สู่ทิศทางใหม่ในการศึกษาเอกภพ โพสต์เมื่อ:
11:43 วันที่ 26 มี.ค. 2549 ชมแล้ว:
42,971  ตอบแล้ว:
22
หลังการวิเคราะห์ข้อมูลอย่างบากบั่นมาหลายเดือน ทีมงานของโครงการ Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ได้เปิดเผยผลล่าสุดซึ่งเป็นภาพของแสงแห่งอดีตของเอกภพที่หลงเหลือไว้จากบิ๊กแบง (Big Bang) ผลที่ออกมาได้ให้ภาพของโพลาไรเซชั่น (polarization) ของคอสมิกไมโครเวฟแบ็กกราวน์ (cosmic microwave background) เป็นครั้งแรก ซึ่งเผยถึงธรรมชาติของเอกภพเมื่อมีอายุเพียงเศษเสี้ยวของวินาที และยืนยันแบบโมเดลมาตรฐานของเอกภพ (standard cosmological model) พร้อมทั้งทำให้การระบุค่าของปริมาณต่าง ๆ ของเอกภพมีความน่าเชื่อถือมากกว่าที่เคย
ด้วยข้อมูลใหม่นี้ นักวิทยาศาสตร์มีหลักฐานที่ดีที่สุดในการสนับสนุนแบบโมเดล inflation ซึ่งเชื่อว่าเกิดขึ้นเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 10-35 วินาที โดยเป็นเหตุการณ์ของการที่เอกภพขยายตัวอย่างรวดเร็วอย่างขีดสุด ในลักษณะที่แทบจะจินตนาการไม่ถึงทีเดียว
มันสร้างความประหลาดใจให้กับผมว่า เราสามารถพูดถึงสิ่งที่อุบัติขึ้นภายในเศษเสี้ยวของวินาทีแรกของเอกภพได้ กล่าวโดย Charles L. Bennett ผู้ตรวจการหลักของโครงการ WMAP และศาสตราจารย์ของภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ แห่งมหาวิทยาลัย Johns Hopkins เราไม่เคยอธิบายเอกภพตอนแรกเริ่มได้ด้วยข้อมูลที่แม่นยำเท่านี้มาก่อน เป็นที่ปรากฏว่าเอกภพตอนที่เป็นทารกได้โตอย่างพรวดพราด แบบที่ต้องทำเอาพ่อ แม่ ต๊กกะใจ
แสงแห่งอดีต
รังสีพื้นหลังของเอกภพที่เรียกว่าคอสมิกไมโครเวฟแบ็กกราวน์ (cosmic microwave background หรือ CMB) เกิดขึ้นเมื่อตอน 380,000 ปี หลังการระเบิดครั้งใหญที่เรียกว่า บิ๊กแบง (Big Bang) ซึ่งเป็นเวลาที่เอกภพเย็นตัวลงเพียงพอที่อะตอมแรกจะก่อตัวขึ้นได้ ทันใดนั้น อนุภาคของแสงหรือโฟตอนก็สามารถเดินทางได้อย่างอิสระพร้อมกันทั่วทั้งเอกภพ ความยาวคลื่นของมันถูกยืดออกตามการขยายตัวของเอกภพ จนกระทั่งมาถึงเราในรูปของรังสีพื้นหลังไมโครเวฟจากทุกทิศทุกทาง
ในการศึกษาเอกภพ นักวิทยาศาสตร์มักใช้คุณสมบัติต่าง ๆ ที่ซ่อนอยู่ในแอนไอโซทรอปี (anisotropy) หรือความไม่สม่ำเสมอในทิศทางของอุณหภูมิของรังสีพื้นหลัง CMB ตามทฤษฎีของการวิวัฒนาการของเอกภพ แอนไอโซทรอปีนี้จะเป็นตัวสะท้อนให้เห็นถึงคุณลักษณะของความไม่สม่ำเสมอของพลังงาน และความโค้งของอวกาศในบริเวณต่าง ๆ กัน ในยุคสมัยเริ่มแรกของเอกภพ อันนำมาสู่การก่อตัวของกลุ่มก้อนสสาร อย่าง กาแล็กซี กลุ่มกาแล็กซี และโครงสร้างในระดับที่ใหญ่กว่าขึ้นไป ในเวลาต่อมา
