รูปทรงเรขาคณิตของจักรวาลยืนยันโมเดลพลังงานมืด | ค่าคงที่จักรวาลของ Einstein
สิ่งที่ไอน์สไตน์เรียกว่าความผิดพลาดที่เลวร้ายที่สุดของเขานักวิทยาศาสตร์กำลังขึ้นอยู่กับการช่วยอธิบายจักรวาล
ในปี 1917อัลเบิร์ตไอน์สไตน์แทรกคำที่เรียกว่าค่าคงที่จักรวาลเข้าไปในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขาเพื่อบังคับให้สมการเพื่อทำนายจักรวาลที่อยู่นิ่งเพื่อรักษาความคิดของนักฟิสิกส์ในเวลานั้น เมื่อเห็นได้ชัดว่าจักรวาลไม่ได้คงที่จริง ๆ แต่กำลังขยายตัวแทนไอน์สไตน์ละทิ้งค่าคงที่เรียกมันว่า "ความผิดพลาดที่ยิ่งใหญ่ที่สุด" ในชีวิตของเขา
แต่เมื่อไม่นานมานี้นักวิทยาศาสตร์ได้ฟื้นฟูค่าคงที่ทางดาราศาสตร์ของ Einstein (แสดงโดย Lambda Capital Letter กรีก) เพื่ออธิบายกพลังลึกลับที่เรียกว่าพลังงานมืดดูเหมือนว่าจะเป็นการต่อต้านแรงโน้มถ่วง - ทำให้จักรวาลขยายตัวด้วยความเร็วเร่ง
การศึกษาใหม่ยืนยันว่าค่าคงที่ทางดาราศาสตร์นั้นเหมาะสมที่สุดสำหรับพลังงานมืดและเสนอการประเมินที่แม่นยำและแม่นยำที่สุด การค้นพบนี้มาจากการวัดรูปทรงเรขาคณิตของจักรวาลที่แสดงให้เห็นว่าจักรวาลของเราแบนแทนที่จะเป็นทรงกลมหรือโค้ง
เรขาคณิตของจักรวาล
นักฟิสิกส์ Christian Marinoni และ Adeline Buzzi ของ Universite de Provence ในฝรั่งเศสพบวิธีใหม่ในการทดสอบแบบจำลองพลังงานมืดนั่นเป็นอิสระอย่างสมบูรณ์จากการศึกษาก่อนหน้านี้ วิธีการของพวกเขาขึ้นอยู่กับการสังเกตที่ห่างไกลของกาแลคซีคู่เพื่อวัดความโค้งของอวกาศ
"สิ่งที่น่าตื่นเต้นที่สุดของงานคือไม่มีข้อมูลภายนอกที่เราเสียบปลั๊ก" Marinoni บอกกับ Space.com ซึ่งหมายความว่าการค้นพบของพวกเขาไม่ได้ขึ้นอยู่กับการคำนวณอื่น ๆ ที่อาจมีข้อบกพร่อง
นักวิจัยได้ตรวจสอบพลังงานมืดโดยศึกษาเรขาคณิตของจักรวาล- รูปร่างของพื้นที่ขึ้นอยู่กับสิ่งที่อยู่ในนั้น-นั่นเป็นหนึ่งในการเปิดเผยของสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามวลและพลังงาน (สองด้านของเหรียญเดียวกัน) โค้งเวลาอวกาศด้วยแรงโน้มถ่วงของพวกเขา
Marinoni และ Buzzi ออกเดินทางเพื่อคำนวณเนื้อหาของจักรวาล - นั่นคือจำนวนมวลและพลังงานรวมถึงพลังงานมืดมันถือ - โดยการวัดรูปร่าง
มีสามตัวเลือกหลักสำหรับผลลัพธ์
ฟิสิกส์บอกว่าจักรวาลสามารถแบนเหมือนเครื่องบินทรงกลมเหมือนลูกโลกหรือโค้งมนแบบ hyperbolically เหมือนอาน การศึกษาก่อนหน้านี้ได้รับการสนับสนุนรูปแบบจักรวาลแบนและการคำนวณใหม่นี้ตกลงกัน
