พลังงานที่ผลักดันการขยายตัวเอกภพเองก็เปลี่ยนแปลงได้
ด้วยการใช้ข้อมูลจากกาแลคซีและเควซาร์เกือบ 15 ล้านแห่ง DESI ได้สร้างแผนที่เอกภพในแบบสามมิติด้วยความละเอียดสูงที่สุดเท่าที่เคยทำมา การวิเคราะห์ครั้งใหม่ได้รวมการสำรวจจาก DESI กับชุดข้อมูลหลักอื่นๆ ได้บอกว่า พลังงานมืด ซึ่งเป็นพลังปริศนาเบื้องหลังการขยายตัวด้วยความเร่งของเอกภพ อาจจะไม่ได้คงที่ แต่อิทธิพลของมันกลับอาจเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา ได้ท้าทายแบบจำลองเอกภพวิทยามาตรฐาน
อนาคตของเอกภพขึ้นอยู่กับสมดุลระหว่างสสารกับพลังงานมืด(dark energy) ซึ่งเป็นพลังปริศนาที่กำลังผลักดันการขยายตัวของความเร่ง การค้นพบใหม่จาก DESI(Dark Energy Spectroscopic Instrument) ซึ่งทำแผนที่เอกภพในแบบสามมิติด้วยความละเอียดสูงที่สุดเพื่อเผยอิทธิพลของพลังงานมืดที่มีต่อเอกภพในช่วง 11 พันล้านปีหลัง นักวิทยาศาสตร์ได้พบร่องรอยว่าพลังงานมืด ซึ่งเชื่อกันมานานว่าเป็นค่าคงที่เอกภพวิทยาที่ตายตัว อาจจะเปลี่ยนแปลงในแบบที่คาดไม่ถึง
DESI เป็นความร่วมมือในระดับนานาชาติของนักวิจัยกว่า 900 คนจากกว่า 70 สถาบัน ซึ่งนำโดยห้องทดลองแห่งชาติ ลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์(Berkeley Lab) ของแผนกพลังงาน สหรัฐฯ ทีมได้เผยแพร่ผลสรุปล่าสุดเป็นรายงานหลายฉบับบนเวบ arXiv และนำเสนอในการประชุมสุดยอดทางฟิสิกส์ทั่วโลก ของสมาคมฟิสิกส์อเมริกัน ที่อนาไฮม์ คาลิฟอร์เนีย
DESI ที่หอสังเกตการณ์แห่งชาติ คิตต์พีค ในอริโซนา ภาพปก DESI ทำแผนที่เอกภพโดยการตรวจสอบกาแลคซีและเควซาร์
Alexie Leauthaud-Harnett โฆษกร่วมของ DESI และศาสตราจารย์ที่ยูซี ซานตาครูซ กล่าวว่า สิ่งที่เรากำลังได้เห็นนั้นน่าสนใจเป็นอย่างมาก มันน่าตื่นเต้นมากที่จะคิดว่าเราอาจจะกำลังขยับเข้าสู่การค้นพบครั้งสำคัญเกี่ยวกับพลังงานมืดและธรรมชาติพื้นฐานของเอกภพ
ลำพังแล้ว ข้อมูลของ DESI ก็สอดคล้องกับแบบจำลองเอกภพวิทยามาตรฐานที่เรียกว่า Lambda CDM(CDM คือสสารมืดเย็น และ แลมป์ดา เป็นพลังงานมืดรูปแบบที่พื้นฐานที่สุด โดยเป็นค่าคงที่เอกภพวิทยา) อย่างไรก็ตาม เมื่อจับคู่กับการตรวจสอบอื่นๆ กลับบ่งชี้ถึงผลกระทบของพลังงานมืดที่อาจจะอ่อนลงเมื่อเวลาผ่านไป และอาจจะสอดคล้องกับแบบจำลองอื่นมากกว่า
การสำรวจอื่นๆ เหล่านั้นรวมถึง แสงที่เหลือจากช่วงอรุณรุ่งของเอกภพ(ไมโครเวฟพื้นหลังเอกภพ; CMB), ดาวที่ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา และแสงจากกาแลคซีที่ไกลโพ้นถูกบิดเลี้ยวโดยแรงโน้มถ่วงอย่างไร(เลนส์ความโน้มถ่วงแบบอ่อน)
เราถูกชี้นำโดยความคิดแบบเรียบง่าย และคำอธิบายที่สามัญพื้นๆ ที่สุดสำหรับสิ่งที่เราได้เห็นก็กำลังเปลี่ยนไป Will Percival โฆษกร่วม DESI และศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยวอเตอร์ลู กล่าว มันยิ่งดูเหมือนว่าเราอาจจะต้องปรับแบบจำลองเอกภพวิทยามาตรฐานเพื่อให้ชุดข้อมูลที่แตกต่างกันเหล่านี้สมเหตุผลไปพร้อมๆ กัน และพลังงานมืดที่เปลี่ยนแปลงได้ก็ดูเหมือนจะใช้ได้