ดาวเทียม WMAP ถูกปล่อยขึ้นไปในอวกาศในปี ค.ศ. 2001 เพื่อสร้างแผนที่ของแอนไอโซทรอปีของอุณหภูมิของ CMB ด้วยความถูกต้องแม่นยำของข้อมูลที่ดีขึ้นกว่าข้อมูลจากดาวเทียม Cosmic Background Explorer (COBE) อย่างมาก COBE ถูกปล่อยเพื่อไปตรวจวัดแอนไอโซทรอปีดังกล่าวเป็นครั้งแรก เมื่อต้นทศวรรษที่ 1990
ข้อมูลของ WMAP ที่รวบรวมจากการวัดในปีแรกของการปฏิบัติการ นั่นคือราว 3 ปีก่อน ซึ่งถูกปล่อยออกมาในปี 2003 ได้สร้างภาพของความเข้าใจในเอกภพที่ชัดเจนอย่างมาก ซึ่งแต่เดิมเรารู้ซึ้งเพียงหยาบ ๆ เท่านั้น โดยได้ค่าของปริมาณต่าง ๆ ที่เชื่อถือได้ (นั่นคือ ค่าความไม่แน่นอน หรือ uncertainty ในค่าของปริมาณต่าง ๆ มีค่าน้อย) อย่างเช่นได้ค่าของ the time of recombination = 380,000 ปีหลังบิ๊กแบง ดังที่พูดถึงไปแล้วว่าเป็นช่วงเวลาที่ CMB เกิดขึ้น [ดูความคิดเห็นที่ 1], อายุของเอกภพ = 13.7 พันล้านปี และอัตราส่วนของส่วนประกอบของมวล-พลังงาน (mass-energy) ต่าง ๆ ที่บรรจุในเอกภพ เช่น รู้ว่าส่วนประกอบส่วนใหญ่ของเอกภพคือ พลังงานมืด (dark energy) ซึ่งมีอยู่ 73% ของมวล-พลังงานทั้งหมด
สัญญาณแห่งความหวัง
ตั้งแต่การประกาศเมื่อปี 2003 นักวิจัยของ WMAP ก็ได้ทำงานอย่างหนักเพื่อลดความไม่แน่นอนของผลการศึกษาเอกภพ และแล้วเมื่อวันที่ 17 มีนาคมที่ผ่านมา ก็ได้มีการแถลงถึงผลการศึกษาซึ่งได้จากข้อมูลที่ WMAP ทำการวัดและรวบรวมมาเป็นเวลา 3 ปี และวิเคราะห์แยกแยะข้อมูลอย่างบากบั่นมาหลายเดือนโดยนักวิจัยของ WMAP ผลการศึกษาให้ภาพแผนที่ของทรงกลมท้องฟ้าที่แผ่อยู่บนแผ่นระนาบ (เหมือนแผนที่โลกที่เคยเห็นติดบนฝาผนัง) ที่บรรจุข้อมูลเกี่ยวกับโพลาไรเซชั่น (polarization) ของรังสีพื้นหลัง CMB (โพลาไรเซชั่นเป็นคุณสมบัติอย่างหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่บอกถึงรูปแบบและทิศทางการกระเพื่อมของสนามไฟฟ้า)
ก่อนหน้านี้ นักทฤษฎีต่างเกรงว่าสัญญาณโพลาไรเซชั่น ซึ่งถูกทำนายไว้ว่ามีขนาดของสัญญาณที่น้อยมาก (น้อยกว่าหนึ่งในร้อยของขนาดสัญญาณแอนไอโซทรอปีของอุณหภูมิของ CMB) อาจไม่สามารถแยกแยะออกมาจากข้อมูลดิบที่ได้จากการวัด ซึ่งปะปนด้วยสัญญาณรบกวนจำนวนไม่น้อย แต่ด้วยวิธีวิเคราะห์ข้อมูลที่ค่อนข้างซับซ้อน ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่คนแทบทั้งวงการเอกภพวิทยาต่างตื่นเต้น และมีความหวังบางอย่างเกิดขึ้น
เห็นมั้ย และแล้วผลของโพลาไรเซชั่นก็ออกมาจริง ๆ กล่าวโดย ดร. อภิสิทธิ์ อึ้งกิจจานุกิจ แห่งจุฬาลงกรณมหาวิยาลัย นักฟิสิกส์ทฤษฎีผู้หนึ่งที่ติดตามความคืบหน้าของการศึกษาเอกภพทั้งทางทฤษฎีและจากผลของข้อมูล CMB มาอย่างยาวนาน ผมคาดว่าน่าจะมีความคืบหน้าอะไรบางอย่างออกมาอีก และอาจทำให้หลายทฤษฎีมีความกระจ่างถึงความเป็นไปได้ของมัน