จักรวาลแบน
รูปทรงเรขาคณิตของอวกาศ-เวลาสามารถบิดเบือนโครงสร้างภายใน นักวิจัยศึกษาการสังเกตของคู่ของกาแลคซีที่ห่างไกลโคจรรอบกันเพื่อเป็นหลักฐานของการบิดเบือนนี้และใช้ขนาดของการบิดเบือนเป็นวิธีการติดตามรูปร่างของเวลาอวกาศ
เพื่อค้นพบว่ารูปร่างของคู่กาแล็กซี่ถูกบิดเบือนมากแค่ไหนนักวิจัยได้วัดว่าแสงของกาแลคซีแต่ละอันถูกเปลี่ยนเป็นสีแดงเท่าไหร่-นั่นคือพุ่งไปที่ปลายสีแดงของสเปกตรัมภาพโดยกระบวนการที่เรียกว่า Doppler shift ซึ่งส่งผลกระทบต่อแสงที่เคลื่อนไหวหรือคลื่นเสียง
การวัด Redshift เสนอวิธีการพล็อตการวางแนวและตำแหน่งของกาแลคซีที่โคจรรอบ ผลของการคำนวณเหล่านี้ชี้ไปที่จักรวาลแบน
Marinoni และ Buzzi ให้รายละเอียดการค้นพบของพวกเขาในวารสาร Nature ฉบับที่ 25 พฤศจิกายน
เข้าใจพลังงานมืด
โดยการให้หลักฐานเพิ่มเติมว่าจักรวาลแบนการค้นพบนี้หนุนค่าคงที่ของจักรวาลแบบจำลองพลังงานมืดเหนือทฤษฎีการแข่งขันเช่นความคิดที่ว่าสมการสัมพัทธภาพทั่วไปสำหรับแรงโน้มถ่วงมีข้อบกพร่อง
“ เรามีการวัดที่แม่นยำที่สุดของแลมบ์ดาที่เทคนิคเดียวสามารถให้ได้” Marinoni กล่าว "ข้อมูลของเราชี้ไปที่ค่าคงที่ทางดาราศาสตร์เนื่องจากค่าของแลมบ์ดาที่เราวัดอยู่ใกล้กับลบหนึ่งซึ่งเป็นค่าที่คาดการณ์ไว้ว่าพลังงานมืดเป็นค่าคงที่ของจักรวาล"
น่าเสียดายที่การรู้ว่าค่าคงที่ของจักรวาลเป็นคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ที่ดีที่สุดสำหรับพลังงานมืดที่ยืดออกไปในจักรวาลของเราไม่ได้ช่วยอะไรมากในการทำความเข้าใจว่าทำไมมันถึงมีอยู่เลย
“ นักจักรวาลวิทยาหลายคนมองว่าการกำหนดลักษณะของพลังงานมืดและสสารมืดเป็นคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดของทศวรรษ” อลันเฮาส์แห่งมหาวิทยาลัยเอดินเบอระของสกอตแลนด์เขียนในบทความที่มาพร้อมกับธรรมชาติของธรรมชาติ "รูปภาพของจักรวาลของเราเกี่ยวข้องกับการรวบรวมหลักฐานหลายชิ้นเข้าด้วยกันดังนั้นจึงเป็นเรื่องน่าสนใจที่จะได้ยินเทคนิคนวนิยายของ Marinoni และ Buzzi สำหรับการทดสอบแบบจำลองจักรวาลไม่น้อยเพราะมันให้การวัดเรขาคณิตของจักรวาลโดยตรงและเรียบง่ายและเรียบง่าย"
คุณสามารถติดตาม Clara Moskowitz นักเขียนอาวุโสของ Space.comTwitter @claramoskowitzบทความนี้จัดทำโดยSpace.comเว็บไซต์น้องสาวของวิทยาศาสตร์สด