แผนที่ทั่วท้องฟ้า แสดงการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ(CMB)
โดยรวมแล้ว ระดับของพลังงานมืดที่เปลี่ยนแปลงได้ ยังไม่มากถึง 5 ซิกมา ซึ่งเป็นมาตรฐานหลักในทางฟิสิกส์ที่บอกถึงการค้นพบใหม่ๆ อย่างไรก็ตาม จากการรวมข้อมูล DESI กับชุดข้อมูล CMB, เลนส์แบบอ่อน และซุปเปอร์โนวา ก็อยู่ในระดับ 2.8 ถึง 4.2 ซิกมา หมายเหตุ ระดับ 3 ซิกมาก็คือมีโอกาส 0.3% ที่จะเป็นเรื่องบังเอิญในทางสถิติ แต่หลายๆ เหตุการณ์ที่ระดับนี้ก็อาจหายไปเมื่อมีข้อมูลเพิ่มขึ้น
การวิเคราะห์ใช้เทคนิคเพื่อซ่อนผลสรุปจากนักวิทยาศาสตร์ไว้จนกระทั่งจบ กำจัดอคติใดๆ กับข้อมูลนั้น
เรากำลังอยู่ในเส้นทางที่ยอมให้เอกภพบอกเล่าแก่เราว่ามันเกิดอะไรขึ้น และบางทีเอกภพอาจจะกำลังบอกเราว่ามันซับซ้อนกว่าที่เราเคยคิดไว้ Andrei Cuceu นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่เบิร์กลีย์แลป และประธานร่วมกลุ่มทำงานไลมันอัลฟา(Lyman-alpha) ของ DESI กล่าว ซึ่งใช้การกระจายของก๊าซไฮโดรเจนในห้วงอวกาศเพื่อทำแผนที่เอกภพอันห่างไกล มันน่าสนใจและช่วยให้เราเชื่อมั่นมากขึ้นที่ได้เห็นหลักฐานที่แตกต่างกันหลายอย่าง กำลังชี้ไปในทิศทางเดียวกัน
DESI เป็นหนึ่งในการสำรวจที่ครอบคลุมมากที่สุดเท่าที่เคยทำมา เครื่องมืออันละเอียดอ่อนซึ่งจับภาพกาแลคซี 5000 แห่งได้ในเวลาเดียวกัน สร้างและดำเนินงานโดยงบสนับสนุนจากสำนักงานวิทยาศาสตร์ แผนกพลังงาน DESI ติดตั้งที่กล้อง
โทรทรรศน์มายัลขนาด 4 เมตรที่หอสังเกตการณ์แห่งชาติ คิตต์พีค ในอริโซนา ขณะนี้การทดลองอยู่ในช่วงปีที่สี่จากห้าปีในการสำรวจท้องฟ้า โดยจะตรวจสอบกาแลคซีและเควซาร์(quasars; วัตถุที่สว่างแต่ก็อยู่ไกลมากๆ ซึ่งมีหลุมดำอยู่ในใจกลาง) ราว 50 ล้านแห่ง เมื่อโครงการสิ้นสุดลง
ภาพตัดขวางแผนที่ข้อมูล DESI แสดงวัตถุฟากฟ้าโดยมีโลก(ตรงกลาง) จนถึงระยะทางไกลออกไปหลายพันล้านปีแสง ในบรรดาวัตถุเป็นกาแลคซีสว่างที่อยู่ใกล้(สีเหลือง), กาแลคซีสว่างสีแดง(สีส้ม), กาแลคซีที่มีเส้นเปล่งคลื่น(สีฟ้า) และเควซาร์(สีเขียว) โครงสร้างขนาดใหญ่ของเอกภพมองเห็นได้ในภาพเล็ก ซึ่งแสดงถึงพื้นที่ในการสำรวจที่หนาแน่นที่สุดและมีขนาดไม่ถึง 0.1% ปริมาตรโดยรวมในการสำรวจ DESI
การวิเคราะห์ใหม่ใช้ข้อมูลจากช่วงสามปีแรกของการสำรวจ และยังรวมถึงกาแลคซีและเควซาร์ที่ตรวจสอบอย่างดีแล้วเกือบ 15 ล้านแห่ง เป็นความก้าวหน้าครั้งใหญ่ โดยพัฒนาความแม่นยำของการทดลอง ด้วยชุดข้อมูลที่มากเป็นสองเท่าของที่ใช้ในการวิเคราะห์ครั้งแรกจาก DESI ซึ่งก็บอกใบ้ถึงพลังงานมืดทีเปลี่ยนแปลงด้วย ไม่เพียงแค่ข้อมูลยังคงแสดงร่องรอยพลังงานมืดที่เปลี่ยนแปลงได้ แต่หลักฐานกลับชัดเจนมากขึ้น Seshadri Nadathur ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยพอร์ทมัธ และประธานร่วมกลุ่มทำงานกาแลคซีและกระจุกเควซาร์ของ DESI กล่าว
เรายังได้ทำการทดสอบเพิ่มเติมหลายอย่างเพื่อเปรียบเทียบกับปีแรก และพวกมันก็ทำให้เราเชื่อมั่นว่าผลสรุปที่ได้ ไม่ได้มาจากปรากฏการณ์ที่ไม่ทราบที่มาบางอย่างในข้อมูลที่เราไม่ได้นึกถึง
DESI ตามรอยอิทธิพลของพลังงานมืดโดยการศึกษาว่าสสารกระจายตัวทั่วเอกภพอย่างไร เหตุการณ์ในเอกภพยุคเริ่มต้นได้ทิ้งร่องรอยเล็กๆ น้อยๆ ซึ่งส่งผลต่อการกระจายของสสาร เป็นรายละเอียดที่เรียกว่า BAOs(baryonic acoustic oscillation) ซึ่งรูปแบบของ BAO ทำหน้าที่เป็นไม้บรรทัดมาตรฐาน โดยขนาดของมันในช่วงเวลาแตกต่างกัน จะได้รับผลโดยตรงจากการขยายตัวของเอกภพ
พื้นที่รูปพัด 2 แห่งบนพื้นหลังสีดำ ในพื้นที่รูปพัด จะมองเห็นการกระจายของกาแลคซีในเส้นใยเอกภพ(cosmic web) ได้ พัดทั้งสองส่วนเป็นพื้นที่หลักสองแห่งที่ DESI สำรวจ ซึ่งอยู่เหนือและใต้ระนาบทางช้างเผือก
การตรวจสอบไม้บรรทัดที่ระยะทางต่างๆ ได้แสดงถึงความแรงของพลังงานมืดตลอดความเป็นมาของเอกภพ เมื่อรวมข้อมูลทางเอกภพวิทยาทั้งหมดแล้ว มันก็บอกว่าการขยายตัวของเอกภพเคยมีความเร็วสูงกว่านี้เล็กน้อยเมื่อราว 7 พันล้านปีก่อน
เป็นเวลาหลายสิบปีที่เราคิดว่าแบบจำลองเอกภพวิทยามาตรฐานนี้น่าประทับใจ Willem Eibers นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยเดอร์แรม สหราชอาณาจักร และประธานร่วมกลุ่มทำงานการประเมินตัวแปรทางเอกภพวิทยาของ DESI กล่าว เมื่อข้อมูลของเราแม่นยำมากขึ้นเรื่อยๆ เราก็ได้พบรอยร้าวในแบบจำลอง และตระหนักว่าเราอาจจะต้องมีสิ่งใหม่ๆ เพื่ออธิบายผลสรุปทั้งหมดเข้าด้วยกัน
กลุ่มความร่วมมือจะเริ่มทำการวิเคราะห์เพิ่มเติมเพื่อสกัดข้อมูลให้มากขึ้นจากชุดข้อมูลปัจจุบัน และ DESI ก็ยังคงเดินหน้ารวบรวมข้อมูล การทดลองอื่นๆ ที่จะเริ่มทำงานในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าก็จะให้ชุดข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อใช้ในการวิเคราะห์ในอนาคต ผลสรุปของเราเป็นพื้นที่มั่นคงให้กับเพื่อนร่วมงานภาคทฤษฎีของเราที่จะตรวจสอบแบบจำลองที่มีอยู่และแบบใหม่ๆ และเราก็ตื่นเต้นที่ได้เห็นว่าจะมีอะไรเกิดขึ้น Michael Levi ผู้อำนวยการ DESI และนักวิทยาศาสตร์ที่เบิร์กลีย์แลป กล่าว
ถ้าพลังงานมืดไม่ได้อ่อนลง เอกภพก็น่าจะจบที่ Big Rip ซึ่งน่าจะฉีกโครงสร้างทั้งหมดในเอกภพออกจากกันในอีกราว 2.2 หมื่นล้านปีข้างหน้า แต่จากผลสรุปใหม่ ดูเหมือนว่าน่าจะเป็นไปในทางนั้นได้น้อยลง
ไม่ว่าธรรมชาติของพลังงานมืดจะเป็นอย่างไร มันก็จะส่งผลต่ออนาคตของเอกภพของเรา มันน่าทึ่งที่เมื่อเรามองท้องฟ้าด้วยกล้องโทรทรรศน์ และพยายามจะตอบคำถามที่ใหญ่ที่สุดที่มนุษยชาติเคยถามมา ซึ่งถ้ายืนยันได้ งานนี้ก็น่าจะปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์อาจจะเป็นการค้นพบที่ใหญ่กว่าการพบว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยความเร่ง ด้วยซ้ำ
แหล่งข่าว scitechdaily.com : is the universe changing: breakthrough data suggests dark energy is evolving
space.com : dark energy is even stranger than we thought, new 3D map of the universe suggest
skyandtelescope.com : New Data Hint at Changing Dark Energy — and a Different Cosmic Fate
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
