เอกภพที่อาจเข้าสูุสภาวะขยายตัวด้วยความหน่วง
การศึกษางานใหม่บอกว่า การขยายตัวของเอกภพแท้จริงแล้วอาจจะเริ่มช้าลงแทนที่จะเป็นแบบมีความเร่งด้วยอัตราที่สูงขึ้นเรื่อยๆ อย่างที่เคยคิดไว้ การค้นพบครั้งสำคัญนี้เผยแพร่ใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ได้สร้างความสงสัยให้กับทฤษฎีที่มีมานานถึงพลังปริศนาที่เรียกว่า พลังงานมืด(dark energy) ที่กำลังผลักกาแลคซีที่ห่างไกลออกห่างจากกันเร็วเพิ่มขึ้น แต่จริงๆ แล้วพวกมันไม่ได้แสดงหลักฐานเอกภพที่มีความเร่งเลย
ถ้าผลสรุปนี้ได้รับการยืนยัน ก็อาจจะเปิดบทเรียนใหม่เอี่ยมในภารกิจของนักวิทยาศาสตร์ในการค้นพบธรรมชาติที่แท้จริงของพลังงานมืด, ไขปริศนาความไม่ลงรอยฮับเบิล(Hubble tension) และเข้าใจอดีตและอนาคตของเอกภพ Young-Wook Lee นักวิจัยนำ ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยยอนเซในเกาหลีใต้ กล่าวว่า การศึกษาของเราแสดงว่าเอกภพนั้นได้เข้าสู่สภาวะขยายตัวด้วยความหน่วง(decelerated expansion) แล้วในตอนนี้
เอกภพที่ประกอบด้วยพลังงานมืดและสสารมืดเป็นส่วนใหญ่ ภาพปก เอกภพอาจจะขยายตัวด้วยเความเร็วที่ลดลงแล้ว Image credit: M. Weiss / Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
และพลังงานมืดก็พัฒนาตามเวลาได้เร็วกว่าที่เคยคิดกันไว้ ถ้าผลสรุปนี้ยืนยันได้ ก็น่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในเอกภพวิทยานับตั้งแต่การค้นพบพลังงานมืดเมื่อ 27 ปีก่อน
เมื่อเกือบสามทศวรรษที่แล้ว นักดาราศาสตร์เชื่อกันมากว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยอัตราที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งผลักดันโดยปรากฏการณ์ประหลาดที่มองไม่เห็นที่เรียกว่า พลังงานมืด ซึ่งทำหน้าที่ต้านแรงโน้มถ่วง ผลสรุปนี้มีพื้นฐานจากการตรวจสอบระยะทางสู่กาแลคซีที่ห่างไกลโดยใช้ซุปเปอร์โนวาชนิดหนึ่งเอ(Type Ia supernovae) ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2011
อย่างไรก็ตาม ทีมนักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยยอนเซ ได้ให้หลักฐานใหม่ว่าซุปเปอร์โนวาหนึ่งเอ ซึ่งใช้เป็นเทียนมาตรฐานในเอกภพมาอย่างยาวนานนั้น แท้จริงแล้วได้รับผลกระทบอย่างมากจากอายุของดาวต้นกำเนิดซุปเปอร์โนวา(progenitor star) แม้แต่เมื่อปรับมาตรฐานกำลังสว่าง(luminosity standardization) ซุปเปอร์โนวาจากประชากรดาวอายุน้อยกว่า ก็ดูจะปรากฏสลัวกว่า ในขณะที่พวกที่มาจากประชากรดาวสูงอายุดูจะสว่างกว่า
นักวิจัยใช้ซุปเปอร์โนวาชนิดหนึ่งเอ(Type Ia supernova) ที่คล้ายกับ SN 1994d อย่างที่เห็นในกาแลคซีต้นสังกัดของมัน NGC 4526 เพื่อช่วยตรวจสอบว่าแท้จริงแล้ว การขยายตัวของเอกภพเริ่มชะลอลง
อ้างอิงจากตัวอย่างกาแลคซีต้นสังกัดซุปเปอร์โนวามากกว่า 300 แห่ง การศึกษาใหม่ได้ยืนยันผลกระทบนี้ในระดับที่มีความเชื่อมั่นสูงสุดขั้ว(99.999%) ซึ่งบอกว่าการสลัวลงของซุปเปอร์โนวาที่ห่างไกลเกิดขึ้นไม่เพียงเพราะผลจากเอกภพวิทยา แต่ยังมาจากผลทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ด้วย เมื่อความโน้มเอียงอย่างเป็นระบบนี้ถูกปรับแล้ว ข้อมูลซุปเปอร์โนวาก็ไม่ได้สอดคล้องกับแบบจำลองเอกภพวิทยาสสารมืดเย็น(ΛCDM) ที่มีค่าคงที่เอกภพวิทยา
แต่กลับเป็นว่ามันสอดคล้องกับแบบจำลองใหม่ที่โครงการ DESI(Dark Energy Spectroscopic Instrument) ได้นำเสนอมากกว่า ซึ่งพัฒนาจากข้อมูลการตรวจสอบการสั่นแบบเสียงของสสารปกติ(baryonic Acoustic oscillations; BAO) ซึ่งเป็นซากเสียงจากบิ๊กแบง และไมโครเวฟพื้นหลังเอกภพ(cosmic microwave background; CMB) ข้อมูลซุปเปอร์โนวาที่ปรับให้ถูกต้องแล้วและผลสรุป BAO+CMB บ่งชี้ว่าพลังงานมืดอ่อนแรงลงและพัฒนาอย่างมากไปตามเวลา
Hubble residual diagram ก่อน(บน) และหลัง(ล่าง) จากปรับความถูกต้องจากความโน้มเอียงของอายุ การปรับค่าใช้กับข้อมูลซุปเปอร์โนวาจากโครงการสำรวจพลังงานมืดเอง หลังจากปรับแล้ว ชุดข้อมูลก็ไม่ได้สนับสนุน ΛCDM model(เส้นสีแดง) ซึ่งมีค่าคงที่เอกภพวิทยาอีกต่อไป แต่กลับสอดคล้องกับแบบจำลองพลังงานมืดที่ผันแปรตามเวลา ซึ่งมาจากการวิเคราะห์ร่วมโดยใช้เฉพาะการสำรวจ BAO และ CMB(เส้นสีฟ้า)
ที่สำคัญยิ่งกว่าก็คือ เมื่อข้อมูลซุปเปอร์โนวาที่ปรับให้ถูกต้องแล้วมารวมกับผลสรุป BAO และ CMB ก็สามารถกำจัดแบบจำลอง ΛCDM ได้ด้วยความเชื่อมั่น แต่ที่น่าประหลาดใจที่สุดก็๕อ การวิเคราะห์รวมทั้งหมดที่กล่าวมานี้บ่งชี้ว่าเอกภพไม่ได้ขยายตัวด้วยความเร่งอย่างที่เคยคิดไว้ แต่ได้แปรสภาพเข้าสู่การขยายตัวด้วยความหน่วงเรียบร้อยแล้ว
ศ อี กล่าวเสริมว่า ในโครงการ DESI ผลสรุปหลักได้จากการรวมข้อมูลซุปเปอร์โนวาที่ยังไม่ปรับให้ถูกต้อง เข้ากับการตรวจสอบการสั่นแบบเสียงของสสารปกติ นำไปสู่ข้อสรุปที่ว่าในขณะที่เอกภพจะมีความหน่วงในอนาคต แต่ตอนนี้ก็ยังมีความเร่งอยู่ เมื่อเทียบแล้ว การวิเคราะห์ของเราซึ่งปรับความถูกต้องเรื่องอายุแล้ว แสดงว่าเอกภพได้เข้าสู่สภาวะความหน่วงเรียบร้อยแล้ว ที่สำคัญคือ นี่สอดคล้องกับการทำนายจากการวิเคราะห์ BAO อย่างเดียว หรือ BAO+CMB
