อวกาศเป็นสีดำจริงหรือ?

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

เมื่อเรามองดูท้องฟ้ายามค่ำคืน ดูเหมือนว่าความมืดจะปกคลุมทุกสิ่งรอบตัว โดยเฉพาะหากท้องฟ้ามืดครึ้มและมองไม่เห็นดวงดาว เมื่อถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศและแบ่งปันให้ประชาชนทั่วไปเห็น ดาวเคราะห์ กาแล็กซี และเนบิวลาส่องประกายบนฉากหลังของพื้นที่สีดำและเย็นยะเยือก แต่อวกาศเป็นสีดำจริงๆเหรอ?

จากการวิจัยครั้งใหม่ จักรวาลอาจไม่มืดอย่างที่นักดาราศาสตร์คิด ด้วยความช่วยเหลือของกล้องของสถานีอวกาศอัตโนมัติ New Horizons ซึ่งครั้งหนึ่งเคยไปเยือนดาวพลูโตเพื่อวัดความมืดของอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ นักวิจัยสรุปว่าเรายังคงมีความคิดที่ไม่ดีว่าจักรวาลคืออะไร

ผลการศึกษาที่ได้รับระหว่างการศึกษาแสดงให้เห็นว่าห่างจากดวงอาทิตย์ 6 พันล้านกิโลเมตร ซึ่งห่างไกลจากดาวเคราะห์สว่างและแสงที่กระจัดกระจายด้วยฝุ่นในอวกาศ พื้นที่ว่างมีความสว่างเป็นสองเท่าตามที่คาดไว้

อวกาศมืดแค่ไหน?

ความมืดของท้องฟ้ายามค่ำคืนเป็นที่มาของความขัดแย้งที่ตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน ไฮน์ริช วิลเฮล์ม โอลเบอร์ส เป็นเวลาหลายศตวรรษ สมมุติว่าในจักรวาลที่นิ่งสงบไม่มีที่สิ้นสุด ทุกแนวของการมองเห็นจะสิ้นสุดลงที่ดาวฤกษ์ ดังนั้นท้องฟ้าจะสว่างไสวเท่าดวงอาทิตย์ไม่ใช่หรือ? นักดาราศาสตร์ในปัจจุบันรู้ว่าเอกภพมีอายุ 13.8 พันล้านปีและกำลังขยายตัวด้วยความเร่ง ผลก็คือ แนวสายตาส่วนใหญ่ไม่ได้สิ้นสุดที่ดวงดาว แต่อยู่ที่แสงจ้าของบิ๊กแบงที่กำลังจางหาย และตอนนี้คลื่นเรืองแสงก็ขยายออกไปจนมองไม่เห็นด้วยตา นี่คือสิ่งที่ทำให้ท้องฟ้ามืด แต่ความมืดมิดนั้นช่างมืดมนเพียงใด

นักวิจัยจาก National Optical Astronomical Observatory ในรัฐแอริโซนาศึกษาแสงในห้วงอวกาศโดยใช้ภารกิจ New Horizons ของ NASA

สถานีอวกาศนิวฮอริซอนส์เปิดตัวเมื่อวันที่ 19 มกราคม 2549 และบินผ่านดาวพลูโตเมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม 2558 เมื่อวันที่ 1 มกราคม 2019 New Horizons บินผ่าน Arrocot ซึ่งเดิมเรียกว่า Ultima Thule ซึ่งเป็นหนึ่งในภูเขาน้ำแข็งในอวกาศจำนวนนับไม่ถ้วนที่อาศัยอยู่ในแถบ Kuiper ในเขตชานเมืองของระบบสุริยะ วันนี้สถานีประสบความสำเร็จในการเดินทางในอวกาศต่อไป

การวัดของนักดาราศาสตร์ซึ่งตีพิมพ์ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ อ้างอิงจากภาพถ่าย 7 ภาพจากเครื่องถ่ายภาพความร้อนระยะไกล New Horizons ที่ถ่ายในขณะที่สถานีอยู่ห่างจากโลกประมาณ 2.5 พันล้านกิโลเมตร ในระยะนี้ ยานอวกาศพบว่าตัวเองอยู่ไกลเกินกว่าการเรืองแสงของดาวเคราะห์หรือฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์ ซึ่งอาจส่งผลต่อคุณภาพของภาพ