นักวิทยาศาสตร์พบว่ารังสีพื้นหลัง CMB มีคุณสมบัติเป็นโพลาไรซ์บางส่วน (partly polarized) [อาจพูดได้ว่าการสั่นขึ้นลงของสนามไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะอยู่ในระนาบในทิศทางหนึ่ง] โดยเกิดขึ้นตั้งแต่เวลาของการกำเนิด CMB หรือ the time of recombination และการเป็นโพลาไรซ์บางส่วน ยังมีส่วนที่เกิดขึ้นในระหว่างการเดินทางมาหาเราขณะที่เอกภพมีอายุประมาณสามในร้อยของอายุในปัจจุบัน โดยเป็นผลจากการเกิดพลาสมาของอนุภาคมีประจุเต็มไปทั่วเอกภพอีกครั้ง หลัง the time of recombination โดยการเกิดพลาสมาอีกครั้งนี้เกิดขึ้นเมื่อรังสี ultraviolet ซึ่งเป็นผลของการกำเนิดดวงดาวในรุ่นแรก มีอันตรกิริยากับอนุภาคที่อยู่โดยรอบ
ด้วยข้อมูลใหม่ นักวิจัยของ WMAP ประมาณการได้ว่าการเกิดพลาสมาอีกครั้ง ซึ่งเรียกว่า reionization อันเป็นช่วงเวลาที่ส่อถึงการเกิดดาวฤกษ์ครั้งแรก ๆ ของเอกภพได้ดี อุบัติขึ้นเมื่อ 400 ล้านปีหลังการเกิดบิกแบง แทนที่จะเป็น 200 ล้านปี อย่างที่เคยคาดประมาณไว้จากข้อมูล
นอกจากนี้ ผลที่ออกมาใหม่นี้ยังยืนยันว่าเราอาศัยอยู่ในเอกภพที่เรขาคณิตของอวกาศเป็นแบบแบนราบ (flat) โดยส่วนประกอบในมวล-พลังงานของเอกภพ (เปลี่ยนแปลงจากเดิมเล็กน้อย) ได้แก่ สสารแบบธรรมดา 4%, สสารมืด (dark matter) 22%, และพลังงานมืด 74% ซึ่งสอดคล้องกับแบบโมเดลมาตรฐานของเอกภพ (standard cosmological model) เป็นอย่างดี
มันเป็นอย่างกับอยู่ในโลกใหม่ กล่าวโดย Lyman Page สมาชิกของทีมงาน WMAP เรากำลังจะแสดงคุณลักษณะของเอกภพด้วยปริมาณแบบใหม่ ซึ่งจะเป็นวิธีที่แตกต่างในการเปิดหน้าต่างแห่งความเข้าใจในเอกภพในช่วงเริ่มแรก
ผลของ WMAP ได้ถูกยื่นสู่ วารสาร Astrophysical Journal และโพสต์ไว้ที่ http://wmap.gsfc.nasa.gov/results
ชัยชนะครั้งใหม่ของโมเดล inflation
ตามแบบโมเดลที่ง่ายที่สุดที่เรียกว่า Harrison-Zeldovich สเปกตรัมของความไม่สม่ำเสมอที่อยู่ในโครงสร้างของเอกภพ (เปรียบได้กับการระบุถึงความสูงของคลื่นน้ำในทะเลสาบ สำหรับคลื่นที่มีความยาวคลื่นต่าง ๆ กัน) ควรจะเป็นแบบ flat หรือแบนราบ นั่นคือขนาดของความไม่สม่ำเสมอเท่ากันหมดในทุกสเกล (เปรียบได้กับการที่ความสูงของคลื่นน้ำในทะเลสาบเท่ากันหมดสำหรับทุกความยาวคลื่น) แต่แบบโมเดล inflation ทำนายว่าสเปกตรัมของความไม่สม่ำเสมอจะเบี่ยงเบนจากลักษณะแบนราบเล็กน้อย
จากข้อมูลใหม่จาก WMAP ถือว่าป็นครั้งแรกที่การวัดสเปกตรัมมีความแม่นยำเพียงพอที่จะแสดงว่าธรรมชาติของเอกภพมีเป็นไปตามแบบโมเดล inflation มากกว่าจะเป็นสเปกตรัมของแบบโมเดล Harrison-Zeldovich ดังนั้นอาจกล่าวได้ว่าข้อมูลใหม่ของ WMAP เป็นหลักฐานใหม่ที่ช่วยสนับสนุนโมเดล inflation
เอกสารอ้างอิงและข้อมูลเพิ่มเติม
ข่าวจาก physicsweb
http://www.physicsweb.org/articles/news/10/3/14/1
ข่าวจาก Physics News Update ของ American Institute of Physics