ไดอะแกรมแสดงว่าเอกภพดูเหมือนจะอยู่ในสถานการณ์ขยายตัวด้วยความหน่วง(เส้นสีแดง) ได้อย่างไร เส้นประแนวตั้งระบุช่วงเวลาปัจจุบัน ในขณะที่เส้นสีดำแสดงการทำนายจาก ΛCDM เส้นสีเขียวและแดงแสดงแบบจำลองในการศึกษาใหม่ ก่อน(เขียว) และหลัง(แดง) จากปรับความโน้มเอียงของอายุดาวต้นกำเนิดซุปเปอร์โนวา ซึ่งสอดคล้องกับ BAO และ CMB
เพื่อที่จะยืนยันผลสรุปของพวกเขาต่อ ทีมยอนเซได้ทำการทดสอบแบบ evolution-free แล้ว ซึ่งใช้เพียงซุปเปอร์โนวาจากกาแลคซีต้นสังกัดอายุน้อยตลอดช่วงเรดชิพท์ต่างๆ ผลสรุปที่ได้ก็สนับสนุนผลสรุปหลัก ภายในห้าปีข้างหน้า ด้วยหอสังเกตการณ์รูบินจะได้พบกาแลคซีต้นสังกัดซุปเปอร์โนวาใหม่มากกว่า 2 หมื่นแห่ง การตรวจสอบอายุอย่างแม่นยำจะช่วยให้ได้ทดสอบเอกภพวิทยาซุปเปอร์โนวาได้ดีขึ้น ศ Chul Chung ผู้นำร่วมการศึกษา กับนักศึกษาปริญญาเอก Junhyuk Son กล่าว
หอสังเกตการณ์รูบิน(Vera C. Rubin Observatory) ซึ่งตั้งอยู่บนยอดเขาแห่งหนึ่งบนเทือกเขาแอนดีส ชิลี เป็นบ้านของกล้องดิจิตอลที่ทรงพลังที่สุด มันเริ่มต้นการทำงานด้วยวิทยาศาสตร์แล้วในปีนี้ และน่าจะตอบคำถามสำคัญเกี่ยวกับระบบสุริยะของเราและเอกภพที่กว้างใหญ่กว่าได้
วิวัฒนาการของเอกภพ ตั้งแต่บิ๊กแบงที่ร้อนยิ่งยวด จนเอกภพเย็นตัวลงมากพอที่จะอิเลคตรอนจะรวมตัวกับนิวคลีไอกลายเป็นอะตอมไฮโดรเจนและฮีเลียมที่เป็นกลาง คลายพลังงานออกมาเป็นไมโครเวฟพื้นหลัง(cosmic microwave background) ให้เห็นในปัจจุบัน การตรวจสอบซุปเปอร์โนวาหนึ่งเอ ทำให้ทราบว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยความเร่ง ซึ่งสิ่งที่ผลักดันถูกเรียกว่า พลังงานมืด แต่ผลสรุปใหม่อาจจะกำจัดพลังงานมืดได้
หลังจากบิ๊กแบงและการขยายตัวอย่างรวดเร็วมากของเอกภพเมื่อราว 1.38 หมื่นล้านปีก่อน แรงโน้มถ่วงก็ทำให้การขยายตัวช้าลง แต่ในปี 1998 เป็นที่ทราบกันว่าผ่านไป 9 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง การขยายตัวของมันก็เริ่มเร็วขึ้นอีกครั้ง ซึ่งผลักดันโดยแรงปริศนา นักดาราศาสตร์เรียกแรงนี้ว่า พลังงานมืด แต่แม้ว่ามันจะมีอยู่ถึง 70% ของพลังงานและสสารในเอกภพก็ยังคงเป็นหนึ่งในปริศนาข้อใหญ่ที่สุดในทางวิทยาศาสตร์อยู่ แต่เมื่อปีกลาย ข้อมูลจาก DESI บอกว่าพลังงานมืดเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา หลักฐานก็เริ่มโผล่มามากขึ้นเรื่อยๆ
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
