การทดสอบจักรวาลขนาดใหญ่แสดงให้เห็นว่า นิวตันและไอน์สไตน์ยังอธิบายความโน้มถ่วงได้อย่างแม่นยำ

การทดสอบจักรวาลครั้งใหญ่แสดงให้เห็นว่านิวตันและไอน์สไตน์ยังคงอธิบายแรงโน้มถ่วงได้อย่างแม่นยำ

เขียนโดย Neetika Walter ผ่าน Interesting Engineering,

นักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบแรงโน้มถ่วงในโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดบางส่วนของจักรวาล และพบว่ามันทำงานเหมือนกับที่กฎทางฟิสิกส์ที่ใช้มานานคาดการณ์ไว้
กาแล็กซีและกระจุกกาแล็กซีติดตามแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงทั่วจักรวาล iStock Photos

นักวิจัยนำโดย University of Pennsylvania ใช้ข้อมูลจาก Atacama Cosmology Telescope เพื่อตรวจสอบว่ากระจุกกาแล็กซีเคลื่อนที่อย่างไรในระยะทางอันไกลโพ้นของจักรวาล

ผลลัพธ์ของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงอ่อนลงตามระยะทาง สอดคล้องกับกฎกำลังสองผกผันที่ไอแซก นิวตัน อธิบายไว้เป็นครั้งแรก และต่อมาได้รวมอยู่ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

การค้นพบนี้ท้าทายทฤษฎีทางเลือกที่เสนอว่าแรงโน้มถ่วงเปลี่ยนแปลงในสเกลใหญ่ และกลับเสริมแนวคิดที่ว่าส่วนประกอบที่มองไม่เห็น สสารมืด กำลังกำหนดการเคลื่อนที่ของจักรวาล

แรงโน้มถ่วงยังคงอยู่ตามสเกล

“ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ต้องเผชิญกับความคลาดเคลื่อนครั้งใหญ่ในบัญชีรายรับของจักรวาล” Patricio A. Gallardo กล่าว

“เมื่อเราดูว่าดาวฤกษ์โคจรรอบกาแล็กซีอย่างไร หรือกาแล็กซีเคลื่อนที่ภายในกระจุกกาแล็กซีอย่างไร บางส่วนดูเหมือนจะเคลื่อนที่เร็วเกินไปสำหรับปริมาณสสารที่มองเห็นได้ที่พวกมันมีอยู่”

เพื่อทดสอบว่าแรงโน้มถ่วงเองอาจเป็นสาเหตุหรือไม่ นักวิจัยได้วิเคราะห์การบิดเบือนเล็กน้อยในรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลขณะที่มันผ่านกระจุกกาแล็กซีขนาดใหญ่

การบิดเบือนเหล่านี้ ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของก๊าซร้อนรอบๆ กระจุกกาแล็กซี ทำให้ทีมสามารถวัดความเร็วที่กระจุกกาแล็กซีเคลื่อนที่เข้าหากันในระยะทางหลายร้อยล้านปีแสง

ผลลัพธ์ตรงกับการคาดการณ์จากฟิสิกส์แบบดั้งเดิมและสัมพัทธภาพอย่างใกล้ชิด โดยไม่พบหลักฐานว่าแรงโน้มถ่วงอ่อนลงแตกต่างจากที่คาดไว้ในสเกลเหล่านี้

“เป็นเรื่องน่าทึ่งที่กฎของกำลังสองผกผัน ซึ่งนิวตันเสนอในศตวรรษที่ 17 และต่อมาไอน์สไตน์รวมเข้ากับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ยังคงยืนหยัดได้ในศตวรรษที่ 21” Gallardo กล่าว

กรณีสสารมืดแข็งแกร่งขึ้น

การศึกษานี้แก้ไขปริศนาที่มีมานานในจักรวาลวิทยา การสังเกตการณ์แสดงให้เห็นอย่างต่อเนื่องว่าดาวฤกษ์ที่ขอบกาแล็กซีและกาแล็กซีภายในกระจุกเคลื่อนที่เร็วกว่าที่สสารที่มองเห็นได้เพียงอย่างเดียวจะอธิบายได้

“นั่นคือปริศนาหลัก” Gallardo อธิบาย

“ไม่ว่าแรงโน้มถ่วงจะทำงานแตกต่างกันในสเกลที่ใหญ่มาก หรือจักรวาลมีสสารเพิ่มเติมที่เรามองไม่เห็นโดยตรง”

เนื่องจากการวัดใหม่ยืนยันว่าแรงโน้มถ่วงทำงานตามที่คาดไว้ ผลลัพธ์จึงเสริมความแข็งแกร่งให้กับสสารมืดในฐานะส่วนประกอบที่ขาดหายไป

“การศึกษานี้เสริมสร้างหลักฐานว่าจักรวาลมีส่วนประกอบของสสารมืด” Gallardo กล่าว “แต่เรายังไม่รู้ว่าส่วนประกอบนั้นทำมาจากอะไร”

งานนี้ยังจำกัดทฤษฎีต่างๆ เช่น Modified Newtonian Dynamics ซึ่งพยายามอธิบายการเคลื่อนที่ของจักรวาลโดยการเปลี่ยนแปลงกฎของแรงโน้มถ่วง

ด้วยการขยายการทดสอบแรงโน้มถ่วงไปยังระยะทางที่ไกลเกินกว่าสเกลของกาแล็กซีแต่ละแห่ง การวิจัยนี้จึงให้การตรวจสอบโมเดลจักรวาลวิทยามาตรฐานที่ครอบคลุมมากที่สุดชุดหนึ่งจนถึงปัจจุบัน

การสังเกตการณ์ในอนาคตโดยใช้แผนที่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลที่มีรายละเอียดมากขึ้นและการสำรวจกาแล็กซีขนาดใหญ่ อาจปรับปรุงการวัดเหล่านี้ให้แม่นยำยิ่งขึ้น และทดสอบแรงโน้มถ่วงด้วยความแม่นยำที่สูงขึ้น

“ด้วยคำถามที่ยังไม่ได้รับคำตอบมากมาย แรงโน้มถ่วงยังคงเป็นหนึ่งในสาขาการวิจัยที่น่าสนใจที่สุด มันเป็นสาขาที่ดึงดูดใจโดยธรรมชาติ” Gallardo กล่าว

การศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Physical Review Letters

Tyler Durden
วันศุกร์, 17/04/2026 - 22:35