#สสารมืด_หรือ_Dark_matter_คืออะไร?
.
รู้หรือไม่ว่าเอกภพที่เรารู้จักกันนั้น มีเพียง 5% ของมันที่เป็นสสารที่เราสามารถมองเห็น และศึกษาทำความเข้าใจได้ ข้อเท็จจริงสำคัญที่เราทุกคนควรตระหนักถึงก็คืออีก 95% นั้นเป็นองค์ประกอบปริศนาที่นักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์ยังคงพยายามศึกษาทำความเข้าใจอยู่ โดยมี Dark matter หรือ สสารมืด เป็นหนึ่งในชิ้นส่วนใหญ่นั้น ที่พวกเราหลายคนอาจเคยได้ยินชื่อของมันมาบ้าง สสารมืดที่ว่านี้คิดเป็น 27% ของเอกภพเลยทีเดียว
.
Dark matter คือสสารที่เราไม่สามารถมองเห็นหรือตรวจจับได้ แต่หลักฐานการมีอยู่ของมันที่ได้ถูกค้นพบในช่วงหลายปีที่ผ่านมานั้นเพียงพอที่ทำให้มันเป็นที่น่าจับตามอง และน่าค้นหาในฐานะก้าวต่อไปของการทำความเข้าใจเรื่องราวของจักรวาลที่มนุษย์เราอาศัยอยู่
.
หลักฐานชิ้นหลักๆอันได้แก่ ข้อมูล Rotation curve หรือกราฟแสดงความเร็วการโคจร ณ ตำแหน่งระยะต่างๆ จากใจกลางของกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งความเร็วที่วัดได้นั้นกลับไม่เป็นไปตามการคาดการณ์ที่ว่า ความเร็วควรจะลดลงเมื่อออกห่างจากใจกลาง ในทางกลับกันความเร็วกลับคงที่และเพิ่มขึ้นนิดหน่อยอีกด้วย นั่นหมายถึงกาแล็กซีของเรากำลังหมุนด้วยความเร็วสูงกว่าที่คาดไว้ โดยความเร็วนี้สามารถฉีกกาแล็กซีออกเป็นชิ้นๆได้เลยล่ะ เว้นเสียแต่ว่า มีสสารเพิ่มเติมนอกเหนือจากที่เรามองเห็นได้ ที่ทำหน้าที่เสมือนเป็นกาว ยึดสสารที่เรามองเห็นเข้าไว้ด้วยกัน ซึ่งก็คือเจ้าสสารมืดนั่นเอง
.
อีกหลักฐานที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศทั้ง Hubble และ James Webb ได้จับภาพมาให้เราได้เห็นกันชัดๆก็คือ Gravitational Lensing หรือปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อสสารจำนวนมากพอเป็นแหล่งกำเนิดสนามแรงโน้มถ่วง และมีอิทธิพลในการบิดเบือนเส้นทางเดินแสง ทำให้แสงที่เดินทางจากกาแล็กซีอันไกลโพ้นมาหาผู้สังเกตเกิดการโค้ง และเลี้ยวเบนไป
.
โดยจากปกติที่กาแล็กซีมีลักษณะเป็นรูปคล้ายจานแบนๆ แต่เมื่อแสงนั้นเดินทางไกลผ่านสนามโน้มถ่วง และมีการโค้งเบนไป ผลที่ได้คือ ภาพกาแล็กซีที่ถูกถ่ายออกมากลับมีลักษณะเป็นสะพานโค้งเต็มไปหมด อย่างไรก็ตาม สสารที่เราสามารถมองเห็นได้ รวมๆกันแล้วมีอิทธิพลไม่มากพอที่จะก่อให้เกิด Gravitational Lensing จำนวนมากตามที่เราตรวจจับได้ แสดงว่ามีแหล่งกำเนิดสนามโน้มถ่วงนอกเหนือไปจากสสารที่เรามองเห็น และนั่นพิสูจน์ให้เห็นว่าสสารมืดเป็นชิ้นส่วนสำคัญในการอธิบายการเกิดปรากฏการณ์นี้
.
#Dark_Energy_คืออะไร?
.
Dark Energy หรือ พลังงานมืด พลังงานปริศนาที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นองค์ประกอบหลักของเอกภพ มากถึง 68% ของเอกภพ ข้อมูลที่ตรวจจับได้ พบว่า เอกภพของเรากำลังขยายตัวขึ้นตลอดเวลา แถมอัตราการขยายนี้ยังเร็วขึ้นเรื่อยๆอีกด้วย โดยนักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งสมมติฐานว่า ต้องมีพลังงานบางอย่างที่เรายังไม่รู้ทำหน้าที่ขับเคลื่อนอัตราเร่งการขยายตัวของเอกภพนี้ และนักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่าพลังงานมืด
.
#ภารกิจ_Euclid
.
