ความตึงเครียดของฮับเบิลเริ่มตึงเครียดมากขึ้น ด้วยการวัดใหม่เผยให้เห็นว่าจักรวาลกำลังขยายตัวเร็วกว่าที่ความเข้าใจฟิสิกส์ในปัจจุบันของเราจะอธิบายได้
ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา จักรวาลวิทยาพัวพันกับวิกฤตที่เพิ่มมากขึ้น การเติมเชื้อเพลิงเป็นการสังเกตที่เกิดขึ้นครั้งแรกโดยและต่อมาว่าจักรวาลกำลังขยายตัวในอัตราที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับว่านักดาราศาสตร์มองไปทางใด
ขณะนี้ ผลลัพธ์ใหม่โดยใช้กระจุกกาแลคซีในสวนหลังบ้านของจักรวาลของเราเองได้ยืนยันความคลาดเคลื่อนเพิ่มเติมแล้ว โดยเปิดจักรวาลวิทยาสำหรับการเขียนใหม่ครั้งใหญ่ นักวิจัยได้ตีพิมพ์ผลการค้นพบของพวกเขาเมื่อวันที่ 15 มกราคม 2019จดหมายวารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์-
“ความตึงเครียดกลายเป็นวิกฤต” ผู้เขียนนำแดน สโคลนิคศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยดุ๊กกล่าวในแถลงการณ์- "นี่เป็นการบอกด้วยความเคารพว่าแบบจำลองจักรวาลวิทยาของเราอาจจะพัง"
มีวิธีมาตรฐานทองคำสองวิธีในการหาค่าคงที่ของฮับเบิล ซึ่งเป็นค่าที่ใช้วัดความเร็วของการขยายตัวของเอกภพ วิธีแรกวัดโดยการวัดความผันผวนเล็กน้อยในพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก (CMB) ซึ่งเป็นภาพแสงแรกในจักรวาลที่สะสมอยู่ในคลื่นไมโครเวฟคงที่ซึ่งเกิดขึ้นเพียง 380,000 ปีหลังจากการกำเนิด-
ที่เกี่ยวข้อง:
วิธีที่สองทำงานในระยะทางที่ใกล้กว่า (ในชีวิตบั้นปลายของเอกภพ) โดยใช้ดวงดาวที่เต้นเป็นจังหวะที่เรียกว่า- ดาวเซเฟอิดกำลังจะตายอย่างช้าๆ และชั้นนอกของก๊าซฮีเลียมจะเติบโตและหดตัวเมื่อพวกมันดูดซับและปล่อยรังสี ทำให้พวกมันสั่นไหวเหมือนโคมไฟสัญญาณที่อยู่ห่างไกล
เมื่อเซเฟอิดสว่างขึ้น พวกมันจะเต้นช้าลง ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถวัดความสว่างภายในของดวงดาวได้ ด้วยการเปรียบเทียบความสว่างจริงของดาวฤกษ์กับความสว่างที่สังเกตได้จากโลกและใช้ซูเปอร์โนวาประเภท Ia (ซึ่งระเบิดด้วยความส่องสว่างเท่ากันทุกแห่ง) เป็นจุดยึด นักดาราศาสตร์สามารถเชื่อมโยงการอ่านค่าเซเฟอิดเป็น "บันไดระยะทางจักรวาล"เพื่อมองให้ลึกยิ่งขึ้น-
แต่นี่คือจุดเริ่มต้นของอาการปวดหัว การใช้ดาวเทียมพลังค์เพื่อวัด CMB นักจักรวาลวิทยาได้รับค่าคงที่ของฮับเบิลประมาณ 67 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก (km/s/Mpc)
