ด้วยการวัดการโค้งงอของแสงรอบกาแลคซีไกลโพ้น นักดาราศาสตร์กลุ่มหนึ่งได้ตรวจสอบการค้นพบก่อนหน้านี้ว่าจักรวาลของเราไม่เพียงแต่ใหญ่ขึ้นเท่านั้น แต่ยังขยายตัวในอัตราที่รวดเร็วกว่าที่เคยคิดไว้มาก
ปัญหาเดียวก็คือ การคำนวณใหม่เหล่านี้ไม่ตรงกับค่าประมาณที่ได้จากการสังเกตครั้งก่อน ซึ่งบ่งบอกว่ามีบางอย่างผิดปกติในการวัดของเรา หรือตอนนี้เรากำลังดูผลกระทบของฟิสิกส์ใหม่นอกเหนือจาก-
เรารู้มาเกือบศตวรรษแล้วว่าจักรวาลมีขนาดใหญ่ขึ้น นับตั้งแต่นักดาราศาสตร์ชาวเบลเยียมจอร์จ เลอเมตร์คิดว่าการยืดตัวของคลื่นแสงจากกาแลคซีอันไกลโพ้นหมายความว่าอวกาศกำลังขยายออกไปจากเราทุกทิศทุกทาง
เก้าทศวรรษต่อมา เรายังไม่แน่ใจแน่ชัดว่าอะไรเป็นสาเหตุให้อวกาศขยายตัวในลักษณะนี้ และดูเหมือนว่าการขยายตัวนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
งานที่ทำโดยผู้ได้รับรางวัลโนเบลไบรอัน ชมิดต์กับนิโคลัส บี. ซุนเซฟฟ์ในช่วงทศวรรษ 1990 มีส่วนทำให้เกิดแบบจำลองที่ชี้ให้เห็นว่าการขยายตัวของจักรวาลไม่ได้ชะลอตัวลง แต่เป็นการเร่งความเร็ว
คำถามที่ค้างคาอยู่ตอนนี้คือ: การขยายตัวของจักรวาลเร่งความเร็วได้เร็วแค่ไหนกันแน่?
อัตราการขยายตัวที่เพิ่มขึ้นนี้อธิบายโดย-
“ค่าคงที่ของฮับเบิลมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อดาราศาสตร์สมัยใหม่ เนื่องจากสามารถช่วยยืนยันหรือหักล้างว่าภาพจักรวาลของเราประกอบด้วย-และเรื่องปกติ - ถูกต้องจริงๆ หรือถ้าเราขาดอะไรพื้นฐานไป"เชอร์รี่ ซูยู หัวหน้านักวิจัยกล่าวจากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์มักซ์พลังค์ในประเทศเยอรมนี
แต่มีปัญหากับค่าคงที่ของฮับเบิล นักฟิสิกส์ไม่สามารถตกลงเรื่องตัวเลขได้
การศึกษาในปี 2559 จากข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในปีที่แล้ว พบว่ามีการศึกษาวิจัยชิ้นหนึ่งมากที่สุดการประมาณค่าคงที่ของฮับเบิลอย่างแม่นยำจนถึงปัจจุบันแต่ไม่เห็นด้วยกับการสังเกตของกล้องโทรทรรศน์พลังค์ ซึ่งตรวจวัดจักรวาลรังสีพื้นหลังของจักรวาล-
ซึ่งหมายความว่าฟิสิกส์ในปัจจุบันของเราไม่สามารถอธิบายได้ว่าจักรวาลสามารถขยายตัวได้เร็วเท่าที่กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลระบุไว้ได้อย่างไร
หากไม่มีวิธีจัดเรียงตัวเลขเหล่านี้ นักฟิสิกส์ก็ไม่มั่นใจว่าพวกเขาเข้าใจวิธีการทำงานของจักรวาลอย่างแท้จริง
ในช่วงเวลาของการค้นพบฮับเบิลเมื่อปีที่แล้ว ผู้ได้รับรางวัลโนเบิลอดัม รีสส์ อธิบาย: "คุณเริ่มต้นที่ปลายทั้งสองด้าน และคาดว่าจะพบกันตรงกลางหากภาพวาดทั้งหมดถูกต้องและขนาดถูกต้อง แต่ตอนนี้ปลายไม่ได้บรรจบกันตรงกลาง และเราต้องการทราบว่าเหตุใด"
เพื่อพยายามคิดออกทันทีว่าเกิดอะไรขึ้น ซูยูและเพื่อนร่วมงานของเธอได้ใช้เทคนิคที่แตกต่างออกไปเล็กน้อยในการวัดค่าคงที่ของฮับเบิล
แทนที่จะวัดแสงโดยตรง กลุ่มนักดาราศาสตร์จากชื่ออันน่าอัศจรรย์H0LiCOWการทำงานร่วมกัน (ซึ่งย่อมาจาก H0เลนส์ใน Wellspring ของ COSMOGRAIL) ใช้วิธีที่แสงโค้งงอรอบหลุมแรงโน้มถ่วงของกาแลคซีทั้ง 5 แห่งที่อยู่ไกลออกไปเพื่อวัดว่าพวกมันขยายตัวออกห่างจากเราเร็วแค่ไหน
กาแลคซีถูกเลือกสำหรับตำแหน่งระหว่างเราและที่อยู่ห่างไกลออกไปควาซาร์- บริเวณอวกาศที่สว่างเป็นพิเศษใจกลางกาแลคซีอื่น
