รู้หรือไม่ ระบบสุริยะมี ‘ขน’ ด้วยนะ

หากเอ่ยคำว่า ‘สสารมืด’ หลายคนอาจจะรู้สึกว่ามันฟังดูน่ากลัวชอบกล แต่รู้หรือไม่ว่า มันอาจจะไม่ได้มีรูปร่างน่ากลัวอย่างที่คิดกัน งานวิจัยตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal เสนอเรื่องราวการมีอยู่ที่น่าสนใจของเส้นใยของสสารมืด หรือ ‘เส้นขน’ ของระบบสุริยะขึ้น …ฟังดูชวนฉงนใช่ไหมล่ะ ระบบสุริยะจะไปมีเส้นขนได้ยังไง แล้วเส้นขนที่ว่าคือเป็นของสสารมืดด้วยเนี่ยนะ มันคืออะไรกันล่ะนั่น

ทำความรู้จักสสารมืด

‘สสารมืด (Dark matter)’ เป็นสสารลึกลับที่มองไม่เห็นซึ่งคิดเป็น 27 เปอร์เซ็นต์ของสสารและพลังงานทั้งหมดในจักรวาล ‘สสารปกติ (Regular matter)’ ที่ประกอบขึ้นเป็นทุกสิ่งที่เราเห็นรอบตัวนั้น มีเพียง 5 เปอร์เซ็นต์ของจักรวาล ส่วนที่เหลือคือ ’พลังงานมืด (Dark energy)’ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ประหลาดที่เกี่ยวข้องกับอัตราการขยายตัวที่เพิ่มขึ้นของเอกภพของเรา 

หลายคนอาจสงสัย ในเมื่อมองไม่เห็นแล้วเรารู้ว่ามีอยู่จริงได้อย่างไร และไม่ใช่แค่มองไม่เห็นเท่านั้น การตรวจจับก็ทำได้ยาก เพราะโดยปกติ สสารทั่วไปจะมีการแผ่พลังงานเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดใดชนิดหนึ่งออกมา ทว่าสสารมืดจะไม่แผ่พลังงานดังกล่าว หรืออาจแผ่พลังงานแต่ไม่เพียงพอให้ตรวจจับได้โดยตรง

ในเมื่อมองก็ไม่เห็นสัมผัสก็ยากยิ่ง แต่ที่เรารู้ว่ามีอยู่นั่นก็เพราะมันมีอิทธิพลต่อสสารปกติในกาแล็กซี เราสามารถศึกษาการมีอยู่ของมันได้จากการสำรวจทางอินฟราเรด สังเกตดูผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงของมันที่มีต่อวัตถุท้องฟ้าอื่น ๆ ที่เรามองเห็นอีกที 

ภาพของกระจุกกาแล็กซี MACS J1206.2-0847 (หรือ MACS 1206)
เป็นส่วนหนึ่งของโครงการสำรวจอวกาศด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

รูปทรงที่บิดเบี้ยวในกระจุกดาวนี้ คือบรรดากาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลออกไป แสงของมันโค้งงอเนื่องจากแรงดึงดูดของสสารมืดที่มองไม่เห็นภายในกระจุกกาแล็กซี กระจุกกาแล็กซีนี้ ถือเป็นเป้าหมายแรก ๆ ของนักดาราศาสตร์ที่ใช้สำรวจหาและสร้างแผนที่สสารมืด

นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าในเอกภพมีสสารมืดตั้งแต่ปี 1933 เมื่อ ฟริตซ์ ซวิคกี้ (Fritz Zwicky) นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย ศึกษากระจุกกาแล็กซีโคมา โดยวัดมวลทั้งหมดของกระจุกกาแล็กซีนี้บนพื้นฐานการศึกษาการเคลื่อนที่ของกาแล็กซีบริเวณขอบของกระจุกกาแล็กซี

จากการสังเกตการณ์โครงสร้างขนาดใหญ่ในอวกาศ ทำให้พบว่าสสารมืดเป็นส่วนประกอบของมวลจำนวนมากในเอกภพ ปรากฏการณ์ที่ตรวจพบว่าเกี่ยวข้องกับสสารมืดก็ได้แก่ ความเร็วในการหมุนตัวของกาแล็กซี ความเร็วในการโคจรของกาแล็กซีในกระจุกกาแล็กซี รวมถึงการกระจายอุณหภูมิของแก๊สร้อนในกาแล็กซีและในกระจุกกาแล็กซี นอกจากนี้ สสารมืดยังมีบทบาทต่อการก่อตัวและวิวัฒนาการของกาแล็กซีเป็นอย่างมาก 

ด้วยเหตุนี้ เราจึงอาจกล่าวได้ว่า ไม่เคยมีการตรวจจับสสารมืดหรือพลังงานมืดได้โดยตรงมาก่อน ปัจจุบันนี้ ทฤษฎีหลักในเรื่องสสารมืดนั้นระบุว่า สสารมืดนั้น ‘เย็น’  ซึ่งหมายความว่ามันไม่เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ มากนัก และมันก็ ‘มืด’ เนื่องจากมันไม่ผลิตหรือมีปฏิกิริยาโต้ตอบกับแสง แต่มันมีอยู่จริงและความผันผวนของความหนาแน่นของมันก็ส่งผลต่อสสารธรรมดาในกาแล็กซี โดยมีแรงโน้มถ่วงทำหน้าที่เป็นกาวที่ยึดสสารทั้ง 2 ชนิดเข้าด้วยกัน

(อ่านต่อหน้า 2 คลิกด้านล่างเลย)