ยุคใหม่ของจักรวาลวิทยาที่แม่นยำ

ยุคใหม่ของจักรวาลวิทยาที่แม่นยำ

อ้างว่าการวัดของพวกเขามีความแม่นยำถึง 10% และเสริมว่า “หลังจากหลายปีที่ผ่านมา ในที่สุดเราก็เข้าสู่ยุคแห่งความแม่นยำ จักรวาลวิทยา”. คำกล่าวดังกล่าวอาจทำให้ผู้ที่ไม่ใช่นักดาราศาสตร์เลิกคิ้วอย่างสมเหตุสมผล อย่างไรก็ตาม การวัดค่าอะไรก็ตามที่เป็นพื้นฐานให้มีความแม่นยำถึง 10% แทบจะดูไม่คุ้มค่าเลย ยิ่งไปกว่านั้น คนอื่น ๆ หลายคนอ้างว่าเคยวัดค่าคงที่ของฮับเบิลด้วยความแม่นยำนี้มาก่อน 

มีอะไรใหม่บ้าง

ผลลัพธ์ของ เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่มีการมองโลกในแง่ดีเพิ่มมากขึ้นในแวดวงจักรวาลวิทยาว่าชุดของตัวเลขที่เป็นที่ต้องการมายาวนานซึ่งกำหนดรูปแบบและอายุของเอกภพจะถูกตอกย้ำในไม่ช้า นัยสำหรับดาราศาสตร์กระแสหลักจะลึกซึ้ง ความสำคัญของค่าคงที่ฮับเบิลไม่ได้อยู่ที่การกำหนด

ขนาดทางกายภาพของเอกภพเท่านั้น แต่ยังอยู่ที่การจำกัดอายุของมันด้วย แต่การได้รับคำตอบจากการวัดค่าคงที่ของฮับเบิลที่สอดคล้องกับการวัดเวลาโดยตรงของดาวฤกษ์และนิวเคลียสของอะตอมนั้นเป็นเรื่องยากมากในอดีต โดยปกติค่าคงที่ของฮับเบิลจะวัดโดยการเปรียบเทียบระยะทางทางกายภาพ

ของกาแลคซีกับความเร็วที่พวกมันถอยร่น การวัดดั้งเดิม ชี้ให้เห็นว่าเอกภพกำลังขยายตัวที่ 550 km s -1สำหรับระยะทางแต่ละเมกะพาร์เซก (3.26 ล้านปีแสง) ที่เดินทาง เมื่อรวมกับการประมาณความโค้งของอวกาศตามจำนวนกาแลคซีจางๆ ที่เขานับได้ การวัดของเขาบอกเป็นนัยว่าเอกภพมีอายุน้อยกว่าหิน

ของโลก สิ่งนี้ทำให้ฮับเบิลสงสัยในการตีความของเขาที่ว่าเอกภพกำลังขยายตัว รุ่นต่อมาของความขัดแย้งในยุคนี้มีส่วนทำให้ และคนอื่นๆ เสนอแบบจำลองสภาวะคงตัว ซึ่งเป็นทางเลือกแทนทฤษฎีบิกแบงที่เอกภพมีความสม่ำเสมอในอวกาศและเวลา ความเร็วที่กาแลคซีกำลังถอยหลัง

สามารถกำหนดได้ด้วยความแม่นยำสูงจากแสงที่พวกมันเปล่งออกมา ซึ่งจะ “เปลี่ยนสีแดง” เป็นความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นในการเดินทางมายังโลก ความท้าทายอยู่ที่การวัดระยะทางสัมบูรณ์ของดาราจักร Freedman และเพื่อนร่วมงานใช้เทคนิคที่คล้ายกับที่ใช้โดยฮับเบิลในปี 1923 

เพื่อวัด

ระยะทางไปยังดาราจักรกังหันแอนดรอเมดา วิธีการนี้อาศัยดาวฤกษ์ที่เต้นเป็นจังหวะชนิดพิเศษที่เรียกว่าตัวแปรเซเฟอิด ซึ่งจะสว่างและสลัวตามช่วงเวลาที่สัมพันธ์กับความส่องสว่าง “แท่งเทียนมาตรฐาน” เหล่านี้ให้การวัดระยะทางที่แม่นยำและเชื่อถือได้มาก ฟรีดแมนและเพื่อนร่วมงานใช้กล้องโทรทรรศน์

อวกาศฮับเบิล (HST) เพื่อวัดระยะเวลาของดาวเซเฟิดเกือบ 800 ดวงในกาแล็กซี 18 แห่งซึ่งอยู่ห่างออกไป 65 ล้านปีแสง (ในทางตรงกันข้าม, HST มีข้อได้เปรียบที่สำคัญสองประการเหนือเครื่องมือภาคพื้นดิน ต้องขอบคุณความละเอียดเชิงมุมขั้นสูงสุด ตัวแปรเซเฟอิดสามารถแยกได้อย่างน่าเชื่อถือ

