สำหรับแฟนๆ ที่ติดตามช่อง eduHUB กันมาอย่าวนานก็คงจะทราบกันดีอยู่แล้วว่า จักรวาลของเรายังคงมีการขยายตัวออกไปเรื่อยๆ ในอัตราความเร็วที่เพิ่มขึ้น เหมือนที่เราเคยกล่าวไว้ในคลิปสารคดีเรื่อง “จักรวาลคือสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่!?” ที่พวกเรา eduHUB เคยลงคลิปไปก่อนหน้านี้ว่า เอกภพเราอาจเปรียบได้กับทารกแรกเกิดที่สมองยังพัฒนาไม่เต็มที่ จึงมีการขยายขอบเขตออกไปอย่างต่อเนื่อง และค่าการขยายตัวของเอกภพด้วยอัตราเร่งนี้ เราจะเรียกกันว่าค่าคงที่ฮับเบิล (Hubble constant)
และเจ้าค่าคงที่ฮับเบิลนี้เองที่ทำให้เหล่านักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ต่างถกเถียงกันมาอย่างยาวนาน เนื่องจากการคำนวนของนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แล้ว คำตอบที่ได้จะแบ่งเป็นสองกลุ่ม ซึ่งจะต่างกันอยู่ประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์เสมอ เพราะแบบนี้ก็เลยเกิดการทะเลาะกันขึ้นมาว่าค่าคงที่ฮับเบิลของใครถูกกันแน่ ทำให้ทุกวันนี้ก็ยังไม่มีใครหาข้อสรุปได้ว่าค่าคงที่ฮับเบิลหรืออัตราการขยายตัวของเอกภพเราอยู่ที่ตัวเลขเท่าไหร่
แต่ล่าสุด นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งก็ได้หยิบยกทฤษฎีใหม่ที่จะยุติข้อขัดแย้งนี้ขึ้นมา โดยกล่าวว่านักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ทั้งสองกลุ่มคำนวนค่าฮับเบิลออกมาต่างกัน เพราะแท้จริงแล้วกาแล็กซีของเราอยู่ในฟองอวกาศฮับเบิล (Hubble bubble) ต่างหากล่ะ!
ก่อนที่เราจะไปพูดเรื่องทฤษฎีฟองอวกาศฮับเบิล เพื่อให้ท่านผู้ชมสามารถเข้าใจและนึกตามได้ง่าย เราจึงขออธิบายเรื่องการหาค่าฮับเบิลโดยทั่วไปก่อนนะคะ ตามปกติแล้วค่าคงที่ฮับเบิลจะอยู่ที่ประมาณ 70 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก หรือพูดอีกอย่างก็คือจักรวาลของเรามีอัตราการขยายตัวเพิ่มอยู่ที่ 70 กม./วินาที ในระยะทางทุก 3.26 ล้านปีแสง
ฟังดูก็ไม่น่าจะมีปัญหาอะไรใช่มั้ยคะ เพราะเราสามารถหาค่าคงที่ฮับเบิลแบบคร่าวๆ ได้แล้ว แต่นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ยังคงไม่พอใจ เพราะค่าคงที่ฮับเบิลมีความสำคัญอย่างมากต่อเรื่องจักรวาลวิทยา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องได้ค่าที่แน่นอน ชัดเจน มีหลักหน่วยเท่าไหร่ มีจุดทศนิยมมั้ย ต้องเอาให้ครบ ดังนั้นนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์กลุ่มนึงจึงลองคำนวนหาค่าคงที่ฮับเบิลโดยใช้ข้อมูลจากการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล (Cosmic Microwave Background – CMB) ดู
ค่าการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลที่ว่านี้ คือการหาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารูปแบบหนึ่ง โดยเชื่อกันว่าคลื่นรังสีที่หลงเหลืออยู่บนท้องฟ้าจะเป็นหลักฐานที่ตกค้างมาจากการก่อเกิดเอกภพในยุคแรกเริ่ม ดังนั้นถ้านำข้อมูลตรงนี้มาคำนวนก็จะสามารถหาอัตราการขยายตัวของเอกภพได้ ซึ่งค่าที่ได้จากสูตรการคำนวนนี้ก็คือ 67.4
