ไขปริศนาจักรวาลกับฮับเบิล ตอนที่ 5: ฮับเบิลค้นพบวงแหวนของสสารมืด

 
ทีมงานนักดาราศาสตร์นานาชาติ ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA / ESA ค้นพบวงแหวนปีศาจของสสารมืด ที่เกิดขึ้นมานานแล้ว ในช่วงที่กระจุกกาแล็กซีขนาดมหึมา 2 แห่งพุ่งเข้าชนกัน ถือเป็นครั้งแรกที่มีการค้นพบสสารมืดในลักษณะกระจัดกระจาย ซึ่งแตกต่างจากสสารปกติทั่วๆ ไป
 
นักวิทยาศาสตร์คิดว่า สสารที่มีมากที่สุดในเอกภพ ตั้งชื่อว่า สสารมืด เพราะไม่รู้ว่าเป็นสสารชนิดใด มันไม่มีการเปล่งแสงหรือสะท้อนแสงออกมา
 
แต่สสารมืดจะมีอยู่จริงหรือไม่ นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบได้หรือไม่ โครงการกล้องฮับเบิลของ NASA และ ESA จะช่วยตอบคำถามนี้
ในปี 2004 ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติ ได้หันกล้องฮับเบิลไปยังกลุ่มดาวปลา เพื่อสังเกตกระจุกกาแล็กซี ที่มีรหัสว่า ซีแอล 0024+17 (CL0024+17) อยู่ห่างจากโลก 5 พันล้านปีแสง
 
 
ตอนนี้ ฮับเบิลมีกล้องสำรวจที่ก้าวหน้าติดตั้งแล้ว จึงได้ภาพที่แปลกประหลาดของกระจุกกาแล็กซีนี้ กาแล็กซีมากมายในกระจุกกาแล็กซีนี้ เห็นเป็นสีเหลือง
 
จากการวิเคราะห์ภาพในช่วง 2-3 ปี ทีมงานได้พบวงแหวนของสสารมืด เห็นเป็นสีฟ้า และพบว่าตำแหน่งของวงแหวนนี้ ไม่ได้สอดคล้องกับตำแหน่งของก๊าซร้อน และกาแล็กซีมากมายที่อยู่ในกระจุกกาแล็กซีเลย เฉพาะวงแหวนมีความกว้างถึง 2.6 ล้านปีแสง
นี่เป็นครั้งแรกที่ค้นพบสสารมืด ที่มีการกระจายตัวออกในแนวรัศมีโดยรอบ ซึ่งแตกต่างจากการกระจายตัวของสสารทั่วๆ ไป
 
 
ลักษณะแบบนี้ น่าจะเกิดขึ้นจากการที่กระจุกกาแล็กซี 2 แห่งชนกัน ในช่วง 1-2 พันล้านปีที่ผ่านมา ทีมงานใช้คอมพิวเตอร์จำลองเหตุการณ์
 
 
นี่เป็นภาพจากด้านข้าง เห็นกระจุกกาแล็กซี 2 แห่งพุ่งเข้าชนกัน สสารมืดจะเข้าไปรวมอยู่ที่ศูนย์กลางของกระจุกกาแล็กซีที่รวมกันนั้น แล้วจึงกระจายตัวออกมา
 
อันที่จริง การชนเกิดต่อเนื่องในแนวเส้นที่เห็น ดังนั้น เราจึงต้องมองการเกิดขึ้นนี้ทางด้านหน้า จากภาพจำลอง โครงสร้างของสสารมืดดูเหมือนเป็นวงแหวน ซึ่งเป็นการวิเคราะห์จากภาพที่เห็น
 
แล้วนักดาราศาสตร์จะค้นหาวงแหวนของสสารมืดได้อย่างไร การหาสสารมืดไม่ใช่งานง่ายๆ เพราะสสารมืดไม่มีการเปล่งแสงหรือสะท้อนแสงออกมาเลย วิธีที่ดีที่สุดคือตรวจจับผลที่สสารมืดทำให้เกิดขึ้น คือแรงโน้มถ่วงของมันทำให้ลำแสงมีการเบี่ยงเบน
 
วิธีนี้ นักดาราศาสตร์จะศึกษาแสงสลัวๆ ของกาแล็กซี ที่อยู่ลึกเข้าไปในกระจุกกาแล็กซี ลำแสงนั้นจะมีการเบี่ยงเบนและกระจายออกเป็นลำแสงในแนวโค้ง โดยผลของแรงโน้มถ่วงของสสารมืดที่อยู่ด้านหน้า พลังที่ทำให้เกิดเช่นนี้ เรียกว่า เลนส์สนามแรงโน้มถ่วง
 
เมื่อสร้างรูปแบบของแสงที่เบี่ยงเบนนี้ นักดาราศาสตร์สามารถรู้มวลของกระจุกกาแล็กซี และสามารถสร้างรูปแบบการกระจายตัวของสสารมืดที่มีในกระจุกกาแล็กซีได้
 
 
ภาพมหัศจรรย์นี้แสดงว่า แสงบางส่วนที่มาจากกาแล็กซีเบื้องหลังมีการเบี่ยงเบนไป โดยสนามแรงโน้มถ่วงพลังสูงที่มีในกระจุกกาแล็กซี
 
มีกาแล็กซีหนึ่ง อยู่ห่างไกลออกไป 2 เท่า จากกระจุกกาแล็กซีสีเหลืองที่อยู่ด้านหน้าของภาพ แสงทั้งหมดของกาแล็กซีนี้ ถูกแยกออกเป็นลำแสงโค้งถึง 5 ส่วน เพราะกล้องความคมชัดสูงของฮับเบิล จึงทำให้เห็นรายละเอียดกาแล็กซีที่อยู่ไกลๆ นี้ได้
 
การพบวงแหวนครั้งนี้เป็นหลักฐานสำคัญที่แสดงว่าสสารมืดมีอยู่จริง และทำให้เรามั่นใจในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงมากขึ้น
 

แปลและเรียบเรียง
อ.สิทธิชัย จันทรศิลปิน