ข้อสังเกตใหม่จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ของ NASA/ESA/CSA ยืนยันการวัดระยะทางระหว่างดาวฤกษ์และกาแลคซีใกล้เคียงของ NASA/ESA/CSA ก่อนหน้านี้โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เสนอการตรวจสอบข้ามที่สำคัญเพื่อจัดการกับความไม่ตรงกันในการวัดการขยายตัวลึกลับของจักรวาล รู้จักกันในนามความคลาดเคลื่อนยังคงไม่สามารถอธิบายได้แม้แต่แบบจำลองจักรวาลวิทยาที่ดีที่สุดก็ตาม
ความประทับใจของศิลปินคนนี้แสดงให้เห็นวิวัฒนาการของจักรวาลโดยเริ่มจากบิ๊กแบงทางด้านซ้าย ตามด้วยการปรากฏตัวของพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก การก่อตัวของดาวฤกษ์ดวงแรกยุติยุคมืดของจักรวาล ตามมาด้วยการก่อตัวของกาแลคซี เครดิตรูปภาพ: M. Weiss / ศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด-สมิธโซเนียน
“ความแตกต่างระหว่างอัตราการขยายตัวที่สังเกตได้ของเอกภพกับการคาดการณ์ของแบบจำลองมาตรฐานชี้ให้เห็นว่าความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลอาจไม่สมบูรณ์” Adam Riess ผู้ได้รับรางวัลโนเบลและศาสตราจารย์ Adam Riess จากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins กล่าว
“ด้วยกล้องโทรทรรศน์เรือธงของ NASA สองตัวที่ยืนยันการค้นพบของกันและกัน เราจะต้องจัดการกับปัญหานี้อย่างจริงจัง มันเป็นความท้าทาย แต่ก็เป็นโอกาสที่เหลือเชื่อในการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับจักรวาลของเรา”
งานวิจัยใหม่นี้เป็นการต่อยอดจากการค้นพบที่ได้รับรางวัลโนเบลของศาสตราจารย์ Riess ว่าการขยายตัวของจักรวาลกำลังเร่งตัวขึ้นเนื่องจากพลังงานมืดลึกลับที่แทรกซึมเข้าไปในช่องว่างอันกว้างใหญ่ระหว่างดวงดาวและกาแลคซี
ผู้เขียนใช้ตัวอย่างข้อมูลเวบบ์ที่ใหญ่ที่สุดที่รวบรวมในช่วงสองปีแรกในอวกาศเพื่อตรวจสอบการวัดอัตราการขยายตัวของจักรวาลของกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล ซึ่งเป็นตัวเลขที่เรียกว่าค่าคงที่ฮับเบิล
พวกเขาใช้วิธีการที่แตกต่างกันสามวิธีในการวัดระยะทางไปยังกาแลคซีที่มีซุปเปอร์โนวาอยู่ โดยเน้นที่ระยะทางที่ก่อนหน้านี้วัดด้วยกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล และเป็นที่รู้กันว่าให้การวัด 'เฉพาะที่' ที่แม่นยำที่สุดของตัวเลขนี้
การสังเกตจากกล้องโทรทรรศน์ทั้งสองอยู่ใกล้กัน เผยให้เห็นว่าการวัดของฮับเบิลนั้นแม่นยำ และตัดทอนความคลาดเคลื่อนที่มากพอจะถือว่าความตึงเครียดเกิดจากความผิดพลาดของฮับเบิล
ถึงกระนั้น ค่าคงที่ของฮับเบิลยังคงเป็นปริศนา เนื่องจากการวัดตามการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ของเอกภพในปัจจุบันให้ค่าที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการฉายภาพที่ทำโดยใช้แบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา ซึ่งเป็นกรอบการทำงานที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับวิธีการทำงานของจักรวาลโดยเทียบเคียงกับข้อมูลพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล รังสีจางๆ ที่เหลือจากบิ๊กแบง
แม้ว่าแบบจำลองมาตรฐานจะให้ค่าคงที่ของฮับเบิลประมาณ 67-68 กม. ต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก การวัดจากการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์จะให้ค่าที่สูงกว่า 70 ถึง 76 เป็นประจำ โดยมีค่าเฉลี่ย 73 กม. ต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก
ความไม่ตรงกันนี้ทำให้นักจักรวาลวิทยาสับสนมานานกว่าทศวรรษ เนื่องจากความแตกต่าง 5-6 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซกนั้นมากเกินกว่าจะอธิบายได้ง่ายๆ ด้วยข้อบกพร่องในการวัดหรือเทคนิคการสังเกต
เนื่องจากข้อมูลใหม่ของเวบบ์ขจัดอคติที่สำคัญในการวัดของฮับเบิล ความตึงเครียดของฮับเบิลอาจเกิดจากปัจจัยที่ไม่ทราบหรือช่องว่างในความเข้าใจของนักจักรวาลวิทยาเกี่ยวกับฟิสิกส์ที่ยังไม่ถูกค้นพบ
“ข้อมูลเว็บบ์เปรียบเสมือนการดูจักรวาลด้วยความคมชัดสูงเป็นครั้งแรก และปรับปรุงการวัดสัญญาณต่อเสียงรบกวนได้อย่างแท้จริง” Siyang Li นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins กล่าว
ภาพนี้ถ่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์ Nicholas U. Mayall 4 เมตร แสดงกาแลคซีกังหันเมสสิเออร์ 106 มีกาแลคซีแคระสองแห่งปรากฏในภาพเช่นกัน NGC 4248 ที่ด้านขวาล่างและ UGC 7356 ที่ด้านซ้ายล่าง เครดิตรูปภาพ: KPNO / NOIRLab / NSF / AURA / MT Patterson, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐนิวเม็กซิโก / TA อธิการบดี, มหาวิทยาลัย Alaska Anchorage / M. Zamani และ D. de Martin
นักดาราศาสตร์ครอบคลุมตัวอย่างกาแลคซีทั้งหมดของฮับเบิลประมาณหนึ่งในสาม โดยใช้ระยะห่างที่ทราบถึงกาแลคซีกังหัน(หรือที่เรียกว่า M106 หรือ NGC 4258) เป็นจุดอ้างอิง
แม้จะมีชุดข้อมูลที่เล็กกว่า แต่ก็ได้รับความแม่นยำที่น่าประทับใจ โดยแสดงความแตกต่างระหว่างการวัดที่ต่ำกว่า 2% ซึ่งเล็กกว่าขนาดประมาณ 8-9% ของความคลาดเคลื่อนของแรงตึงของฮับเบิลอย่างมาก
นอกจากการวิเคราะห์ดาวฤกษ์ที่สั่นเป็นจังหวะที่เรียกว่าตัวแปรเซเฟอิด ซึ่งเป็นมาตรฐานทองคำสำหรับการวัดระยะทางจักรวาลแล้ว พวกเขายังตรวจสอบการตรวจวัดโดยอิงจากดาวฤกษ์ที่อุดมด้วยคาร์บอนและดาวยักษ์แดงที่สว่างที่สุดในกาแลคซีเดียวกัน
กาแลคซีทั้งหมดที่เวบบ์สำรวจร่วมกับซูเปอร์โนวาของพวกมันทำให้ค่าคงที่ของฮับเบิลอยู่ที่ 72.6 กม. ต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก ซึ่งเกือบจะเท่ากันกับค่า 72.8 กม. ต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซกที่ฮับเบิลพบในกาแลคซีเดียวกัน
“คำอธิบายหนึ่งที่เป็นไปได้สำหรับความตึงเครียดของฮับเบิลก็คือ ถ้ามีบางอย่างขาดหายไปในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลในยุคแรกเริ่ม เช่น องค์ประกอบใหม่ของสสาร - พลังงานมืดในยุคแรก ๆ ที่ทำให้จักรวาลถูกเตะอย่างไม่คาดคิดหลังจากบิกแบง” จอห์นส์กล่าว Marc Kamionkowski นักจักรวาลวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยฮอปกินส์ ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาวิจัยนี้
“และมีแนวคิดอื่นๆ เช่น คุณสมบัติของสสารมืดที่น่าตลก อนุภาคแปลกปลอม การเปลี่ยนแปลงมวลอิเล็กตรอน หรือสนามแม่เหล็กดึกดำบรรพ์ที่อาจช่วยแก้ปัญหาได้ นักทฤษฎีมีใบอนุญาตในการสร้างสรรค์ผลงานได้”
ที่ผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์-
-
อดัม จี. รีสส์และคณะ- 2024. JWST ตรวจสอบความถูกต้องของการวัดระยะทาง HST: การเลือกตัวอย่างย่อยของซูเปอร์โนวาอธิบายความแตกต่างในการประมาณค่า JWST ของ H0 ในพื้นที่เอพีเจ977, 120; สอง: 10.3847/1538-4357/ad8c21
