กล้องโทรทรรศน์ดับ 30 ทฤษฎีจักรวาลวิทยา

กล้องโทรทรรศน์ Atacama Cosmology Telescope (ACT) ในชิลี ใช้เวลาเกือบสองทศวรรษในการศึกษาว่าจักรวาลเริ่มต้นอย่างไร สร้างจากอะไร และพัฒนาเป็นสถานะปัจจุบันได้อย่างไร หอดูดาวถูก ปลดประจำการ ในปี 2022 แต่ข้อมูลชุดสุดท้ายยังคงส่งคลื่นกระแทกไปทั่วชุมชนจักรวาลวิทยา

การศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) ใช้ข้อมูลนี้เพื่อทดสอบแบบจำลอง “ขยาย” ประมาณ 30 แบบของการวิวัฒนาการของจักรวาล ซึ่งเป็นทางเลือกอื่นนอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา ทางเลือกเหล่านี้พยายามอธิบายปรากฏการณ์ทางจักรวาลวิทยาบางอย่างที่แบบจำลองมาตรฐานไม่สามารถทำได้ เช่น ความตึงเครียดของฮับเบิล (Hubble tension) ซึ่งเป็นความคลาดเคลื่อนระหว่างการวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพที่แตกต่างกัน

นักวิจัยตัดแบบจำลองขยายทั้งหมดที่พวกเขาทดสอบ ควบคู่ไปกับการตีพิมพ์ในวารสาร JCAP อีก ฉบับ ที่ใช้ข้อมูลสุดท้ายของ ACT เพื่อยืนยันความตึงเครียดของฮับเบิล ผลการค้นพบทำให้ความลึกลับทางจักรวาลวิทยาลึกซึ้งยิ่งขึ้น ทำให้ผู้เชี่ยวชาญมีคำถามมากยิ่งขึ้นเกี่ยวกับสิ่งที่ขับเคลื่อนการขยายตัวของจักรวาล

Erminia Calabrese นักจักรวาลวิทยาจากมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์และผู้ร่วมเขียนการศึกษาที่ทดสอบแบบจำลองเพิ่มเติมกล่าวใน แถลงการณ์ ว่า “เราประเมินพวกเขาอย่างอิสระอย่างสมบูรณ์ เราไม่ได้พยายามที่จะล้มล้างพวกเขา เพียงแต่ศึกษาพวกเขา และผลลัพธ์ก็ชัดเจน: การสังเกตการณ์ใหม่ในระดับใหม่และการโพลาไรเซชันได้ลบขอบเขตสำหรับการออกกำลังกายประเภทนี้ออกไปแทบทั้งหมด มันทำให้ ‘สนามเด็กเล่น’ ทางทฤษฎีแคบลงเล็กน้อย”

มีสองวิธีหลักในการวัดอัตราการขยายตัวของจักรวาล หรือที่เรียกว่าค่าคงที่ฮับเบิล วิธีหนึ่งเกี่ยวข้องกับการดูรังสีที่เหลือจากบิกแบง (พื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล) และอีกวิธีหนึ่งคือการดูกาแลคซีและซูเปอร์โนวาในจักรวาลท้องถิ่น

ตามแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา ทั้งสองวิธีควรให้ค่าเดียวกัน ปัญหาคือพวกเขาไม่ได้ทำ นี่คือสาระสำคัญของความตึงเครียดของฮับเบิล ทีนี้เรามาพูดถึงผลกระทบของ กล้องโทรทรรศน์ดับ 30 ทฤษฎีจักรวาลวิทยา เรื่องนี้กันต่อ

นักวิจัยใช้เวลาหลายปีในการพยายามอธิบายความคลาดเคลื่อนนี้ และพวกเขาได้คิดค้น สมมติฐานที่น่าสนใจมากมาย คนอื่น ๆ ได้ พบ หลักฐานที่บ่งชี้ว่าความตึงเครียดของฮับเบิลอาจไม่มีอยู่จริง ข้อมูล ACT ล่าสุดสนับสนุนกรณีสำหรับปริศนาจักรวาลวิทยานี้ แต่ไม่ได้นำพาผู้เชี่ยวชาญเข้าใกล้การแก้ไขปัญหา

