นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 186 มกราคม - กุมภาพันธ์ 2557

31 / 62

ด้วยแรง ซึ่งแปรผกผันกับระยะห่างระหว่างมวลยกก�าลังสอง
และแปรโดยตรงกับผลคูณระหว่างมวลทั้งสองนั้น ในการ
ใช้สูตรนี้กับระบบที่มีดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์ จะได้สูตร
GM = V2r เมื่อ G คือ ค่าคงตัวโน้มถ่วงสากล M คือ มวลของ
ดวงอาทิตย์ V คือความเร็วของดาวเคราะห์ และ r คือ ระยะ
ห่างระหว่างดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์
เพราะ M ในกรณีของดวงอาทิตย์มีค่าคงตัว และ G เป็น
ค่าคงตัวโน้มถ่วงสากล จากสูตรเราจะเห็นว่าเมื่อ r เพิ่ม V จะ
ลด ในท�านองตรงกันข้าม ถ้า r ลด V ก็จะเพิ่ม ทฤษฎีนี้จึง
สามารถอธิบายได้ดีว่า เหตุใดดาวพุธที่โคจรอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์
(r น้อย) จึงมีความเร็วสูง ในขณะที่ดาวเคราะห์แคระพลูโตซึ่ง
อยู่ไกลมาก (r มาก) จึงมีความเร็วต�่า
ในกาแล็กซีซึ่งประกอบด้วยดาวฤกษ์นับแสนล้านดวง
โคจรรอบจุดศูนย์กลางของกาแล็กซี ในท�านองเดียวกับใน
ระบบสุริยะที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ ความคาด
หวังของนักดาราศาสตร์ทุกคนจึงมีว่า ดาวฤกษ์ที่อยู่บริเวณ
ขอบของกาแล็กซีจะมีความเร็วน้อย ส่วนดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้
จุดศูนย์กลางของกาแล็กซีจะมีความเร็วมาก
แต่ Vera Rubin กลับพบว่า ดาวฤกษ์ในบริเวณกลาง ๆ
ของกาแล็กซี มีความเร็วพอ ๆ กับดาวฤกษ์ที่อยู่บริเวณขอบ
นี่จึงเป็นความตื่นเต้นที่ถ้าเป็นจริงจะน�ามาซึ่งการปฏิรูป
ความรู้ดาราศาสตร์ เพราะนั่นหมายความว่า กฎแรงโน้มถ่วง
ของ Newton ไม่สมบูรณ์คือ ผิด หรือไม่ก็เอกภพยังมีสสาร
อีกในปริมาณมากที่ตามองไม่เห็น
ในความเป็นจริง Jan Oort นักดาราศาสตร์ชาวเนเธอร์แลนด์
เมื่อต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 ได้เคยพบว่า แสงจากกาแล็กซี
NGC 3115 ที่ส่งมายังโลกไม่สมนัยกับมวลที่มีในกาแล็กซีนั้น
แต่ Oort มิได้พูดถึงสสารมืด (dark matter) อย่างชัดแจ้ง
ลุถึงปี ค.ศ. 1933 เมื่อ Fritz Zwicky และ Sinclair
Smith ศึกษากระจุกของกาแล็กซี และพบว่า บางกาแล็กซี
ในกระจุกมีความเร็วสูงจนไม่น่าจะอยู่เป็นกระจุกได้ คือน่าจะ
กระเด็นหลุดออกมา ยกเว้นว่าในกาแล็กซีนั้นมีมวลลึกลับที่ไม่มี
ใครเห็นดึงดูดไว้ ข้อเสนอของ Zwicky และ Smith ไม่ได้รับ
ความสนใจ เพราะไม่มีใครเคยเห็น missing mass ที่ว่านี้เลย
ตัว Vera Rubin เองมีความศรัทธาในความคิดที่ว่า กฎของ
Newton ไม่ถูกต้องสมบูรณ์ และสมควรได้รับการแก้ไข แต่
นักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ส่วนใหญ่ยังยืนกรานในความถูก
ต้องของกฎแรงโน้มถ่วง ซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยทฤษฎีของ
ไอน์สไตน์ ดังนั้นเธอจึงคิดว่า กาแล็กซี Andromeda จะต้อง
มีสสารมืดแฝงอยู่ภายใน โดยอาจประกอบด้วยอนุภาคชนิด
ใหม่ที่นักฟิสิกส์ยังไม่รู้จักก็เป็นได้
ณ วันนี้ปัญหานี้จึงเป็นประเด็นวิจัยร้อนที่มีความส�าคัญ
มาก การศึกษาในเวลาต่อมา แสดงให้เห็นว่า ไม่เพียงแต่
กาแล็กซี Andromeda เท่านั้นที่มีสสารมืด กาแล็กซีอื่น ๆ
ในเอกภพก็มีสสารมืดเช่นกัน
ดังนั้น Vera Rubin จึงคิดว่า ผลงานที่ส�าคัญที่สุดในชีวิต
เธอคือ การพิสูจน์ได้ว่า เอกภพมีสสารมืด
ตลอดชีวิต Rubin มีผลงานวิจัยตีพิมพ์กว่า 200 เรื่อง
ในปี ค.ศ. 1981 เธอเป็นนักดาราศาสตร์สตรีคนที่สอง
(หลัง Margaret Burbridge) ที่ได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ
National Academy of Sciences เมื่อถึงปี ค.ศ. 1993
ประธานาธิบดี Bill Clinton ได้มอบเหรียญ National Medal
of Science ที่มีศักดิ์ศรีสูงสุดให้แก่เธอ
ในปี ค.ศ. 1996 เธอได้รับเหรียญทองจาก Royal
Astronomical Society เธอจึงเป็นนักดาราศาสตร์หญิง
คนที่ 2 ต่อจาก Caroline Herschel (ผู้ซึ่งเป็นน้องสาวของ
William Herschel ผู้พบดาวยูเรนัส) ที่เคยได้รับในปี ค.ศ. 1828
เธอได้รับปริญญา Doctor of Science จากหลาย
มหาวิทยาลัยรวมทั้ง Harvard และ Yale รวมถึงได้รับเลือก
เป็นสมาชิกของ Pontifical Academy of Sciences แห่ง
Vatican ด้วย
เธอแต่งหนังสือชื่อ Bright Galaxies: Dark Matter ซึ่ง
จัดพิมพ์โดย American Institute of Physics Press ในปี
ค.ศ. 1996
และยังมีดาวเคราะห์น้อย 5276 ชื่อ Rubin ด้วย
ส�าหรับค�าแนะน�าของเธอต่อนักวิทยาศาสตร์รุ่นหลัง ๆ
คือ “จงท�าในสิ่งที่ชอบ”
ณ วันนี้นักดาราศาสตร์ได้ตรวจพบว่ามวล 96% ของ
เอกภพ เป็นสสารและพลังงานมืดที่กล้องโทรทรรศน์ไม่เห็น
และองค์ความรู้นี้มาจากสตรีชื่อ Vera Rubin ผู้มีลูก 4 คนครับ
ปีที่ 42 ฉบับที่ 186 มกราคม - กุมภาพันธ์ 2557
31