อวกาศโค้ง

ความคิดของมนุษย์เกี่ยวกับศูนย์กลางของจักรวาลเริ่มเปลี่ยนไปตั้งแต่มนุษย์ใช้กล้องโทรทรรศน์สำรวจท้องฟ้า เซอร์วิลเลียม เฮอส์เชล (Sir William Herschel) นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษได้ใช้กล้องโทรทรรศน์สำรวจทางช้างเผือก และพบว่าทางช้างเผือกคืออาณาจักรของดาวฤกษ์จำนวนมากมายมหาศาล เฮอส์เชลเข้าใจว่าดวงอาทิตย์อยู่ที่ศูนย์กลางของทางช้างเผือก เขาสเก็ตภาพทางช้างเผือกดังภาพที่ 1 จุดตรงกลางคือตำแหน่งของดวงอาทิตย์ (ปัจจุบันเราทราบว่า ดวงอาทิตย์อยู่ในบริเวณแขนกังหันข้างหนึ่งของกาแล็กซีทางช้างเผือก และจักรวาลประกอบด้วยกาแล็กซีจำนวนมหาศาล)

joker123

ปี ค.ศ.1781 (พ.ศ.2324) เฮอร์เชลส่องกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 ค้นพบดาวยูเรนัส (Uranus) ดาวเคราะห์ดวงที่ 7 ของระบบสุริยะ ในเวลาต่อมานักดาราศาสตร์ตรวจพบว่า ตำแหน่งของดาวยูเรนัสในวงโคจรผิดปกติเหมือนกับถูกรบกวนด้วยดาวเคราะห์ที่อยู่ถัดออกไป นักดาราศาสตร์ทั่วโลกระดมกันค้นหาดาวเคราะห์ดังกล่าวในบริเวณตำแหน่งที่ได้คำนวณไว้โดยใช้กฎของนิวตัน และในปี ค.ศ.1843 (พ.ศ.2386) จอห์น อดัมส์ นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษก็ค้นพบดาวเนปจูน (Neptune) ดาวเคราะห์ดวงที่ 8 ของระบบสุริยะ

หลังจากค้นพบดาวเนปจูนได้ไม่นาน นักดาราศาสตร์ก็พบปัญหาว่า วงโคจรของดาวพุธรอบดวงอาทิตย์มีการเบี่ยงเบนดังภาพที่ 2 โดยในระยะแรกเหล่านักดาราศาสตร์ตั้งสมมติฐานว่า เป็นเพราะมีดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าดาวพุธ มีนามสมมติว่า “วัลแคน” (Valcan) นักดาราศาสตร์ทั้งหลายพยายามช่วยกันส่องกล้องโทรทรรศน์ค้นหาดาววัลแคน เช่นเดียวกับที่เคยค้นหาดาวเนปจูนแต่ไม่เคยสำเร็จ นักดาราศาสตร์บางคนให้ความเห็นว่า เรามองวัลแคนไม่เห็นเนื่องจากแสงสว่างจากดวงอาทิตย์บดบัง

สล็อต

จนกระทั่งปี ค.ศ.1919 (พ.ศ.2462) อัลเบิร์ต ไอสไตน์ นักวิทยาศาสตร์ชาวยิวได้คิดค้นทฤษฎีทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (General Relativity) ซึ่งมักเห็นกันทั่วไปในรูปสูตร E = mc2 ไอสไตน์อธิบายว่า จักรวาลมิได้มีรูปทรงตายตัวอย่างที่ผู้คนทั่วไปคิด จักรวาลประกอบขึ้นด้วยมวลและพลังงานซึ่งเป็นตัวกำหนดมิติของอวกาศเวลา (Spacetime) มวลทำให้อวกาศโค้ง โดยธรรมชาติวัตถุ (รวมทั้งแสง) จะเดินทางเป็นเส้นตรงเพราะเป็นเส้นทางที่ตรงที่สุด แต่ทว่าเส้นตรงวางอยู่บนอวกาศที่โค้ง วัตถุก็ต้องเดินทางเป็นเส้นโค้ง ยกตัวอย่างเช่น มวลของดวงอาทิตย์ทำให้อวกาศโค้ง ดาวเคราะห์ทั้งหลายจึงเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์เป็นวงโคจรดังภาพที่ 3 และเนื่องด้วยดาวพุธอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มาก ความโค้งของอวกาศใกล้ๆ ดวงอาทิตย์จึงมีความชันสูง ดังนั้นการคำนวณตำแหน่งของดาวพุธจะใช้กฎแรงโน้มถ่วงของนิวตันไม่ได้ จะต้องคำนวณด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอสไตน์จึงจะมีความถูกต้องแม่นยำ

สล็อตออนไลน์

สุธิป ภัททาชาริยา (Sudip Bhattacharyya) และคณะจากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด (Goddard Space Flight Center) ขององค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐ (นาซา) ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอ็กซ์นิวตัน XMM ขององค์การบริหารการบินอวกาศยุโรป (อีซา) ศึกษาระบบดาวคู่ของเซอร์เปนส์ เอ็กซ์-1 (Serpen X-1) ซึ่งอยู่ไกลออกไป 26,000 ปีแสง

ในระบบดาวคู่ดังกล่าวมีดาวนิวตรอนที่กำลังดูดวัตถุต่างๆ จากดาวรอบข้าง จนเกิดก๊าซร้อนหมุนวนจนกลายเป็นแผ่นจานอยู่รอบๆ และนักวิจัยสามารถวัดสเปกตรัมของอะตอมเหล็กได้ดีกว่าที่เคยวัดได้ โดยอะตอมเหล็กเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 40% ของความเร็วแสงซึ่งเพียงพอให้กล้องนิวตัน XMM ที่โคจรอยู่นอกโลกตรวจวัดได้ ซึ่งจากการทำนายโดยอาศัยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสัมพัทธ์กับผู้สังเกตจะแพร่กระจายความเข้มแสงออกมา

“ในส่วนของแผ่นก๊าซที่เข้าใกล้ผู้สังเกตนั้นได้แผ่รังสีออกมาจำนวนมากกว่าในส่วนของที่เคลื่อนที่หนีออกไป” ท็อด สตรอห์เมเยอร์ (Tod Strohmayer) หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว

อย่างไรก็ดีแสงที่แผ่ออกมาจากแผ่นก๊าซที่หมุนวนรอบดาวนิวตรอนนั้นก็สูญเสียพลังงานด้วย และได้เลื่อนไปสู่ความยาวคลื่นที่สูงกว่าคือขยับไปสู่ความยาวคลื่นในช่วงเสปกตรัมของแสงสีแดงมากขึ้น ทั้งนี้เพราะแสงดังกล่าวหนีออกจากแรงโน้มถ่วงอันทรงพลังของดาวนิวตรอนที่หนาแน่นได้ยาก

jumboslot

ผลลัพธ์ดังกล่าวเรียกว่าการเลื่อนไปทางสีแดงอันเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (gravitational redshift) ซึ่งเป็นสิ่งที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstien) ได้ทำนายไว้ว่าความโน้มถ่วงได้โค้งงอกาล-อวกาศ (Space-time) อีกทั้งเส้นสเปกตรัมที่เลอะเทอะและผิดเพี้ยนของธาตุเหล็กจากดาวนิวตรอนที่วัดได้ยังเป็นผลจากปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ (Doppler effect)

ก่อนหน้านี้กล้องโทรทรรศน์รังสีเอ็กซ์จากหลายแห่งสามารถบันทึกสเปกตรัมของธาตุเหล็กรอบดาวนิวตรอนได้ แต่ยังขาดความไวที่จะวัดรายละเอียดรูปร่างของสเปกตรัม แต่ด้วยกระจกเงาบานใหญ่ของกล้องโทรทรรศน์นิวตันทำให้ภัททาชาริยาและสตรอห์เมเยอร์พบภาพสเปกตรัมของเหล็กถูกขยายแบบอสมมาตร (asymmetric) ด้วยแก๊สที่มีความเร็วสูงสุดขีดดังกล่าว

“เราเคยเห็นสเปกตรัมที่ไม่สมมาตรจากหลุมดำหลายๆ แห่ง แต่ครั้งนี้เป็นการยืนยันครั้งแรกว่าดาวนิวตรอนก็ทำให้เกิดสเปกตรัมที่ไม่สมมาตรได้เช่นกัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าดาวนิวตรอนดึงสสารมารวมไม่ต่างจากหลุมดำ และช่วยให้เรามีเครื่องมือใหม่ที่จะพิสูจน์ทฤษฎีของไอน์สไตน์” สตรอห์เมเยอร์กล่าว

slot

จากการจับเวลาการเคลื่อนที่อะตอมเหล็กในแถบกลมรอบดาวนิวตรอน ทีมวิจัยประมาณว่าดาวนิวตรอนมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 33 กิโลเมตร โดยพวกเขาเห็นว่าก๊าซกำลังรวมกันเป็นแผ่นจานรอบๆ พื้นผิวด้านนอกของดาวนิวตรอน โดยที่ขอบด้านในไม่เข้าไปยังผิวของดวงดาว จึงทำให้ระบุขนาดของดาวนิวตรอนได้

สำหรับดาวนิวตรอนนั้นมีสสารหนาแน่นที่สุดในเอกภพ โดยสามารถบีบอัดสสารขนาดดวงอาทิตย์ลงในพื้นที่ขนาดแค่เมืองๆ หนึ่งได้ ซึ่งหมายความว่าสสารปริมาณ 1 ถ้วยกาแฟของดาวนิวตรอนจะหนักเท่ากับเทือกเขาเอเวอรเรสต์เลยทีเดียว

ทั้งนี้นักดาราศาสตร์ใช้ดาวนิวตรอนเป็นเสมือนห้องปฏิบัติการในธรรมชาติเพื่อศึกษาว่าสสารถูกบีบอัดภายใต้ความดันและความหนาแน่นสูงสุดขีดได้อย่างไร

“อาจจะมีชนิดของอนุภาคที่แปลกประหลาดหรือมีสถานะใหม่ๆ ของสสารอย่าง “ควาร์ก” ในใจกลางดาวนิวตรอน ซึ่งเราไม่สามารถสร้างขึ้นได้ในห้องปฏิบัติการ ทางเดียวที่จะตรวจสอบได้คือต้องศึกษาดาวนิวตรอน” ภัททาชาริยากล่าว

อย่างไรก็ดีในการศึกษาขนาดดาวนิวตรอนของทีมวิจัยในครั้งนี้ พวกเขาได้รับข้อมูลเพียงว่ารัศมีของดาวเป็นเท่าไหร่ แต่ยังไม่สามารถวักมวลของดาวได้อย่างแม่นยำ ซึ่งยังคงเป็นความลึกลับที่ทีมวิจัยเผยว่ากำลังเดินหาแก้ปัญหาอยู่