| ที่มา | คอลัมน์ ฟิสิกส์ธรรมดาสาระมันส์ มติชนรายวัน |
|---|---|
| ผู้เขียน | อาจวรงค์ จันทมาศ www.facebook.com/ardwarong |
| เผยแพร่ |
ที่ว่างระหว่างกาแล็กซีนั้นมืดมิด ไม่มีแสงสว่างใดๆ
แต่หากตรวจจับคลื่นความถี่ไมโครเวฟจะพบว่าระหว่างกาแล็กซีนั้นสว่างเรืองโดยคลื่นไมโครเวฟดังกล่าวกระจายไปทั่วทั้งเอกภพอย่างค่อนข้างสม่ำเสมอ โดยไม่ขึ้นกับว่าบริเวณนั้นจะมีดาวฤกษ์ หรือกาแล็กซีอะไรอยู่
นักฟิสิกส์เรียกมันว่า รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ (Cosmic Microwave Background) เรียกสั้นๆ ว่า CMB ซึ่งเป็นรังสีที่เกิดขึ้นมาเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 378,000 ปีเท่านั้น! พูดง่ายๆ ว่ามันคือรังสีเก่าแก่ที่สุดในเอกภพเท่าที่นักฟิสิกส์สามารถตรวจจับได้
ความเข้าใจใน CMB จึงเป็นกุญแจสำคัญที่จะทำให้นักฟิสิกส์สามารถเข้าใจเอกภพในยุคแรกเริ่ม มันเป็นหลักฐานเดียวในตอนนี้ที่นักฟิสิกส์ใช้ในการ “จำลอง” ภาพเอกภพที่เพิ่งเกิดขึ้น
เดือนพฤศจิกายน 1989 องค์การนาซาได้ส่งดาวเทียมชื่อ COBE ขึ้นสู่อวกาศโดยมีภารกิจในการศึกษารังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ โดยหนึ่งในผู้รับผิดชอบหลักของโครงการนี้คือ จอร์จ สมูท ที่ 3 (George Smoot III) ซึ่งเขาดูแลอุปกรณ์ตรวจจับคลื่นไมโครเวฟที่มีชื่อว่า DMR (Differential Microwave Radiometer) โดยตรงและเป็นคนนำเสนอแนวคิดการส่งดาวเทียม COBE นี้ต่อองค์การนาซา
DMR ใช้เวลาตรวจจับคลื่นไมโครเวฟได้อย่างละเอียด 4 ปี ความยากคือการตรวจจับรังสีไมโครเวฟจะต้องตัดการปลดปล่อยรังสีของกาแล็กซีและปัจจัยอื่นๆ ออกไป นอกจากนี้ CMB ยังสม่ำเสมอราบเรียบอย่างมาก การจะตรวจจับความแปรผันและไม่สม่ำเสมอนั้นยากมากเพราะมันเปลี่ยนแปลงไปเพียงหนึ่งในแสนส่วนเท่านั้น
ก่อนหน้าดาวเทียม COBE จะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศ CMB ปรากฏราบเรียบและสม่ำเสมอ แต่นักฟิสิกส์รู้ว่ามันควรปรากฏความไม่สม่ำเสมอเล็กน้อยซึ่งในที่สุด COBE ก็พบความไม่สม่ำเสมอดังกล่าว
การตรวจจับความไม่สม่ำเสมอนี้จึงยิ่งใหญ่และสำคัญมากเพราะมันเกิดจากความหนาแน่นที่ไม่สม่ำเสมอในเอกภพโบราณ ซึ่งทำให้เกิดโครงสร้างต่างๆ ในเอกภพอย่างที่เราเห็นทุกวันนี้ การตรวจจับของ COBE จึงเป็นการมองเห็นแสงแรกของเอกภพแบบชัดเจนครั้งแรกก็ว่าได้
แม้ว่าผลการตรวจจับของดาวเทียม COBE จะค้นพบข้อมูลสำคัญมากมาย แต่ก็ไม่ได้มีความละเอียดมากพอจะตอบคำถามทางเอกภพวิทยาได้ทั้งหมด
องค์การนาซาจึงส่งดาวเทียม WMAP ตามไปในปี 2001 เพื่อศึกษา CMB ให้ละเอียดยิ่งขึ้น และในปี 2009 องค์การอวกาศยุโรป (ESA) ได้ส่งยานอวกาศพลังค์ (Planck spacecraft) ขึ้นสู่อวกาศจนสามารถข้อมูล CMB ที่ละเอียดที่สุดได้
คณะกรรมการรางวัลโนเบลจึงมองรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2006 ให้กับ จอร์จ สมูท ที่ 3 ในฐานะหนึ่งในผู้บุกเบิกการตรวจจับ CMB ซึ่งทำให้ฟิสิกส์เข้าสู่ยุคเอกภพวิทยาอย่างเต็มตัว เพราะนักฟิสิกส์รู้แนวทางการตรวจวัดปริมาณต่างๆ ของ CMB ได้อย่างละเอียด
ปล.นอกจากนี้จอร์จ สมูท ที่ 3 ยังเป็นหนึ่งในผู้ชนะเกมโชว์ Are You Smarter than a 5th Grader? จนได้รับเงินรางวัล 1 ล้านเหรียญสหรัฐด้วย