http://aip.org/pnu/2006/split/769-1.html
ข่าวจาก Sciencedaily
http://www.sciencedaily.com/releases/2006/03/060316181253.htm
บทความที่เกี่ยวข้อง
คอสมิกไมโครเวฟแบ็กกราวน์ (Cosmic Microwave Background Radiation) โดย รังสิมา
http://www.vcharkarn.com/include/article/showarticle.php?Aid=150&page=4&PHPSESSID=02d2f31dcc8505ccc6178fc2be09e3ed
Inflationary Universe (ตอนที่ 1) โดย ดร. อรรถกฤต ฉัตรภูติ
http://www.vcharkarn.com/include/article/showarticle.php?Aid=74&page=5
เอกภพคู่ขนาน (Parallel Universe) โดย ดร. อรรถกฤต ฉัตรภูติ
http://www.vcharkarn.com/include/article/showarticle.php?Aid=313&page=2
|
จำนวน 14 ความเห็น, หน้า่ | -1- ความเห็นเพิ่มเติมที่ 1 26 มี.ค. 2549 (11:56) เวลาซึ่งสสารได้เปลี่ยนสถานะจากพลาสมาของอนุภาคมีประจุที่บรรจุทั่วทั้งเอกภพ ไปเป็นสภาวะที่อะตอมเริ่มเกิดขึ้น โดยเป็นกลางทางไฟฟ้า อันทำให้โฟตอนหรืออนุภาคของแสงสามารถเดินทางได้โดยไม่ต้องถูกกักในสสารสถานะพลาสมาอีกต่อไป และโฟตอนเหล่านี้เองที่เดินทางอิสระไปทุกทิศทาง จนกระทั่งบางส่วนเดินทางมาถึงเราพร้อมกันจากทุกทิศทาง ในรูปแบบของรังสีพื้นหลังที่เราเรียกว่า cosmic microwave background
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 2 26 มี.ค. 2549 (21:42) โลกยิ่งพัฒนาเราก็ยิ่งทราบถึงอดีตยิ่งขึ้นนะครับ
เรียนรู้อดีตควบคู่กับอนาคต โลกเจริญครับ
คนไทยเลิกทะเลาะกันเถอะคร้าบ
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 30 มี.ค. 2549 (10:42)
ภาพการกำเนิด และ วิวัฒนาการของเอกภพ
สิ่งที่ดาวเทียม WMAP ตรวจวัด คือ Cosmic microwave background radiation ที่เกิดขึ้นเมื่อเอกภพมีอายุ 3 แสนปีหลัง Bigbang
|
จ้อ   
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1407 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 239 ดวง - โหวตเพิ่มดาว
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 4 30 มี.ค. 2549 (10:57)
"ผลที่ออกมาใหม่นี้ยังยืนยันว่าเราอาศัยอยู่ในเอกภพที่เรขาคณิตของอวกาศเป็นแบบแบนราบ (flat) โดยส่วนประกอบในมวล-พลังงานของเอกภพ (เปลี่ยนแปลงจากเดิมเล็กน้อย) ได้แก่ สสารแบบธรรมดา 4%, สสารมืด (dark matter) 22%, และพลังงานมืด 74% "
สำหรับ พลังงานมืด ซึ่งมีอยู่ถึง 74% ของเอกภพ สามารถอ่านได้จากบทความ
http://www.vcharkarn.com/include/article/showarticle.php?Aid=117
|
จ้อ
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1407 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 239 ดวง - โหวตเพิ่มดาว
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 5 30 มี.ค. 2549 (15:51) so... amazing..
