนึ่งแล้วเมื่อเขาพบว่า โลกมิได้เป็นศูนย์กลางของจักรวาล และโลกเป็นเพียงดาวดวงหนึ่งที่โคจรไปรอบๆ ดวงอาทิตย์ ที่โคจรไปในกาแล็กซีทางช้างเผือก ที่โคจรไปในความเวิ้งว้างของจักรวาล ขณะนี้เราก็เริ่มรู้สึกประหลาดใจยิ่งขึ้นไปอีกเมื่อเรากำลังพบว่า สสารที่ประกอบขึ้นเป็นตัวเรา เป็นโลกเรา เป็นดวงอาทิตย์ของเรานั้น มีคุณสมบัติที่ผิดแผกแตกต่างไปจากสสาร "ทั่วไป" ของจักรวาลอย่างสิ้นเชิง
"เมื่อคิดให้ดี โลกนี้ประหลาด " เพลงนี้ เคยได้ยินกันใช่ไหมครับ

ที่มา : ดร.สุทัศน์ ยกส้าน
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)

 

กลับสู่หน้าแรก

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม