แบบจำลองมาตรฐานทำนายว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ของ NASA/ESA/CSA จะมองเห็นสัญญาณสลัวจากกาแลคซีขนาดเล็กดึกดำบรรพ์ แต่ข้อมูลไม่ได้ยืนยันสมมติฐานยอดนิยมที่ว่าสสารมืดที่มองไม่เห็นช่วยให้ดาวฤกษ์และกาแลคซียุคแรกสุดรวมตัวกันเป็นก้อน กาแลคซีที่เก่าแก่ที่สุดกลับมีขนาดใหญ่และสว่างซึ่งสอดคล้องกับทฤษฎีแรงโน้มถ่วงอีกทฤษฎีหนึ่ง ตามการวิจัยใหม่ที่นำโดยนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์มหาวิทยาลัย Case Western Reserve
ความประทับใจของศิลปินคนนี้แสดงให้เห็นวิวัฒนาการของจักรวาลโดยเริ่มจากบิ๊กแบงทางด้านซ้าย ตามด้วยการปรากฏตัวของพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก การก่อตัวของดาวฤกษ์ดวงแรกยุติยุคมืดของจักรวาล ตามมาด้วยการก่อตัวของกาแลคซี เครดิตรูปภาพ: M. Weiss / ศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด-สมิธโซเนียน
“สิ่งที่ทฤษฎีสสารมืดทำนายไว้ไม่ใช่สิ่งที่เราเห็น” ศาสตราจารย์ Stacy McGaugh แห่ง Case Western Reserve กล่าว
“แทนที่จะเป็นสสารมืด แรงโน้มถ่วงที่ปรับเปลี่ยนอาจเข้ามามีบทบาท ทฤษฎีที่เรียกว่า(MOdified Newtonian Dynamics) ทำนายไว้ในปี 1998 ว่าการก่อตัวของโครงสร้างในเอกภพยุคแรกจะเกิดขึ้นเร็วมาก ซึ่งเร็วกว่าทฤษฎีสสารมืดเย็นที่รู้จักกันในชื่อ lambda-CDM ที่ทำนายไว้มาก”
เวบบ์ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบคำถามที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาล เช่น ดาวฤกษ์และกาแล็กซีก่อตัวอย่างไรและเมื่อใด
จนกระทั่งมีการเปิดตัวในปี 2564 ไม่มีกล้องโทรทรรศน์ใดที่สามารถเห็นสิ่งนั้นได้ลึกเข้าไปในจักรวาลและย้อนกลับไปในอดีต
Lambda-CDM ทำนายว่ากาแลคซีก่อตัวขึ้นจากการสะสมของสสารอย่างค่อยเป็นค่อยไปจากโครงสร้างขนาดเล็กไปสู่โครงสร้างขนาดใหญ่ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่เพิ่มขึ้นจากมวลของสสารมืด
“นักดาราศาสตร์คิดค้นสสารมืดเพื่ออธิบายว่าคุณเดินทางจากเอกภพในยุคแรกๆ ที่ราบรื่นมากไปสู่กาแล็กซีขนาดใหญ่ที่มีช่องว่างมากมายระหว่างพวกมันที่เราเห็นในปัจจุบันได้อย่างไร” ศาสตราจารย์แมคกอห์กล่าว
ชิ้นส่วนเล็กๆ ประกอบกันเป็นโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งกาแล็กซีก่อตัวขึ้น เวบบ์ควรจะสามารถเห็นสารตั้งต้นของกาแลคซีขนาดเล็กเหล่านี้เป็นแสงสลัวได้
“ความคาดหวังก็คือว่าดาราจักรใหญ่ทุกแห่งที่เราเห็นในจักรวาลใกล้เคียงน่าจะเริ่มต้นจากชิ้นส่วนเล็กๆ น้อยๆ เหล่านี้” ศาสตราจารย์แมคกอห์กล่าว
แต่ถึงแม้ในช่วงเรดชิฟต์ที่สูงขึ้นเรื่อยๆ เมื่อพิจารณาถึงวิวัฒนาการของจักรวาลตั้งแต่เนิ่นๆ และก่อนหน้านี้ สัญญาณก็ยังใหญ่กว่าและสว่างกว่าที่คาดไว้
MOND ทำนายว่ามวลที่กลายเป็นกาแลคซีรวมตัวกันอย่างรวดเร็วและเริ่มขยายตัวออกไปพร้อมกับส่วนที่เหลือของจักรวาล
แรงโน้มถ่วงที่เข้มกว่าจะช้าลง จากนั้นกลับตัว การขยายตัว และวัสดุก็พังทลายลงมาจนกลายเป็นกาแลคซี ตามทฤษฎีนี้ ไม่มีสสารมืดเลย
“โครงสร้างขนาดใหญ่และสว่างที่เวบบ์มองเห็นตั้งแต่แรกเริ่มในเอกภพถูกทำนายโดย MOND เมื่อกว่าสี่ศตวรรษก่อน” ศาสตราจารย์แมคกอห์กล่าว
“สิ่งสำคัญที่สุดคือ 'ฉันบอกคุณแล้ว' ฉันถูกเลี้ยงดูมาให้คิดว่าคำพูดนั้นหยาบคาย แต่นั่นคือประเด็นสำคัญของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ นั่นคือการคาดการณ์แล้วตรวจสอบว่าสิ่งใดเป็นจริง”
“การค้นหาทฤษฎีที่เข้ากันได้กับทั้ง MOND และทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปยังคงเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่”
ของทีมกระดาษปรากฏในวันนี้ที่วารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์-
-
สเตซี่ เอส. แมคกอห์และคณะ- 2024. การสร้างโครงสร้างแบบเร่ง: การเกิดขึ้นเร็วของกาแลคซีมวลมากและกระจุกกาแลคซีเอพีเจในสื่อ; arXiv: 2406.17930
บทความนี้เป็นเวอร์ชันหนึ่งของข่าวประชาสัมพันธ์ที่จัดทำโดย Case Western Reserve University