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 6 3 เม.ย. 2549 (11:17) เอกภพของเราเป็นสิ่งที่น่าสนใจ...และท้าทายให้เราอยากที่จะหาคำตอบ...ถ้าเปรียบอกภพนี้ก็คงจะเหมือนห้องสมุดขนาดใหญ่ที่รอให้เราเข้าไปศึกษาได้ตลอดเวลา..... ต้นกล้า..the original (IP:203.151.140.116,203.113.45.132,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 7 4 เม.ย. 2549 (19:33) แล้วก่อน big bang จะเป็นอย่างไรนะ ken (IP:129.11.209.245,,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 8 11 เม.ย. 2549 (08:30) นานเข้า มนุษย์ก็ยิ่งรู้เรื่องเกี่ยวกับจักรวาลมากยิ่งขึ้น เด็กดี (IP:203.156.48.5,,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 9 18 เม.ย. 2549 (19:03) ขอบคุณหลายๆสำหรับความรู้ครับ
CMBมันบอกอะไรกับเราหลายๆอย่างเกี่ยวกับเอกภพจริงๆ
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 10 8 พ.ค. 2549 (17:29) ขอบคุณค่ะที่ให้ความรู้ถึงแม้จะไม่ค่อยเข้าใจเรื่องพวกนี้เนื่องด้วยไม่ได้ศึกษามาก่อน หรือทราบเพียงผิวเผินค่ะ แต่น่าสนใจและน่าตื่นเต้นมาก.. อังศุมาลิน (IP:203.144.180.4,189.2.255.60,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 11 13 พ.ค. 2549 (00:05) ผมได้ความรู้มากเลยครับขอบคุณจริง ๆ ครับ mai_ceo@hotmail.com (IP:58.8.184.185,,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 12 13 พ.ค. 2549 (16:58) เอกภพยังคงเป็นสิ่งที่ท้าทายความสามารถของมนุษย์
 ความเห็นเพิ่มเติมที่ 14 13 มี.ค. 2550 (14:25) มวลมนุษย์ยังต้องการคำตอบของเอกภพอีกมาก
ทฤษฎีมีความก้าวหน้าสูง แต่ในทางปฏิบัติเราก้าวหน้าไปได้เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์
ธรรมชาติอาจจะไม่ได้ซับซ้อนอย่างที่เราคิด ถ้าหากเรามีเครื่องมือที่ทันสมัยพอเราก็อาจจะได้คำตอบอันแท้จริงซะที
"กฎของธรรมชาติไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ถ้ามนุษย์พยายามเปลี่ยนแปลงมัน ไม่ว่าจะด้วยวิธีการใดก็ตาม มนุษย์อาจจะมีความสุขได้เพียงแค่ชั่วครู่ชั่วยามแต่ธรรมชาติจะลงโทษมนุษย์มากกว่าที่มนุษย์ทำเสียอีก ส่วนกฎของมนุษย์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ก็จริง และก็มีความสุขจากการเปลี่ยนแปลงนั้น แต่ถ้าหากมนุษย์เปลี่ยนจากที่ดีอยู่เดิมแล้วไปเป็นที่แย่ลงก็ไม่ต่างกันจากการลงโทษของธรรมชาติเลย"
..วงจรชีวิตแท้ๆ..
ธรรมชาติน่าทึ่งมากสำหรับเรา,,**
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 15 4 มิ.ย. 2550 (09:05) อยากให้มีคำถาม kimhegin_52@hotmail.com (IP:203.144.246.174)
| 
