สิ่งแปลกประหลาดกำลังเกิดขึ้นในจักรวาล: วิธีอธิบายความไม่สอดคล้องกันของค่าคงที่ฮับเบิล

ข้อมูลที่รวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลตลอดสามทศวรรษที่ผ่านมาได้ให้ข้อมูลใหม่ที่แม่นยำยิ่งขึ้น

การวัดอัตราการขยายตัวของจักรวาล แต่มีบางอย่างแปลก ๆ เกิดขึ้นในจักรวาล - ข้อมูลไม่เห็นด้วยกับการทำนายทางทฤษฎี

การขยายตัวของจักรวาล

การค้นหาอัตราการขยายตัวของจักรวาลเป็นหนึ่งในนั้นภารกิจหลักของจักรวาลวิทยาแห่งศตวรรษที่ยี่สิบ ท้ายที่สุดแล้ว หากไม่มีข้อมูลเชิงสังเกตเกี่ยวกับการขยายตัว การหดตัว หรือการไม่สามารถเคลื่อนตัวของอวกาศได้ นักวิทยาศาสตร์ก็ไม่รู้ว่าจักรวาลกำลังเคลื่อนที่หรือไม่ เช่นเดียวกับความคิดเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับอายุของมัน นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งที่มีส่วนร่วมอย่างมากในประเด็นนี้คือ เอ็ดวิน ฮับเบิล

เมื่อหนึ่งร้อยปีก่อนนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันคนนี้ค้นพบกาแลคซีจำนวนมากนอกทางช้างเผือก และพวกมันก็ไม่ได้หยุดนิ่ง ฮับเบิลค้นพบว่ายิ่งกาแลคซีอยู่ไกลเท่าไร มันก็จะเคลื่อนตัวออกจากเราเร็วขึ้นเท่านั้น สิ่งนี้สามารถตีความได้ว่าเป็นการขยายตัวของอวกาศที่สม่ำเสมอ นักดาราศาสตร์ยังกล่าวอีกว่าเขาศึกษากาแลคซีเพียงในฐานะ "เครื่องหมายของอวกาศ" อย่างไรก็ตาม เขาไม่เคยมั่นใจเลยเกี่ยวกับแนวคิดเรื่องการขยายตัวของจักรวาลอย่างสม่ำเสมอ นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าการวัดของเขาอาจบ่งบอกว่ามีบางสิ่งที่แปลกออกไปด้วยซ้ำ กำลังเกิดขึ้นในอวกาศ

ค่าคงที่ฮับเบิล

หลังจากทำงานมาหลายปี ค่าคงที่ของฮับเบิลก็ปรากฏขึ้น -ค่าสัมประสิทธิ์ที่รวมอยู่ในกฎชื่อเดียวกันซึ่งเชื่อมโยงระยะทางกับวัตถุนอกกาแลคซีด้วยความเร็วของการเคลื่อนตัวของมัน กล่าวง่ายๆ ก็คือค่าคงที่นี้จะกำหนดอัตราการขยายตัวของจักรวาลและเป็นพื้นฐานในการประมาณขนาดและ อายุของจักรวาล

ค่าคงที่ของฮับเบิลได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นตลอดหลายปีที่ผ่านมาในปี 2015 ค่าที่แม่นยำที่สุดคาดกันว่าอยู่ที่ประมาณ 70 กม./วินาทีต่อเมกะพาร์เซก (1 Mpc เท่ากับ 3 ล้านปีแสง) ตัวอย่างเช่น หากกาแลคซีบางแห่งอยู่ห่างจากเรา 100 Mpc เราก็สามารถคาดหวังได้ว่ากาแล็กซีจะเคลื่อนตัวออกจากกาแล็กซีของเราด้วยความเร็วประมาณ 70⋅100 = 7,300 กม./วินาที

โดยทั่วไปแล้วตัวเลขนี้เป็นเรื่องยากที่จะระบุได้เพราะว่าหอสังเกตการณ์ต่างๆ ที่ศึกษาภูมิภาคต่างๆ ของจักรวาลให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน ตามข่าวประชาสัมพันธ์ของ NASA การศึกษาใหม่และการวิเคราะห์ข้อมูลฮับเบิลอาจเพิ่งเปิดเผยคำตอบที่ถูกต้อง

