The Multiverse Theory ซึ่งระบุว่าอาจมีหลายหรือแม้กระทั่งจำนวนอนันต์ของจักรวาลเป็นแนวคิดเกี่ยวกับจักรวาลและทฤษฎีฟิสิกส์ ในขณะที่คำนี้กลับไปในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ของทฤษฎีนี้เกิดขึ้นจากฟิสิกส์ควอนตัมและการศึกษาแรงจักรวาลเช่นหลุมดำเอกพจน์และปัญหาที่เกิดขึ้นจากทฤษฎีบิ๊กแบง
หนึ่งในคำถามที่เผาไหม้มากที่สุดเมื่อพูดถึงทฤษฎีนี้คือชีวิตมีอยู่หรือไม่ในหลาย ๆ จักรวาล ถ้าจริง ๆ แล้วกฎของฟิสิกส์เปลี่ยนจากจักรวาลหนึ่งไปสู่อีกจักรวาลสิ่งนี้มีความหมายต่อชีวิตอย่างไร จากการศึกษาชุดใหม่โดยทีมนักวิจัยนานาชาติเป็นไปได้ว่าชีวิตอาจเป็นเรื่องธรรมดาในลิขสิทธิ์ (ถ้ามีอยู่จริง)
การศึกษาเรื่อง“ ผลกระทบของพลังงานมืดต่อการก่อตัวกาแลคซี อนาคตของจักรวาลของเรามีไว้ทำอะไร” และ“ ประสิทธิภาพการก่อตัวกาแลคซีและคำอธิบายลิขสิทธิ์ของค่าคงที่ทางจักรวาลด้วยการจำลอง EAGLE” ที่เพิ่งปรากฏใน ประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์. การศึกษาก่อนหน้านี้นำโดย Jaime Salcido นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของมหาวิทยาลัย Durham
หลังถูกนำโดย Luke Barnes เพื่อนร่วมงานวิจัยของ John Templeton ที่มหาวิทยาลัยซิดนีย์ สถาบันดาราศาสตร์แห่งซิดนีย์ ทั้งสองทีมรวมสมาชิกจากศูนย์ระหว่างประเทศเพื่อการวิจัยทางดาราศาสตร์วิทยุของมหาวิทยาลัยเวสเทิร์นออสเตรเลียสถาบันวิจัยดาราศาสตร์ฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัย Liverpool John Moores และหอดูดาวไลเดนของมหาวิทยาลัยไลเดน
ทีมวิจัยพยายามค้นหาว่าการขยายตัวของเอกภพอย่างรวดเร็วจะมีผลต่ออัตราการก่อตัวของดาวและกาแลคซีในจักรวาลของเราอย่างไร อัตราเร่งของการขยายตัวซึ่งเป็นส่วนสำคัญของรูปแบบจักรวาลแลมบ์ดา - เย็น (แลมบ์ดา - CDM) เกิดขึ้นจากปัญหาที่เกิดจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein
อันเป็นผลมาจากสมการสนามของไอน์สไตน์นักฟิสิกส์เข้าใจว่าจักรวาลน่าจะอยู่ในสภาวะขยายตัวหรือหดตัวตั้งแต่บิ๊กแบง ในปีพ. ศ. 2462 ไอน์สไตน์ตอบโดยเสนอ "ค่าคงที่จักรวาล" (แสดงโดยแลมบ์ดา) ซึ่งเป็นพลังที่ "ยับยั้ง" ผลกระทบของแรงโน้มถ่วงและทำให้มั่นใจว่าจักรวาลนั้นนิ่งและไม่เปลี่ยนแปลง
หลังจากนั้นไม่นานไอน์สไตน์จึงถอนข้อเสนอนี้เมื่อเอ็ดวินฮับเบิลเปิดเผย (ขึ้นอยู่กับการตรวจวัดของกาแลคซีอื่นในกาแลกซี Redshift) ว่าเอกภพนั้นอยู่ในสภาพขยายตัว เห็นได้ชัดว่า Einstein ไปไกลเท่าที่จะประกาศค่าคงที่จักรวาล "ความผิดพลาดครั้งใหญ่ที่สุด" ในอาชีพของเขาเป็นผล อย่างไรก็ตามการวิจัยเกี่ยวกับการขยายตัวทางดาราศาสตร์ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ทำให้ทฤษฎีของเขาถูกประเมินใหม่