แล้ว “เรื่องใหญ่คืออะไร” คุณถาม อาจเป็นเพราะการยืนยันความตึงเครียดของฮับเบิลด้วยการสังเกตการณ์ของ ACT หมายความว่าเราค่อนข้างมั่นใจว่าปัญหานี้เป็นเรื่องจริง นอกจากนี้ ข้อมูลจาก กล้องโทรทรรศน์ดับ 30 ทฤษฎีจักรวาลวิทยา ยังช่วยให้เราเข้าใจเรื่องนี้ได้มากขึ้น

กล้องโทรทรรศน์วัดพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลด้วยความแม่นยำที่ไม่เคยมีมาก่อน สร้างแผนที่โพลาไรเซชันที่เติมเต็มแผนที่อุณหภูมิที่ สร้าง โดยยานอวกาศ Planck ของ European Space Agency เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว แผนที่ ACT – ตีพิมพ์ ในการศึกษา JCAP ครั้งที่สาม – มีความละเอียดสูงกว่า Planck มาก ส่วนใหญ่เป็นเพราะกระจกหลักของ ACT มีขนาดใหญ่กว่า Planck มาก โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20 ฟุต (6 เมตร)

Calabrese กล่าวว่า “เมื่อเราเปรียบเทียบ [แผนที่] มันเหมือนกับการทำความสะอาดแว่นตาของคุณ” ดังนั้นข้อมูล ACT จึงเติมเต็มช่องว่างหลายแห่งในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับ CMB

Colin Hill นักจักรวาลวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบียและผู้ร่วมเขียนงานวิจัยที่ใช้ข้อมูล ACT เพื่อยืนยันความตึงเครียดของฮับเบิลกล่าวในแถลงการณ์ว่า “ผลลัพธ์ใหม่ของเราแสดงให้เห็นว่าค่าคงที่ฮับเบิลที่อนุมานจากข้อมูล ACT CMB สอดคล้องกับข้อมูลจาก Planck ไม่เพียงแต่จากข้อมูลอุณหภูมิเท่านั้น แต่ยังมาจากโพลาไรเซชันด้วย ทำให้ความคลาดเคลื่อนของฮับเบิลมีความแข็งแกร่งยิ่งขึ้น”

การสังเกตการณ์ของ ACT ยังช่วยให้ Calabrese และเพื่อนร่วมงานของเธอสามารถตัดแบบจำลองขยายจำนวนมากที่พยายามอธิบายความตึงเครียดของฮับเบิลออกไปได้ แม้ว่าสิ่งนี้จะจำกัดช่วงความเป็นไปได้ แต่ก็มีเส้นทางที่ชัดเจนไปข้างหน้า หากแบบจำลองเหล่านี้เป็นทางตัน ถึงเวลาที่จะหยุดไล่ตามพวกเขาและมองหาคำตอบจากที่อื่น การค้นหา กล้องโทรทรรศน์ดับ 30 ทฤษฎีจักรวาลวิทยา อาจทำให้เราพบทางออก

ผลกระทบจากกล้องโทรทรรศน์ดับ 30 ทฤษฎีจักรวาลวิทยา

อายุการใช้งานของ ACT อาจสิ้นสุดลงแล้ว แต่การเผยแพร่ข้อมูลครั้งสุดท้ายถือเป็นการเริ่มต้นใหม่สำหรับนักจักรวาลวิทยาที่ทำงานเพื่อแก้ไขความตึงเครียดของฮับเบิล ผู้เชี่ยวชาญจะยังคงใช้ข้อมูลต่อไปอีกหลายปี พยายามทำความเข้าใจจักรวาลที่กำลังขยายตัวของเราให้ดีขึ้น

ทำไมกล้องโทรทรรศน์ดับ 30 ทฤษฎีจักรวาลวิทยา จึงสำคัญ?

การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าเราจำเป็นต้องทบทวนพื้นฐานความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาล และเปิดประตูสู่ทฤษฎีใหม่ๆ ที่อาจอธิบายความลึกลับนี้ได้

ที่มา – This Telescope’s Final Data Release Just Killed 30 Cosmological Theories