ผลลัพธ์นี้ควบคู่ไปด้วยการวัดอื่น ๆ ของจักรวาลยุคแรกสอดคล้องกับคำทำนายของแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา- แต่มันขัดแย้งกันอย่างรวดเร็วจากการวัดบันไดระยะทางเซเฟอิดซึ่งเผยให้เห็นอัตราการขยายตัวที่ 73 กม./วินาที/Mpc ซึ่งเป็นค่าที่อยู่นอกช่วงข้อผิดพลาดของการวัดพลังค์มาก และเป็นข้อบ่งชี้ที่ชัดเจนว่าจักรวาลกำลังขยายตัวเร็วกว่าทฤษฎีมาก ใบอนุญาต
นักดาราศาสตร์ได้เสนอคำอธิบายหลายประการเกี่ยวกับสาเหตุของความขัดแย้ง โดยบางคนพยายามล้อเลียนภายในผลลัพธ์ ขณะเดียวกัน คนอื่นๆ ก็กระชับความตึงเครียดต่อไปด้วยการวัดบันไดระยะทาง
เพื่อตรวจสอบความตึงเครียดเพิ่มเติม ทีมงานที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาครั้งใหม่ได้ใช้บันไดที่จัดทำขึ้นพร้อมข้อมูลนำมาจากเครื่องมือสเปกโทรสโกปีพลังงานมืด (DESI) ซึ่งระบุตำแหน่งรายเดือนของกาแลคซีนับล้านเพื่อศึกษาว่าจักรวาลขยายตัวจนถึงปัจจุบันอย่างไร
ในขณะที่ข้อมูล DESI ดั้งเดิมให้ผลลัพธ์ที่น่าหนักใจในทำนองเดียวกันสำหรับแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา ซึ่งมีค่าคงที่ของฮับเบิลที่ 76.05 กม./วินาที/Mpc ซึ่งอยู่นอกช่วงข้อผิดพลาดของการวัดพลังค์ด้วยซ้ำ ความไม่แน่นอนเกี่ยวกับระยะทางจนถึงขั้นแรกของบันได ที่กระจุกดาราจักรโคมาที่อยู่ใกล้เคียงทำให้การค้นพบนี้ขุ่นมัว
"การทำงานร่วมกันของ DESI เป็นส่วนที่ยากมาก บันไดของพวกเขาพลาดขั้นแรกไปแล้ว" Scolnic กล่าว “ฉันรู้วิธีหามันมา และรู้ว่านั่นจะทำให้เราวัดค่าคงที่ฮับเบิลได้แม่นยำที่สุดครั้งหนึ่งที่เราจะหาได้ ดังนั้น เมื่อรายงานของพวกเขาออกมา ฉันจึงทิ้งทุกสิ่งทุกอย่างและทำงานอย่างไม่หยุดยั้ง”
เพื่อยืนยันการประมาณการ DESI สคอลนิกและทีมงานของเขาได้ศึกษาซูเปอร์โนวาประเภท Ia ที่แตกต่างกัน 12 ดวงที่กระจายอยู่ทั่วกระจุกโคมา พวกเขาพบว่ากระจุกดาวอยู่ห่างจากโลกประมาณ 320 ล้านปีแสง ซึ่งเป็นค่าประมาณที่ตกลงสู่พื้นโลกในช่วงกลางของการวัดครั้งก่อนๆ ที่เกิดขึ้นในครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา
เมื่อขั้นแรกได้รับการแก้ไขอย่างมั่นคงมากขึ้น บันไดระยะทางที่ได้รับการปรับปรุงจึงให้ผลลัพธ์กลับมาที่ 76.5 กม./วินาที/Mpc ซึ่งยืนยันความตึงเครียดและศักยภาพของมันที่จะยกเลิกแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา แต่สิ่งที่สามารถแทนที่หรือแก้ไขทฤษฎีอายุ 40 ปีนั้นยังไม่มีความชัดเจน
“เราอยู่ในจุดที่เรากำลังกดดันอย่างหนักกับรุ่นที่เราใช้มาเป็นเวลาสองทศวรรษครึ่ง และเราพบว่าสิ่งต่างๆ ไม่เข้ากัน” Scolnic กล่าว “นี่อาจเป็นการเปลี่ยนวิธีคิดของเราเกี่ยวกับจักรวาล และมันก็น่าตื่นเต้น! ยังมีเรื่องประหลาดใจหลงเหลืออยู่ในจักรวาลวิทยา และใครจะรู้ว่าการค้นพบอะไรจะเกิดขึ้นต่อไป”