จากดาวดวงอื่นในบริเวณที่หนาแน่นของดาราจักรใกล้เคียง ทำให้ได้การวัดโฟโตเมตริกที่แม่นยำกว่ามาก ประการที่สอง เนื่องจากในอวกาศไม่เคยมีเมฆครึ้ม ช่วงเวลาที่สำคัญทั้งหมดของตัวแปรเซเฟอิดจึงสามารถวัดได้ด้วยการสังเกตที่น้อยลงและมีเวลาเพียงพอ เมื่อทีมมั่นใจว่าสามารถวัดระยะทางไปยัง

ตัวแปรเซเฟอิดในดาราจักรชนิดก้นหอยใกล้เคียงได้อย่างแม่นยำ พวกเขาก็สามารถปรับเทียบความสัมพันธ์ที่เชื่อมโยงการเคลื่อนที่แบบหมุนและความสว่างของดาราจักรชนิดก้นหอยที่อยู่ไกลออกไปได้ ด้วยวิธีนี้ ทีมงานได้ขยายขอบเขตของการสังเกตที่ HST มองเห็นได้ไปยังระยะทางที่ไกลกว่าตัวแปร 

ทีมงานโครงการหลักรักษาเวลา 420 ชั่วโมงในการสังเกต HST เป็นเวลากว่า 8 ปี และผลลัพธ์ที่ได้คือความสำเร็จอย่างมากในทุกด้าน ความก้าวหน้าที่สำคัญในการศึกษาโครงการหลักคือการรักษาข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบอย่างละเอียดถี่ถ้วน ทีมงานใช้วิธีการต่างๆ มากมายในการตรวจสอบค่าสุดท้าย

โดยอิสระ 

แต่การบรรจบกันนี้อาจเป็นปรากฏการณ์ชั่วคราวได้มากน้อยเพียงใด? ตามเวลาที่กำหนด และเพื่อนร่วมงานสามารถพิจารณามูลค่าที่ต่ำกว่าซึ่งสอดคล้องกับจักรวาลที่เก่ากว่าตามที่  โต้แย้งได้หรือไม่? และเราควรจะประทับใจกับคำกล่าวอ้างในเรื่อง “จักรวาลวิทยาที่มีความแม่นยำ” 

เนื่องจากนี่แทบจะไม่ใช่ครั้งแรกที่มีการอ้างถึงค่าคงที่ถึง 10%? อันที่จริง อ้างถึงข้อผิดพลาด 10% จากมูลค่าปี 1975 ของเขา และตอนนี้อ้างว่ามีความแม่นยำ 3% ในขณะที่คู่แข่งใช้เทคนิคที่คล้ายกัน ความก้าวหน้าไปสู่ข้อตกลงที่ระดับ 1% จะเป็นไปอย่างช้าๆ อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ 

เราจะไม่ตื่นขึ้นมาในวันหนึ่งและพบกับการยอมรับจากทั่วโลกในคุณค่าเฉพาะใด ๆ ในระยะยาว เทคนิคอื่นๆ ที่ใช้การวัดความผันผวนของพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิกจากดาวเทียมอาจมีแนวโน้มที่ดีกว่า ค่าคงที่ของฮับเบิลเป็นเพียงตัวเลขหนึ่งในหลายๆ ตัวเลขที่นักดาราศาสตร์ต้องใช้ในการกำหนดรูปแบบ

และประวัติของเอกภพ อื่น ๆ รวมถึงอัตราที่เอกภพกำลังชะลอตัว ซึ่งสามารถประมาณได้โดยการติดตามความสัมพันธ์ของระยะทาง-เรดชิฟต์กับระยะทางไกลและช่วงเวลาแรกเริ่ม ตัวอย่างเช่น การใช้ซุปเปอร์โนวา อีกประการหนึ่งคือความโค้งโดยรวมของอวกาศ ซึ่งประมาณได้ดีที่สุดจากมาตราส่วนเชิงมุม

ของคุณลักษณะที่เห็นในพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล แต่มีเรื่องที่น่าสนใจและอาจผิดเพี้ยนไปจากเรื่องราว ในเวลาที่นักดาราศาสตร์มีความก้าวหน้าอย่างมากในการวัดค่าคงที่ของฮับเบิล และเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีในการวัดการเปลี่ยนแปลงของอัตราการขยายตัวเมื่อเวลาผ่านไป 

ขณะนี้มีหลักฐานเพิ่มมากขึ้นว่าเอกภพกำลังเร่งขึ้น ไม่ใช่ลดความเร็วลงอย่างที่เคยคิดกัน หากสิ่งนี้ได้รับการยืนยัน อีกหนึ่งเป้าหมายสำหรับนักดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์ก็คือการวัดค่าคงที่ที่เรียกว่าค่าคงที่ของจักรวาล ซึ่งคิดว่าเป็น “ความหนาแน่นของพลังงานสุญญากาศ” ที่มีส่วนรับผิดชอบต่อความเร่ง

credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100