กราฟนี้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างเซเฟอิด - ส่องสว่างซึ่งนักวิทยาศาสตร์ใช้ในการคำนวณขนาดอายุและอัตราการขยายตัวของจักรวาล เครดิต: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
จักรวาลของเราขยายตัวเร็วแค่ไหน? ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมามีการประมาณการและใช้การถกเถียงกันอย่างเผ็ดร้อนในเรื่องการประมาณค่าต่างๆกัน แต่ตอนนี้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ได้ทำการตรวจวัดที่แม่นยำที่สุดในค่าคงที่ฮับเบิลหรืออัตราที่เอกภพของเรายืดออกไป ผลลัพธ์? จักรวาลกำลังใหญ่ขึ้นเร็วขึ้นเล็กน้อยกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้
ค่าการกลั่นใหม่ล่าสุดสำหรับค่าคงที่ฮับเบิลคือ 74.3 บวกหรือลบ 2.1 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะไบต์
การประมาณการก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่มาจากการศึกษาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่ 74.2 บวกหรือลบ 3.6 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะไบต์ เมกะพิกเซลประมาณ 3 ล้านปีแสง
ในการสร้างการวัดใหม่นักวิทยาศาสตร์ของสปิตเซอร์มองไปที่ดาวฤกษ์ที่เรียกว่าดาวแปรแสงเซฟิดีโดยใช้ประโยชน์จากความสามารถในการสังเกตการณ์ในแสงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นยาว นอกจากนี้การค้นพบดังกล่าวถูกรวมเข้ากับข้อมูลที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้จาก Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ของ NASA เกี่ยวกับพลังงานมืด ความมุ่งมั่นใหม่ทำให้ความไม่แน่นอนลดลงถึง 3% ซึ่งเป็นการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในความแม่นยำสำหรับการตรวจวัดทางดาราศาสตร์
WMAP ได้รับการวัดพลังงานมืดที่เป็นอิสระซึ่งเป็นความคิดที่จะชนะการต่อสู้กับแรงโน้มถ่วงดึงผ้าของจักรวาลออกจากกัน การวิจัยบนพื้นฐานของความเร่งนี้ได้รวบรวมนักวิจัยรางวัลโนเบลปี 2554 ในสาขาฟิสิกส์
ค่าคงที่ฮับเบิลได้รับการตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์เอ็ดวินพีฮับเบิลซึ่งสร้างความประหลาดใจให้กับโลกในช่วงทศวรรษที่ 1920 โดยยืนยันว่าจักรวาลของเรานั้นขยายตัวมากขึ้นเนื่องจากมันขยายตัวเป็น 13.7 พันล้านปีก่อน ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 นักดาราศาสตร์ค้นพบการขยายตัวกำลังเร่งหรือเร่งความเร็วขึ้นตามกาลเวลา การกำหนดอัตราการขยายตัวเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจอายุและขนาดของจักรวาล
“ นี่เป็นปริศนาที่ยิ่งใหญ่” ผู้เขียนนำการศึกษาใหม่เวนดี้ฟรีดแมนแห่งหอสังเกตการณ์ของสถาบันคาร์เนกี้เพื่อวิทยาศาสตร์ในพาซาดีนากล่าว “ มันน่าตื่นเต้นที่เราสามารถใช้สปิตเซอร์เพื่อจัดการกับปัญหาพื้นฐานในจักรวาลวิทยา: อัตราที่แม่นยำซึ่งเอกภพกำลังขยายตัวในเวลาปัจจุบันรวมถึงการวัดปริมาณพลังงานมืดในเอกภพจากอีกมุมหนึ่ง” ฟรีแมนนำการศึกษากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่ก้าวล้ำที่ก่อนหน้านี้เคยวัดค่าคงที่ฮับเบิล
Glenn Wahlgren นักวิทยาศาสตร์ของโปรแกรมสปิตเซอร์ที่สำนักงานใหญ่องค์การนาซ่าในวอชิงตันกล่าวว่ามุมมองที่ดีขึ้นของเซเฟอิดส์ทำให้สปิตเซอร์สามารถปรับปรุงค่าวัดฮับเบิลในอดีตได้ดีขึ้น
“ ดาวที่เต้นเป็นจังหวะเหล่านี้มีความสำคัญในสิ่งที่นักดาราศาสตร์เรียกว่าบันไดระยะไกลของจักรวาล: ชุดของวัตถุที่มีระยะทางที่ทราบว่าเมื่อรวมกับความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่ออกจากเราเผยให้เห็นอัตราการขยายตัวของเอกภพ” Wahlgren
เซเฟอิดส์มีความสำคัญต่อการคำนวณเนื่องจากระยะทางจากโลกสามารถวัดได้อย่างง่ายดาย ในปี 1908 Henrietta Leavitt ค้นพบดวงดาวเหล่านี้ในอัตราที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับความสว่างที่แท้จริง
เพื่อให้เห็นว่าทำไมสิ่งนี้จึงสำคัญลองนึกภาพคนที่เดินจากคุณไปพร้อมกับถือเทียน ยิ่งเทียนเดินทางไกลเท่าไหร่มันก็ยิ่งสลัวมากขึ้นเท่านั้น ความสว่างที่ชัดเจนของมันจะเปิดเผยระยะทาง หลักการเดียวกันนี้ใช้กับเซเฟอิดส์ส, เทียนมาตรฐานในจักรวาลของเรา โดยการวัดความสว่างที่ปรากฎบนท้องฟ้าและเปรียบเทียบกับความสว่างที่รู้จักราวกับว่าอยู่ใกล้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณระยะทางจากโลก
สปิตเซอร์สำรวจเซเฟอิดส์ 10 ซีพีในกาแลคซีทางช้างเผือกของเราและ 80 ในกาแลคซีใกล้เคียงที่อยู่ใกล้เคียงเรียกว่าเมฆแมเจลแลนใหญ่ ทีมวิจัยของสปิตเซอร์สามารถตรวจวัดความสว่างที่ชัดเจนของดวงดาวได้มากขึ้นและระยะทาง ข้อมูลเหล่านี้เปิดทางให้ประมาณการใหม่และปรับปรุงอัตราการขยายตัวของเอกภพของเรา
“ เมื่อกว่าทศวรรษที่แล้วการใช้คำว่า 'ความแม่นยำ' และ 'จักรวาลวิทยา' ในประโยคเดียวกันนั้นเป็นไปไม่ได้และขนาดและอายุของเอกภพไม่เป็นที่รู้จักดีไปกว่าสองเท่า "Freedman กล่าว “ ตอนนี้เรากำลังพูดถึงความถูกต้องไม่กี่เปอร์เซ็นต์ มันค่อนข้างพิเศษ”
“ สปิตเซอร์ยังทำวิทยาศาสตร์อีกครั้งเกินกว่าที่มันถูกออกแบบมาให้ทำ” Michael Werner นักวิทยาศาสตร์โครงการที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA กล่าว เวอร์เนอร์ได้ทำงานในภารกิจตั้งแต่ระยะแรกแนวคิดมากกว่า 30 ปีที่ผ่านมา “ อย่างแรกสปิตเซอร์ทำให้เราประหลาดใจกับความสามารถในการสำรวจบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ” แวร์เนอร์กล่าว“ และตอนนี้ในปีต่อ ๆ มาของภารกิจมันกลายเป็นเครื่องมือเกี่ยวกับจักรวาลที่มีค่า”
การศึกษาปรากฏในวารสาร Astrophysical Journal
Paper on arXiv: การสอบเทียบ Mid-Infrared ของค่าคงที่ฮับเบิล
ที่มา: JPL