"การมีกล้องโทรทรรศน์อยู่ที่ขอบสุดของระบบสุริยะช่วยให้เราสามารถถามคำถามเกี่ยวกับความมืดในอวกาศได้จริงๆ" ผู้เขียนรายงานดังกล่าว ซึ่งตีพิมพ์บนเซิร์ฟเวอร์พิมพ์ล่วงหน้าของ Arxiv เขียนไว้ “ในระหว่างการทำงาน เราใช้ภาพของวัตถุที่อยู่ห่างไกลในแถบไคเปอร์ ลบมันและดวงดาวใด ๆ แล้วคุณจะมีท้องฟ้าแจ่มใส"

ภาพถ่ายจากภารกิจ New Horizons ของ NASA

ตามรายงานของ The New York Times กล้อง New Horizons เป็น "ตัวสร้างแสงสีขาว" ที่รับแสงในสเปกตรัมกว้าง ครอบคลุมคลื่นที่มองเห็นได้ รวมถึงคลื่นอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรดบางส่วน จากนั้นภาพที่ได้จะถูกประมวลผล - ในทุกภาพ แสงทั้งหมดจากแหล่งทั้งหมดที่นักดาราศาสตร์รู้จักจะถูกลบออก รวมถึงดาวฤกษ์อื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียงด้วย

โดยการประมวลผลภาพที่ได้รับ นักวิจัยยังได้ลบแสงที่เล็ดลอดออกมาจากกาแลคซี่ ซึ่งตามที่ผู้เขียนงานทางวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีอยู่จริง แต่ยังไม่ถูกตรวจพบ เป็นผลให้ได้ภาพห้วงอวกาศโดยไม่มีมลพิษทางแสง ที่น่าสนใจ แม้ว่าแหล่งกำเนิดแสงทั้งหมด (ทั้งที่รู้จักและไม่รู้จัก) จะถูกลบออก แต่ก็ยังมีแสงจำนวนมากในภาพที่ได้ ไม่ทราบแน่ชัดว่าแสงที่เหลือมาจากไหน

นักวิจัยเชื่อว่าแสงอาจมาจากดาวหรือกาแล็กซีที่ยังไม่ถูกค้นพบ อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถตัดออกได้ว่าแสงในภาพที่ได้อาจเป็นสิ่งใหม่ทั้งหมด การวิจัยเพิ่มเติมจะต้องดำเนินการอย่างไม่ต้องสงสัยในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ยังคงค้นหาแหล่งกำเนิดมลพิษทางแสงต่อไป แต่แหล่งที่มาของโฟตอนแสงเพิ่มเติมยังคงเป็นปริศนาในปัจจุบัน

ตามที่ Dan Hooper นักฟิสิกส์จาก Fermi National Accelerator Laboratory ใน Batavia ได้แนะนำว่าสสารมืดลึกลับเป็นตัวการในการให้แสงสว่างเพิ่มเติม ในอีเมลที่ส่งถึง The New York Times เขากล่าวว่าเขาและเพื่อนร่วมงานกำลังไตร่ตรองถึงแหล่งกำเนิดแสงที่เป็นไปได้ ไม่เคยคิดวิธีฟิสิกส์ใหม่ๆ เพื่ออธิบายการมีอยู่ของมันในภาพ "ยกเว้นตัวเลือกที่ไม่น่าสนใจสองสามอย่าง"

เชื่อกันว่าจักรวาลเต็มไปด้วย "สสารมืด" ซึ่งไม่ทราบเนื้อหาที่แน่นอน แต่แรงโน้มถ่วงทำให้เกิดพื้นที่ที่เราเห็น ตามทฤษฎีบางทฤษฎี สสารนี้อาจเป็นกลุ่มเมฆของอนุภาคย่อยของอะตอมที่แปลกใหม่ที่สลายตัวด้วยกัมมันตภาพรังสีหรือชนกันและทำลายล้างด้วยการระเบิดของพลังงานที่เพิ่มแสงสว่างให้กับแสงที่เปล่งแสงสากล เบาะแสที่เป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งอาจเป็นข้อผิดพลาดทั่วไป

ผู้เขียนศึกษากล่าวว่ามีความเป็นไปได้ที่นักดาราศาสตร์จะเข้าใจผิดและพลาดแหล่งกำเนิดแสง ความจริงมีเพียง 5% หวังว่าการวิจัยในอนาคตจะช่วยให้กระจ่างเกี่ยวกับพื้นที่มืดใกล้ ๆ นี้