แต่ในขณะเดียวกันนั้นเอง นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์อีกกลุ่มหนึ่งก็ลองคำนวนหาค่าคงที่ฮับเบิลเหมือนกัน แต่ดันใช้สูตรอีกสูตรหนึ่ง นั่นคือใช้ข้อมูลการเดินทางของแสงจากเหตุการณ์ซุปเปอร์โนวา เพราะเขาเชื่อว่าจักรวาลของเราเริ่มต้นและขยายตัวออกไปจากปรากฏการณ์ระเบิดบิ๊กแบง ดังนั้นเราจึงควรใช้ความเร็วของแสงจากการระเบิดมาอ้างอิง ซึ่งแน่นอนว่าเราคงไม่สามารถสร้างบิ๊กแบงขึ้นมาได้ ดังนั้นเราจึงเปลี่ยนมาวัดค่าการเดินทางของแสงจากการระเบิดซุปเปอร์โนวาแทน ซึ่งด้วยสูตรการคำนวนนี้เราจะได้ค่าคงที่ฮับเบิลได้ 74
ด้วยเหตุนี้เอง นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์สองฝ่ายเลยทะเลาะกันว่าค่าคงที่ฮับเบิลของใครถูกกันแน่ จนกระทั่งล่าสุด ศาสตราจารย์ ลูคัส ลอมบริเซอร์ (Lucas Lombriser) นักฟิสิกส์ทฤษฎี จากมหาวิทยาลัยเจนีวา (University of Geneva – UNIGE) ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ได้นำเสนอแนวคิดใหม่ นั่นคือแนวคิดฟองอวกาศฮับเบิลนั่นเอง โดยแนวคิดนี้จะสามารถอธิบายได้ว่าทำไมค่าคงที่ฮับเบิลที่นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ทั้งสองฝ่ายหาได้ถึงไม่เท่ากัน และชี้เห็นค่าคงที่ฮับเบิลที่แท้จริงอีกด้วย
แนวคิดและงานวิจัยเรื่องฟองอวกาศฮับเบิลถูกตีพิมพ์ลงในวารสาร Physics Letters B โดยแนวคิดนี้มีสมมติฐานว่า กาแล็กซีทั้งหลายในจักรวาลนี้อยู่ในฟองฮับเบิล ซึ่งมีหน้าตาเป็นทรงกลมคล้ายฟองสบู่ เส้นผ่านศูนย์กลางไม่ต่ำกว่า 250 ล้านปีแสง โดยแต่ละกาแล็กซีก็อาจจะอยู่ในฟองอวกาศคนละอันกัน เหมือนท้องฟ้าที่เต็มไปด้วยลูกโป่งฟองสบู่
ทั้งนี้ ศ.ลอมบริเซอร์ คาดว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกของเราน่าจะอยู่ในฟองอวกาศเดียวกับกาแล็กซีข้างเคียง เพราะกาแล็กซีในฟองอวกาศนี้จะมีความหนาแน่นของสสาร อย่างเช่น ดวงดาวและกลุ่มก๊าซ จะต่ำกว่ากาแล็กซีในฟองอวกาศอื่นอยู่ครึ่งนึง ความแตกต่างของความหนาแน่นนี้เองที่ชี้ให้เห็นว่าสสารในจักรวาลไม่ได้สม่ำเสมอ เป็นเนื้อเดียวกัน แต่แบ่งเป็นกลุ่มก้อนฟองอวกาศของใครของมัน ด้วยเหตุนี้การหาค่าฮับเบิลจากการเคลื่อนที่ของแสงซุปเปอร์โนวาจึงคลาดเคลื่อนไปมากกว่าวิธีอื่น
นอกจากนี้ ถ้าหากเราใช้แนวคิดฟองอากาศในการอธิบายการขยายตัวของจักรวาลล่ะก็ เหล่าฟิสิกส์ดาราศาสตร์ก็ไม่จำเป็นต้องพยายามคิดทฤษฎีแปลกๆ หรือตั้งกฏใหม่ เพื่ออธิบายข้อขัดแย้งนี้ด้วย แต่แนวคิดฟองอวกาศนี้จะเป็นความจริงหรือไม่ เหล่านักวิทยาศาสตร์ทั้งหลายก็คงต้องหาหลักฐานมาพิสูจน์ทฤษฎีกันต่อไป
และทั้งหมดนี้ก็คือทฤษฎีฟองอวกาศฮับเบิล ทฤษฎีที่ว่ากาแล็กซีต่างๆ รวมทั้งกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราอยู่ในฟองอวกาศที่มีค่าความหนาแน่นของสสารแตกต่างกันไป ทำให้ค่าคงที่ฮับเบิลที่คำนวนออกมาได้มีตัวเลขไม่เท่ากัน และถ้าหากใครชื่นชอบบทความสาระดีดีอย่างนี้ ก็อย่าลืมกดติดตามและกดกระดิ่งช่อง eduHUB กันด้วยนะคะ