เซอร์ไพร์ส! อัตราการขยายตัวของเอกภพอาจแตกต่างกันไปในแต่ละสถานที่

Send

กระจุกกาแลคซีทั้งสี่นี้อยู่ในกลุ่มคนนับร้อยที่ถูกสำรวจในการสำรวจขนาดใหญ่เพื่อทดสอบว่าเอกภพนั้นเหมือนกันในทุกทิศทุกทางในเกล็ดขนาดใหญ่หรือไม่ ผลการศึกษาชี้ให้เห็นแนวคิดของจักรวาล "ไอโซโทรปิก" ที่อาจไม่เหมาะสมทั้งหมด

(ภาพ: © NASA / CXC / Univ. จาก Bonn / K. Migkas et al.)

จักรวาลอาจไม่เหมือนกันในทุกทิศทางหลังจากทั้งหมด

อัตราการขยายตัวของ จักรวาล ดูเหมือนจะแตกต่างกันไปในแต่ละสถานที่รายงานการศึกษาใหม่ การค้นพบนี้หากได้รับการยืนยันจะบังคับให้นักดาราศาสตร์ประเมินว่าพวกเขาเข้าใจจักรวาลได้ดีเพียงใด

"หนึ่งในเสาหลักแห่งจักรวาลวิทยา - การศึกษาประวัติศาสตร์และชะตากรรมของจักรวาลทั้งหมด - คือจักรวาลคือ 'isotropic' ซึ่งมีความหมายเหมือนกันในทุกทิศทาง" ผู้เขียนนำการศึกษา Konstantinos Migkas จากมหาวิทยาลัยบอนน์ในเยอรมนี , กล่าวในการแถลง. "งานของเราแสดงให้เห็นว่าอาจมีรอยร้าวในเสานั้น"

จักรวาลได้มีการขยายตัวอย่างต่อเนื่องมานานกว่า 13.8 พันล้านปีนับ แต่นั้นมา บิ๊กแบง - และในอัตราเร่งขอบคุณพลังลึกลับที่เรียกว่าพลังงานมืด สมการที่อิงตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein แนะนำว่าการขยายตัวนี้เป็นแบบไอโซโทรปิกบนเกล็ดอวกาศขนาดใหญ่ Migkas เขียนเมื่อวันอังคาร (7 เมษายน) ใน โพสต์บล็อก เกี่ยวกับการศึกษาใหม่

ข้อสังเกตของ ไมโครเวฟพื้นหลัง (CMB) การแผ่กระจายของเอกภพที่เหลืออยู่จากบิกแบงสนับสนุนแนวคิดนี้เขากล่าวเสริมว่า: "CMB ดูเหมือนว่าจะเป็นไอโซโทรปิกและนักจักรวาลวิทยาคาดการณ์คุณสมบัตินี้ของเอกภพยุคแรกจนถึงยุคปัจจุบันของเราเกือบ 14 พันล้านปี ต่อมา."

แต่มันก็ไม่มีความชัดเจนว่าการอนุมานนี้ถูกต้องหรือไม่เขาเน้นด้วยการสังเกตว่า พลังงานมืด เป็นปัจจัยสำคัญในวิวัฒนาการของจักรวาลในช่วง 4 พันล้านปีที่ผ่านมา "ธรรมชาติที่น่าประหลาดใจของพลังงานมืดยังไม่ได้อนุญาตให้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เข้าใจได้อย่างถูกต้อง" มิกกาสเขียน "ดังนั้นการสมมติว่ามันเป็นไอโซโทรปิกแทบจะเป็นก้าวกระโดดของความเชื่อไปแล้วในตอนนี้สิ่งนี้ชี้ให้เห็นถึงความจำเป็นเร่งด่วนในการตรวจสอบว่าเอกภพในปัจจุบันเป็นแบบไอโซโทรปิกหรือไม่"