ต้องขอบคุณแรงโน้มถ่วงที่ทำให้อวกาศบิดเบี้ยวเหมือนลูกโบว์ลิ่งเชิงเปรียบเทียบบนที่นอน แสงจากควาซาร์จึงโค้งงอเป็นเส้นโค้งรอบกาแลคซีหนาแน่นด้วยแรงโน้มถ่วง ในปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเลนส์โน้มถ่วง
เนื่องจากกาแลคซีไม่ได้กลมอย่างสมบูรณ์ นักดาราศาสตร์จึงนำเสนอภาพควาซาร์ที่อยู่ห่างไกลแต่ละอันหลายภาพ
ภาพแต่ละภาพเป็นภาพถ่ายแสงซึ่งมีเส้นทางรอบกาแล็กซีแตกต่างกันเล็กน้อย ดังนั้น เมื่อความสว่างของควอซาร์เปลี่ยนไป นักดาราศาสตร์สามารถใช้ภาพหลายๆ ภาพเพื่อคำนวณค่าคงที่ของฮับเบิล ว่ากาแลคซีเคลื่อนตัวออกห่างจากเราเร็วแค่ไหน
"วิธีการของเราเป็นวิธีที่ง่ายและตรงไปตรงมาที่สุดในการวัดค่าคงที่ของฮับเบิล เนื่องจากใช้เฉพาะรูปทรงเรขาคณิตและไม่มีสมมติฐานอื่นใด"อธิบายหนึ่งในทีม, Frédéric Courbin จาก Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne ในสวิตเซอร์แลนด์
จากการสำรวจใหม่นี้ ทีมงานสามารถอัปเดตค่าคงที่ของฮับเบิลเป็น 71.9 ± 2.7 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อวินาทีเมกะพาร์เซก(44.6 ± 1.7 ไมล์ต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก) หนึ่งเมกะพาร์เซกมีค่าประมาณ 3.3 ล้านปีแสง
การประมาณนี้มีความคล้ายคลึงกับการประมาณกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลทำเมื่อปีที่แล้ว และด้วยการวัดที่แม่นยำแบบใหม่นี้ ทีมจึงสามารถคำนวณได้ว่าตัวเลขนี้มีความแม่นยำถึง 3.8 เปอร์เซ็นต์
แต่ถึงแม้ตัวเลขจะมั่นใจแค่ไหน แต่ก็ยังไม่ตรงกับตัวเลขที่กล้องโทรทรรศน์พลังค์ทำนายไว้ ซึ่งดูรังสีที่เหลือจากดาวฤกษ์-
ข้อมูลดังกล่าวบ่งชี้ว่าอัตราการขยายตัวช้าลง เมื่อปีที่แล้ว กล้องโทรทรรศน์พลังค์การประมาณค่าคงที่ของฮับเบิลอยู่ที่ 67.8 ± 0.9 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก (42.1 ± 0.5 ไมล์ต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก)
เมื่อผลลัพธ์เพิ่มเติมยืนยันช่องว่างของตัวเลขสองตัวนี้แล้ว นั่นหมายความว่าอย่างไร?
อาจเป็นหนึ่งในหลายสิ่ง - สมมติฐานที่เกิดขึ้นขณะคำนวณค่าคงที่ฮับเบิลของพลังค์อาจผิด หรือเราอาจเห็นความผันผวนทางสถิติ
หรือที่น่าสนใจกว่านั้น ความคลาดเคลื่อนอาจเป็นผลมาจากฟิสิกส์ใหม่ที่เรายังไม่ได้ค้นพบ ซึ่งส่งผลต่อการเติบโตของจักรวาล
"ขณะนี้อัตราการขยายตัวของจักรวาลเริ่มที่จะวัดได้หลายวิธีด้วยความแม่นยำสูงจนความคลาดเคลื่อนที่แท้จริงอาจชี้ไปที่ฟิสิกส์ใหม่ๆ นอกเหนือจากความรู้ในปัจจุบันของเราเกี่ยวกับจักรวาล"ซู่หยูกล่าว-
ขณะนี้ทีมงานวางแผนที่จะลดระยะขอบสำหรับข้อผิดพลาดด้วยการวัดแบบเดียวกันบนควาซาร์มากถึง 100 ตัว เพื่อดูว่าค่าคงที่ของฮับเบิลยังคงสม่ำเสมอหรือไม่
"หากคุณยังคงเห็นบางสิ่งบางอย่างเมื่อแถบค่าคลาดเคลื่อนหดตัว อาจเป็นฟิสิกส์ใหม่ที่อยู่นอกเหนือแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา"สมาชิกในทีมกล่าวChris Fassnacht จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส
งานวิจัยนี้จะถูกตีพิมพ์เป็นบทความชุดในประกาศรายเดือนของ Royal Astronomical Societyสัปดาห์นี้ แต่คุณสามารถอ่านเอกสารออนไลน์ได้แล้วตอนนี้ที่นี่-ที่นี่, และที่นี่-