ในระยะสั้นการศึกษาอย่างต่อเนื่องของจักรวาลขนาดใหญ่เปิดเผยว่าในช่วง 5 พันล้านปีที่ผ่านมาการขยายตัวของจักรวาลได้เร่งขึ้น เช่นนี้นักดาราศาสตร์เริ่มตั้งสมมติฐานการมีอยู่ของพลังลึกลับล่องหนที่กำลังเร่งความเร็วนี้ รู้จักกันในนาม "พลังงานมืด" พลังนี้เรียกอีกอย่างหนึ่งว่าค่าคงที่จักรวาล (CC) เนื่องจากมันมีหน้าที่รับผิดชอบในการตอบโต้ผลกระทบของแรงโน้มถ่วง
ตั้งแต่เวลานั้นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และจักรวาลวิทยาได้พยายามทำความเข้าใจว่าพลังงานมืดสามารถทำให้เกิดวิวัฒนาการของจักรวาลได้อย่างไร นี่เป็นปัญหาเนื่องจากแบบจำลองทางดาราศาสตร์ปัจจุบันของเราทำนายว่าจะต้องมีพลังงานมืดในเอกภพของเรามากกว่าที่เคยสังเกต อย่างไรก็ตามการบัญชีสำหรับพลังงานมืดจำนวนมากจะทำให้เกิดการขยายตัวอย่างรวดเร็วซึ่งมันจะเจือจางสสารก่อนดาวฤกษ์ดาวเคราะห์หรือสิ่งมีชีวิตใด ๆ
สำหรับการศึกษาครั้งแรก Salcido และทีมจึงพยายามหาว่าการมีพลังงานมืดมากขึ้นสามารถส่งผลต่ออัตราการก่อตัวดาวในจักรวาลของเราได้อย่างไร ในการทำเช่นนี้พวกเขาได้จำลองสถานการณ์อุทกพลศาสตร์โดยใช้โครงการ EAGLE (วิวัฒนาการและการชุมนุมของ GaLaxies และสภาพแวดล้อมของพวกเขา) - หนึ่งในการจำลองที่สมจริงที่สุดของจักรวาลที่สำรวจ
การใช้แบบจำลองเหล่านี้ทีมพิจารณาถึงผลกระทบที่ Dark Energy (ตามค่าที่สังเกต) จะมีต่อการก่อตัวดาวฤกษ์ในช่วง 13.8 พันล้านปีที่ผ่านมาและอีก 13.8 พันล้านปีในอนาคต จากนี้ทีมพัฒนาแบบจำลองการวิเคราะห์อย่างง่าย ๆ ที่ระบุว่า Dark Energy - แม้จะมีความแตกต่างในอัตราการขยายตัวของจักรวาล - จะมีผลกระทบเล็กน้อยต่อการก่อตัวดาวในจักรวาล
พวกเขาแสดงให้เห็นว่าผลกระทบของแลมบ์ดามีความสำคัญเมื่อจักรวาลผลิตมวลดาวฤกษ์เกือบทั้งหมดแล้วเท่านั้นและทำให้เกิดความหนาแน่นรวมของการก่อตัวดาวฤกษ์เพียง 15% เท่านั้น ดังที่ Salcido อธิบายในแถลงข่าวของมหาวิทยาลัยเดอแรม:
“ สำหรับนักฟิสิกส์หลายคนพลังงานมืดที่ไม่ได้อธิบาย แต่ดูเหมือนพิเศษในจักรวาลของเราเป็นปริศนาที่น่าหงุดหงิด การจำลองของเราแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าจะมีพลังงานมืดมากขึ้นหรือแม้แต่น้อยมากในจักรวาลมันก็จะมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการก่อตัวดาวฤกษ์และดาวเคราะห์การเพิ่มความคาดหวังว่าชีวิตจะมีอยู่ทั่วทั้งจักรวาล”
สำหรับการศึกษาครั้งที่สองทีมใช้แบบจำลองเดียวกันจากความร่วมมือ EAGLE เพื่อตรวจสอบผลขององศา CC ที่แตกต่างกันต่อการก่อตัวของกาแลคซีและดวงดาว ประกอบด้วยการจำลองจักรวาลที่มีค่าแลมบ์ดาตั้งแต่ 0 ถึง 300 เท่าของมูลค่าปัจจุบันที่สังเกตได้ในจักรวาลของเรา
อย่างไรก็ตามเนื่องจากอัตราการก่อตัวของดาวฤกษ์สูงถึง 3.5 พันล้านปีก่อนการขยายตัวเร่งด่วน (ประมาณ 8.5 พันล้านปีก่อนและ 5.3 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง) การเพิ่มขึ้นของ CC จึงมีผลเพียงเล็กน้อยต่ออัตรา ของการก่อตัวดาว
เมื่อนำมารวมกันการจำลองเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าในลิขสิทธิ์ซึ่งกฎของฟิสิกส์อาจแตกต่างกันอย่างกว้างขวางผลกระทบของการขยายตัวที่เร่งขึ้นของพลังงานมืดของจักรวาลจะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออัตราการก่อตัวดาวฤกษ์หรือกาแลคซี ในทางกลับกันสิ่งนี้บ่งชี้ว่าจักรวาลอื่น ๆ ในลิขสิทธิ์นั้นน่าจะเป็นที่อยู่อาศัยของเราอย่างน้อยก็ในทางทฤษฎี ดังที่ดร. บาร์นส์อธิบาย:
“ ก่อนหน้านี้ลิขสิทธิ์คิดว่าจะอธิบายค่าที่สังเกตได้ของพลังงานมืดเป็นลอตเตอรี - เรามีตั๋วนำโชคและอาศัยอยู่ในจักรวาลที่ก่อตัวเป็นกาแลคซีที่สวยงามซึ่งอนุญาตชีวิตตามที่เรารู้ งานของเราแสดงให้เห็นว่าตั๋วของเราดูจะโชคดีไปหน่อย มันพิเศษกว่าที่จำเป็นสำหรับชีวิต นี่เป็นปัญหาสำหรับลิขสิทธิ์ ปริศนายังคงอยู่”
อย่างไรก็ตามการศึกษาของทีมยังสงสัยในความสามารถของทฤษฎีลิขสิทธิ์ในการอธิบายค่าที่สังเกตได้ของพลังงานมืดในจักรวาลของเรา จากการวิจัยของพวกเขาหากเราอาศัยอยู่ในลิขสิทธิ์เราจะสังเกตพลังงานมืดมากกว่าที่เราเป็นอยู่ 50 เท่า แม้ว่าผลลัพธ์ของพวกเขาจะไม่ตัดทอนความเป็นไปได้ของลิขสิทธิ์ แต่พลังงานมืดจำนวนเล็กน้อยที่เราสังเกตพบจะอธิบายได้ดีขึ้นจากการมีกฎของธรรมชาติที่ยังไม่ถูกค้นพบ
ในฐานะศาสตราจารย์ริชาร์ดโบเวอร์สมาชิกของสถาบันจักรวาลวิทยาด้านคอมพิวเตอร์ของมหาวิทยาลัยเดอร์แฮมและผู้ร่วมเขียนลงบนกระดาษอธิบาย:
“ การก่อตัวของดาวฤกษ์ในเอกภพเป็นการต่อสู้ระหว่างแรงดึงดูดของโลกและแรงผลักของพลังงานมืด เราพบในการจำลองของเราว่าจักรวาลที่มีพลังงานมืดมากเกินกว่าที่เราจะสามารถก่อตัวดาวฤกษ์ได้อย่างมีความสุข แล้วทำไมพลังงานมืดถึงมีน้อยในจักรวาลของเรา ฉันคิดว่าเราควรมองหากฎแห่งฟิสิกส์ใหม่เพื่ออธิบายคุณสมบัติที่แปลกประหลาดของจักรวาลของเราและทฤษฎี Multiverse นั้นทำเพื่อช่วยนักฟิสิกส์ให้รู้สึกไม่สบาย”
การศึกษาเหล่านี้เป็นไปตามกำหนดเวลาเนื่องจากพวกเขามาจากทฤษฎีขั้นสุดท้ายของสตีเฟ่นฮอว์คิงซึ่งทำให้เกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับการมีอยู่ของลิขสิทธิ์และเสนอจักรวาลที่มีขอบเขตและราบรื่นแทน โดยพื้นฐานแล้วการศึกษาทั้งสามระบุว่าการถกเถียงกันว่าเราอาศัยอยู่ในลิขสิทธิ์หรือไม่และบทบาทของพลังงานมืดในวิวัฒนาการของจักรวาลนั้นยังห่างไกล แต่เราสามารถตั้งตารอภารกิจรุ่นต่อไปที่มอบเบาะแสที่เป็นประโยชน์ในอนาคต
เหล่านี้รวมถึง กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) กล้องโทรทรรศน์สำรวจสนามไวด์ฟิลด์ (WFIRST) และหอดูดาวแบบพื้นดินเช่น อาร์เรย์กิโลเมตร (SKA) นอกเหนือจากการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบและวัตถุในระบบสุริยะของเราภารกิจเหล่านี้จะทุ่มเทเพื่อศึกษาว่าดาวดวงแรกและกาแลกซี่เกิดขึ้นและกำหนดบทบาทของ Dark Energy อย่างไร
ยิ่งไปกว่านั้นทุกภารกิจเหล่านี้คาดว่าจะมีการรวบรวมแสงแรกของพวกเขาในช่วงปี 2020 ดังนั้นคอยติดตามเพราะข้อมูลเพิ่มเติม - ด้วยนัยยะเกี่ยวกับจักรวาลวิทยา - จะมาถึงในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า!