การศึกษาใหม่รายงานผลการสอบสวนดังกล่าว Migkas และเพื่อนร่วมงานของเขาศึกษา 842 กระจุกกาแลคซีโครงสร้างที่ถูกผูกไว้ด้วยแรงโน้มถ่วงที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาลโดยใช้ข้อมูลที่รวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสามแห่ง ได้แก่ หอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ของนาซ่า, XMM- นิวตันของยุโรปและดาวเทียมขั้นสูงสำหรับจักรวาลวิทยาและฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ภารกิจที่สิ้นสุดในปี 2544

นักวิจัยได้กำหนดอุณหภูมิของแต่ละกลุ่มโดยการวิเคราะห์การปล่อยรังสีเอกซ์จากแหล่งก๊าซร้อนขนาดใหญ่ภายในนั้น พวกเขาใช้ข้อมูลอุณหภูมินี้เพื่อประเมินความส่องสว่างของเอ็กซ์เรย์โดยธรรมชาติของแต่ละคลัสเตอร์โดยไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงตัวแปรทางดาราศาสตร์เช่นอัตราการขยายตัวของเอกภพ

จากนั้นนักวิจัยได้คำนวณความส่องสว่างของเอ็กซ์เรย์สำหรับแต่ละกลุ่มในวิธีที่ต่างกันซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องการความรู้เกี่ยวกับการขยายตัวของเอกภพ การทำเช่นนี้เผยให้เห็นอัตราการขยายตัวที่ชัดเจนทั่วทั้งท้องฟ้า - และอัตราเหล่านี้ไม่ตรงกับทุกที่

เราจัดการระบุภูมิภาคที่ดูเหมือนว่าจะขยายตัวช้ากว่าส่วนที่เหลือของจักรวาลและอีกส่วนหนึ่งที่ดูเหมือนจะขยายตัวเร็วขึ้น! Migkas เขียนในโพสต์บล็อก "น่าสนใจผลลัพธ์ของเราเห็นด้วยกับหลาย ๆ การศึกษาก่อนหน้า ที่ใช้วิธีการอื่นด้วยความแตกต่างที่เราระบุว่า 'anisotropy' บนท้องฟ้าด้วยความมั่นใจที่สูงกว่ามากและใช้วัตถุที่ปกคลุมท้องฟ้าทั้งใบอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น "

เป็นไปได้ว่าผลลัพธ์นี้มีคำอธิบายที่ค่อนข้างธรรมดา ยกตัวอย่างเช่นบางทีกาแลคซีกระจุกในพื้นที่ที่ผิดปกตินั้นถูกดึงอย่างแรงโน้มถ่วงจากกระจุกดาวอื่นทำให้ภาพมายาของอัตราการขยายตัวแตกต่างกัน

ผลกระทบดังกล่าวมีให้เห็นในระดับอวกาศที่เล็กกว่าในจักรวาลนักวิจัยกล่าว แต่การศึกษาใหม่นั้นก่อให้เกิดกลุ่มของแสงมากถึง 5 พันล้านปีแสงและมันก็ไม่มีความชัดเจนว่าแรงดึงโน้มถ่วงอาจครอบงำกองกำลังขยายตัวในระยะทางที่กว้างใหญ่เช่นนี้ได้หรือไม่

หากความแตกต่างของอัตราการขยายตัวที่สังเกตเห็นเป็นจริงพวกเขาสามารถเปิดเผยรายละเอียดใหม่ที่น่าสนใจเกี่ยวกับการทำงานของจักรวาล ตัวอย่างเช่นพลังงานมืดอาจแตกต่างกันไปในแต่ละสถานที่ทั่วทั้งจักรวาล

“ น่าประหลาดใจหากพบว่าพลังงานมืดมีจุดแข็งที่แตกต่างกันในส่วนต่าง ๆ ของเอกภพ” โทมัสรีพริชผู้เขียนร่วมศึกษาของมหาวิทยาลัยบอนน์กล่าวในแถลงการณ์เดียวกัน "อย่างไรก็ตามหลักฐานจำนวนมากจะต้องออกกฎคำอธิบายอื่น ๆ และทำให้กรณีที่น่าเชื่อถือ"

การศึกษาใหม่ปรากฏในวารสารดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฉบับเดือนเมษายน 2563 คุณสามารถอ่านได้ฟรีที่ไซต์ preprint ออนไลน์ arXiv.org.