อวกาศ : จักรวาลไม่ได้หมุนรอบตัวเองเหมือนดาราจักร

โลกของเรา ระบบสุริยะ รวมทั้งกาแล็กซีต่าง ๆ ล้วนแต่มีการเคลื่อนไหวโดยหมุนรอบตัวเองทั้งสิ้น แต่จักรวาลหรือเอกภพโดยรวมนั้นกำลังหมุนอยู่ด้วยหรือไม่ ? ทีมนักฟิสิกส์หลายคณะจากสหรัฐฯและสหราชอาณาจักรตอบคำถามนี้ว่า จักรวาลขยายตัวอย่างสม่ำเสมอออกไปในทุกทิศทาง โดยไม่ได้หมุนหรือเคลื่อนที่เหมือนกับวัตถุอวกาศที่อยู่ภายในแต่อย่างใด

ดร. เทสส์ แจฟฟ์ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ประจำศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดขององค์การนาซาบอกว่า ที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์จำนวนไม่น้อยต่างขบคิดถึงปัญหาดังกล่าว เพราะมีความสำคัญต่อการศึกษาหลักการพื้นฐานของวิชาฟิสิกส์อย่างมาก โดยความรู้เรื่องรูปทรงและสมบัติทางเรขาคณิตของจักรวาล จะช่วยให้เราไขปัญหาบางอย่างที่ไม่สามารถล่วงรู้คำตอบด้วยวิธีทำการทดลองบนโลกได้

เดิมทีนั้นนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มีสมมติฐานว่า จักรวาลไม่มีการหมุนเคลื่อนไปรอบตัวเอง ซึ่งตรงข้ามกับดวงดาวและดาราจักรต่าง ๆ ทั้งยังมีคุณสมบัติเหมือนกันในทุกทิศทาง (Isotropic) สมมติฐานนี้สอดคล้องกับผลการคำนวณโดยสมการของไอน์สไตน์ ทำให้มีการสร้างแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลขึ้นตามแนวคิดนี้

อย่างไรก็ตาม สมมติฐานดังกล่าวจำเป็นจะต้องผ่านการทดสอบความถูกต้องอย่างเป็นรูปธรรมด้วย ซึ่งดร. ดาเนียลา ซาอาเดห์ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยน็อตติงแฮมของสหราชอาณาจักรบอกว่า การพิสูจน์สมมติฐานดังกล่าวมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะความรู้และทฤษฎีทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์หลายเรื่อง ล้วนมีพื้นฐานมาจากสมมติฐานที่ว่าจักรวาลไม่ได้หมุนรอบตัวเองอยู่

ด้วยเหตุนี้ ดร. ซาอาเดห์ รวมทั้งทีมนักวิทยาศาสตร์อีกหลายคณะจึงได้ลงมือทดสอบความถูกต้องของสมมติฐานดังกล่าว โดยใช้วิธีศึกษาการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล (CMB) ซึ่งเป็นร่องรอยของแสงสว่างจาง ๆ ที่ยังคงหลงเหลืออยู่หลังเกิดเหตุการณ์บิ๊กแบงได้เพียง 3.8 แสนปี ซึ่งเป็นช่วงที่จักรวาลถือกำเนิดขึ้นใหม่ ๆ

การกระจายตัวของแสงจาก CMB มีหน้าตาคล้ายคลึงกันแทบจะทุกกระเบียดนิ้ว ไม่ว่าจะสังเกตจากทิศทางใดก็ตาม โดยอุณหภูมิในแต่ละจุดมีความแตกต่างกันบ้างไม่เกิน 0.001 องศาเซลเซียสเท่านั้น และไม่พบสิ่งที่บ่งชี้ถึงสภาพบิดเบี้ยวซึ่งเป็นผลจากการหมุนหรือการขยายตัวอย่างไม่สม่ำเสมอ นอกจากนี้ ผลตรวจวัดทิศทางการโพลาไรซ์ของแสงจาก CMB ยังช่วยยืนยันความถูกต้องไปในทางเดียวกันด้วย

ผลการศึกษาของดร. ซาอาเดห์และคณะ ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters เมื่อปี 2016 ชี้ว่าความเป็นไปได้ที่จักรวาลจะมีคุณสมบัติเหมือนกันในทุกทิศทางอยู่ที่ 120,000 ต่อ 1 ส่วนงานวิจัยอีกชิ้นก็พบว่ามีโอกาสสูงถึง 95% ที่จักรวาลจะมีความเป็นเนื้อเดียวกันทุกทิศทางในระดับมหภาค

ดร. แจฟฟ์ซึ่งเป็นหนึ่งในทีมนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเรื่องนี้ชี้ว่า ผลการทดสอบหลายครั้งยืนยันหนักแน่นว่าจักรวาลในภาพรวมนั้นไม่มีการหมุนอย่างแน่นอน แม้จะกำลังมีการพัฒนาเครื่องมือเพื่อวัดการโพลาไรซ์ของแสงจาก CMB ให้ได้ละเอียดขึ้นในอนาคตก็ตาม

"ข้อมูลในระดับที่ตัดสินได้ว่ามีการหมุนเกิดขึ้นหรือไม่ ถูกรวมไว้ในการวิเคราะห์ของเราเรียบร้อยแล้ว แม้จะมีข้อมูลที่ละเอียดขึ้นในอนาคต ก็จะไม่เปลี่ยนแปลงผลการทดสอบนี้ไปแต่อย่างใด" ดร. แจฟฟ์กล่าว