วงแหวนไอน์สไตน์ 2M1310-1714

 

      แรงโน้มถ่วงนั้นเป็นกาวประสานที่แปลกประหลาดที่ยึดโยงเอกภพเข้าด้วยกัน แต่นั่นก็ยังไม่อาจจำกัดเสน่ห์อันน่าสนเท่ห์ของมัน เรายังได้พบวิถีที่มันบิดห้วงกาลอวกาศ จนได้เห็นวัตถุที่ไกลโพ้นซึ่งน่าจะเห็นได้ยากยิ่ง

     สิ่งนี้เรียกว่า เลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ทำนายโดยไอน์สไตน์ และความงดงามของมันก็ปรากฏในภาพใหม่จากกล้องมุมกว้าง 3(Wide Field Camera 3) ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนี้ ในใจกลางภาพนั้นเป็นวงแหวนวาววับเกือบสมบูรณ์แบบ โดยมีสิ่งที่ดูเหมือนเป็นจุดสว่าง 4 แห่งร้อยเรียงไปตามแนววงโค้ง รอบๆ จุดสว่างอีก 2 แห่งที่มีประกายทอง นี่เรียกว่า วงแหวนไอน์สไตน์(Einstein ring) และจุดสว่างเหล่านั้นก็ไม่ใช่กาแลคซี 6 แห่ง แต่เป็น 3 แห่ง โดยมีสองแห่งอยู่ในใจกลางวงแหวน และกาแลคซีอีกแห่งที่เป็นเควซาร์(quasar) อยู่หลังพวกมัน แสงจากเควซาร์ถูกรบกวนและขยายเมื่อมันผ่านทะลุสนามแรงโน้มถ่วงของกาแลคซีสองแห่งที่พื้นหน้า

      เนื่องจากมวลของกาแลคซีสองแห่งที่พื้นหน้านั้นสูงมาก นี่ทำให้เกิดความโค้งของกาลอวกาศจากแรงโน้มถ่วงไปรอบๆ วัตถุคู่นี้ แสงใดๆ ที่ได้เดินทางผ่านกาลอวกาศนี้จะเดินทางตามแนวโค้งนี้ และเข้าสู่กล้องโทรทรรศน์ของเราอย่างพร่าเลือนและบิดเบี้ยว แต่ก็ถูกขยายแสงขึ้นด้วย อย่างในกรณีของ 2M1310-1714 นี้ เกิดภาพเควซาร์ 5 ภาพ(จุดแสงตามวงโค้ง 4 ภาพ และอีกภาพที่สลัวกว่าใกล้ใจกลาง)

     สิ่งนี้เองเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการตรวจสอบทั้งส่วนที่ไกลและใกล้ของเอกภพ สรรพสิ่งใดๆ ที่มีมวลมากพอก็ทำหน้าที่เป็นเลนส์ความโน้มถ่วงได้ ซึ่งอาจหมายถึงกาแลคซีหนึ่งหรือสองแห่งอย่างที่กำลังได้เห็นนี้ หรือกระทั่งกระจุกกาแลคซี(galaxy clusters) ขนาดมหึมา ซึ่งจะสร้างความปั่นป่วนอันน่าอัศจรรย์ในการเกลี่ยแสงจากวัตถุมากมายที่อยู่เบื้องหลังพวกมัน

     นักดาราศาสตร์ที่เจาะเข้าสู่อวกาศห้วงลึกก็สามารถย้อนรอยการเกลี่ยเลือนเหล่านี้และสร้างภาพเพื่อตรวจสอบรายละเอียดยิบย่อยมากมายในกาแลคซีที่ห่างไกลที่ถูกขยายด้วยเลนส์ แต่ก็ไม่ใช่ว่าปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงทั้งหมดจะสามารถทำได้ ความแรงของการเป็นเลนส์ขึ้นอยู่กับความโค้งของสนามแรงโน้มถ่วง ซึ่งก็มีความสัมพันธ์โดยตรงกับมวลที่สร้างสนามขึ้นมา

     ดังนั้น เลนส์ความโน้มถ่วงจึงช่วยให้เราได้ “ชั่ง” กาแลคซีและกระจุกกาแลคซี ซึ่งเมื่อทำการเหล่านั้นจะช่วยเราค้นหาและทำแผนที่สสารมืด(dark matter) ซึ่งเป็นแหล่งมวลที่มองไม่เห็นและเป็นปริศนาซึ่งสร้างแรงโน้มถ่วงเพิ่มเติม นอกเหนือจากสสารในเอกภพที่เราตรวจจับได้จริง

      ขยับเข้ามาใกล้ตัวเรามากขึ้น ปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงแบบจุลภาค(microlensing) สามารถช่วยเราค้นหาวัตถุภายในทางช้างเผือก ซึ่งน่าจะมืดเกินกว่าจะเห็นได้ เช่น หลุมดำมวลดวงดาว(stellar-mass black holes) และกระทั่งเข้าถึงสิ่งที่เล็กลงมาอีก เมื่อนักดาราศาสตร์ใช้ตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบที่เร่ร่อน(roque exoplanets) ซึ่งไม่ได้ยึดโยงกับดาวฤกษ์แม่ใดๆ แล้ว เพ่นพล่านไปในกาแลคซีที่เย็นเยือกโดยลำพัง จากพลังการขยายแสงที่เกิดขึ้นเมื่อดาวเคราะห์เหล่านี้ผ่านระหว่างเรากับดาวฤกษ์ที่ห่างไกล และยังใช้เลนส์แบบจุลภาคเพื่อตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบในกาแลคซีแห่งอื่นด้วย นี่เป็นธรรมชาติอันแสนงามเมื่อเอกภพตลบม่านความโน้มถ่วงขึ้นมา

 

แหล่งข่าว sciencealert.com : Hubble captures a stunning “Einstein Ring” magnifying the depth of the universe
               phys.org : Hubble captures gravity-lensed quasar