การเข้าใจองค์ประกอบทั้งสองนี้ถือว่าสำคัญมากต่อความเข้าใจที่เรามีต่อเอกภพ ไม่ว่าจะเป็นจุดกำเนิดไปจนถึงการคาดการณ์ในอนาคตว่าจะเกิดอะไรขึ้นต่อไปกับเอกภพของเรา ดังนั้น แม้สสารมืด และพลังงานมืด อันแสนลึกลับนี้จะยากต่อการตรวจจับโดยตรง นักวิทยาศาสตร์ก็มีวิธีการตรวจจับทางอ้อม โดยการวัดอัตราเร่งของการขยายตัวของเอกภพ และนั่นคือหน้าที่หลักของกล้อง Euclid กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ประเภท Korsch กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงที่ประกอบไปด้วยกระจก 3 ชิ้น เหมือนกันกับกล้องโทรทรรศน์ James Webb แต่ขนาดเล็กกว่า ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 1.2 เมตร
.
ภารกิจนี้นำโดย European Space Agency (ESA) ภายใต้ความร่วมมือกับนาซ่า และเทคโนโลยีหลักๆที่จะนำมาใช้คือเครื่องตรวจจับอินฟราเรดควบคู่กับการวิเคราะห์ข้อมูล ซึ่งในตอนนี้กำลังอยู่ในขั้นตอนการผลิตเพื่อเตรียมพร้อมส่งขึ้นปฏิบัติภารกิจในช่วงกลางปี 2023 โดยนาซ่ามีส่วนในการสนับสนุนด้านการส่งเครื่องมือ และฮาร์ดแวร์ที่จำเป็นต่อการประกอบกล้อง Euclid
.
ประสิทธิภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Euclid ได้ถูกวางแผนไว้เพื่อให้สามารถถ่ายภาพกว่าพันล้านกาแล็กซีเพื่อศึกษาย้อนไปได้ไกลถึงหมื่นล้านปีในอดีต โดยหลักๆแล้วจะทำการสำรวจแบบกว้างๆ ครอบคลุมพื้นที่เต็มที่ถึง 15,000 ตารางองศา หรือราวๆหนึ่งในสามของทั้งท้องฟ้า ส่วนอีก 10% ของเวลาการสำรวจ กล้อง Euclid อุทิศให้กับการสำรวจเชิงลึก โดยเจาะจงไปที่พื้นที่หนึ่งๆของท้องฟ้าแล้วทำการสำรวจแบบซ้ำๆ เพื่อเป็นฐานข้อมูล Euclid Deep Fields
.
เพื่อทำตามเป้าหมายภารกิจในการสำรวจสสารและพลังงานมืด ข้อมูลที่ได้จากกล้อง Euclid จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาสองปรากฏการณ์สำคัญด้วยกัน คือ หนึ่ง พัฒนาการของกระจุกกาแล็กซีในช่วงหมื่นล้านปีที่ผ่านมา และ สอง การบิดเบี้ยวของกาแล็กซีผ่านปรากฏการณ์ Gravitational Lensing เนื่องจากอิทธิพลของสสารที่มองเห็นและสสารมืดที่กระจายอยู่ระหว่างกาแล็กซีเหล่านั้นกับเราที่เป็นผู้สังเกต ข้อมูลดังกล่าวนี้จะสามารถนำมาใช้วิเคราะห์ต่อไปเพื่อศึกษาการขยายตัวของเอกภพในอดีต และคำนวณความเร่งของการขยายตัวในช่วงพันล้านปีที่ผ่านมา ท้ายที่สุดจะถูกโยงเข้าสู่สสารมืด และพลังงานมืดอย่างที่ได้อธิบายไว้ข้างต้น
.
ข้อมูลที่นักวิทยาศาสตร์จะได้รับจากกล้อง Euclid เมื่อมันเริ่มปฏิบัติการณ์ ข้อมูลที่ได้นั้นอาจเปลี่ยนแนวคิดของเราที่มีต่อเอกภพไปอย่างสิ้นเชิง หรืออาจสนับสนุนสันนิษฐานที่มีอยู่ให้เรามั่นใจในความเข้าใจของเราต่อเอกภพมากขึ้นไปอีก เราไม่มีทางรู้ แต่อย่างไรก็ตาม ภารกิจนี้จะช่วยให้เราเข้าใจถึงปริศนาในมุมมืดของเอกภพได้ดีขึ้น เพื่อนำไปสู่การศึกษาทำความเข้าใจเอกภพอย่างถ่องแท้ในอนาคตอันใกล้ แม้ภารกิจนี้จะใช้เวลากว่า 6 ปีในการคิดค้นออกแบบ และต้องทำการก่อสร้างจนกว่าจะส่งขึ้นปฏิบัติการณ์ได้จริง แต่รับรองว่าคุ้มค่าแก่การรอคอยอย่างแน่นอน
.
ที่มา: NASA, ESA
.
#จิสด้าก้าวสู่ปีที่22 #จิสด้า #GISTDA #อวกาศ #กล้องโทรทรรศน์อวกาศ #Euclid #สสารมืด #พลังงานมืด #Darkmatter #จักรวาล #กาแล็กซีทางช้างเผือก