ค่าคงที่ใหม่

ในการศึกษาวิจัยความร่วมมือทางวิทยาศาสตร์ครั้งใหม่การศึกษาอัตราการขยายตัวของจักรวาล (SHOES) ได้วิเคราะห์ซูเปอร์โนวา 42 ดวง ซึ่งประมาณ 1 ดวงในนั้นระเบิดปีละครั้ง ผลลัพธ์ของนักวิทยาศาสตร์มีขนาดใหญ่เป็นเกือบสองเท่าของตัวอย่างเครื่องหมายระยะทางจักรวาลก่อนหน้านี้ นักวิจัยยังได้วิเคราะห์ข้อมูลก่อนหน้านี้ทั้งหมดอีกครั้ง ด้วยเหตุนี้ ค่าคงที่ฮับเบิลใหม่จึงอิงตามชุดข้อมูลที่รวมวงโคจรของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลมากกว่า 1,000 รอบ

เมื่อ NASA คิดขึ้นในปี 1970การก่อสร้าง เหตุผลหลักประการหนึ่งสำหรับค่าใช้จ่ายและงานจำนวนมหาศาลคือโอกาสในการสังเกตเซเฟอิดส์ ดาวเหล่านี้เป็นดาวฤกษ์ที่สว่างและสลัวเป็นระยะๆ เซเฟอิดส์เป็นมาตรฐานทองคำในการวัดระยะทางจักรวาลนับตั้งแต่ที่นักดาราศาสตร์ เฮนเรียตตา สวอน เลวิตต์ ค้นพบประโยชน์ของพวกมันในปี พ.ศ. 2455 ในการคำนวณระยะทางที่ไกลกว่ามาก นักดาราศาสตร์ใช้ซูเปอร์โนวาประเภท Ia

วัตถุเหล่านี้ร่วมกันสร้าง "บันไดระยะห่างของจักรวาล" ในจักรวาล

เป็นผลให้ค่าคงที่ฮับเบิลซึ่งถูกคำนวณทีมงานพบว่า 73±1 กม./วินาทีต่อ 1 Mpc ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดลงเหลือเพียง 1.4% ซึ่งแม่นยำกว่าการวัดอื่นๆ มาก ข้อมูลที่ปรับปรุงแล้วจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ปรับปรุงแบบจำลองจักรวาลวิทยาของตน รวมถึงแม่นยำยิ่งขึ้น การประมาณอายุของจักรวาลและอนาคตของเธอ

พื้นที่ไม่สอดคล้องกัน

ปัญหาก็คือการรวมมาตรฐานเข้าด้วยกันแบบจำลองทางจักรวาลวิทยาของจักรวาลและการวัดจากภารกิจพลังค์ขององค์การอวกาศยุโรป (ซึ่งสังเกตพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลเมื่อ 13.8 พันล้านปีก่อน) นักดาราศาสตร์ทำนายค่าคงที่ของฮับเบิลที่ต่ำกว่า: 67.5 ± 0.5 กม./วินาทีต่อเมกะพาร์เซก

นักดาราศาสตร์อธิบายสิ่งนี้โดยบอกว่ามันเป็นไปได้ค่าคงที่ฮับเบิลนั้นใหญ่กว่าในเอกภพในท้องถิ่นของเรา และเล็กกว่าในที่ห่างไกลกว่า เป็นที่น่าสังเกตว่าผู้เขียนงานใหม่เชื่อว่าตัวบ่งชี้ทั้งสองนั้นถูกต้อง มีเพียงว่ายังมีฟิสิกส์ที่ยังไม่ถูกค้นพบซึ่งจะช่วยอธิบายได้

ในเวลาเดียวกัน อดัม รีส ผู้ได้รับรางวัลโนเบลซึ่งเป็นผู้นำความร่วมมือทางวิทยาศาสตร์เพื่อศึกษาอัตราการขยายตัวของจักรวาล (SHOES) เขา "ไม่สนใจคุณค่าเฉพาะเจาะจง แต่ชอบที่จะใช้มันเพื่อศึกษาจักรวาล"

อ่านเพิ่มเติม

“พลังที่ห้า” สร้าง “กำแพง” ที่มองไม่เห็นในจักรวาล สิ่งสำคัญเกี่ยวกับทฤษฎีใหม่ของนักฟิสิกส์

คุณไม่เคยเห็นดวงอาทิตย์ใกล้ขนาดนี้ เผยแพร่วิดีโอ Solar Orbiter แล้ว

เปรียบเทียบวิธีการถ่ายจันทรุปราคาโดย NASA และ Roscosmos