จำนวนพื้นฐานที่มีผลต่อสีของแสงที่ปล่อยออกมาจากอะตอมรวมถึงปฏิกิริยาทางเคมีทั้งหมดไม่ได้เปลี่ยนไปในเวลากว่า 7 พันล้านปีตามการสำรวจโดยทีมนักดาราศาสตร์ทำแผนภูมิวิวัฒนาการของกาแลคซีและจักรวาล
ผลลัพธ์จะถูกรายงานในวันนี้ (วันจันทร์ที่ 18 เมษายน) ในการประชุมประจำปีของ American Physical Society (APS) โดยนักดาราศาสตร์เจฟฟรีย์นิวแมนนักฮับเบิลเพื่อนที่ Lawrence Berkeley National Laboratory แทน DEEP2 ความร่วมมือที่นำโดย University of California, Berkeley และ UC Santa Cruz Newman กำลังนำเสนอข้อมูลและการอัปเดตเกี่ยวกับโครงการ DEEP2 เวลา 13.00 น. งานแถลงข่าว EDT ที่โรงแรมแมริออทวอเตอร์ไซด์ในแทมปารัฐฟลอริดา
ค่าคงที่ของโครงสร้างที่ดีซึ่งเป็นหนึ่งในตัวเลขบริสุทธิ์จำนวนหนึ่งซึ่งมีบทบาทสำคัญในฟิสิกส์ปรากฏขึ้นในสมการเกือบทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าและแม่เหล็กรวมถึงที่อธิบายถึงการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า - แสงโดยอะตอม แม้จะมีลักษณะพื้นฐานของมัน แต่นักทฤษฎีบางคนแนะนำว่ามันจะเปลี่ยนอย่างละเอียดเมื่ออายุของจักรวาลสะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในการดึงดูดระหว่างนิวเคลียสอะตอมและอิเล็กตรอนที่สั่นคลอนรอบ ๆ มัน
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมากลุ่มนักดาราศาสตร์ชาวออสเตรเลียรายงานว่าค่าคงที่เพิ่มขึ้นตลอดช่วงอายุของจักรวาลประมาณหนึ่งส่วนใน 100,000 ตามการวัดการดูดกลืนแสงจากควาซาร์ไกลโพ้นเมื่อแสงผ่านกาแลกซีเข้ามาใกล้ สำหรับพวกเรา. อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์คนอื่นไม่พบการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวโดยใช้เทคนิคเดียวกัน
การสำรวจใหม่โดยทีมสำรวจ DEEP2 ใช้วิธีการโดยตรงมากขึ้นในการวัดค่าคงที่อย่างอิสระและไม่แสดงการเปลี่ยนแปลงภายในส่วนหนึ่งใน 30,000
“ ค่าคงที่ของโครงสร้างที่ดีจะกำหนดความแข็งแกร่งของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีผลต่อการที่อะตอมรวมตัวกันและระดับพลังงานภายในอะตอม ในบางระดับจะช่วยกำหนดขนาดของสารสามัญทั้งหมดที่ประกอบด้วยอะตอม” นิวแมนกล่าว “ ผลที่เป็นโมฆะนี้หมายความว่านักทฤษฎีไม่จำเป็นต้องค้นหาคำอธิบายว่าเพราะเหตุใดมันจึงเปลี่ยนไปมาก”
ค่าคงที่ของโครงสร้างที่ดีที่กำหนดโดยตัวอักษรกรีกอัลฟ่าคืออัตราส่วนของ "ค่าคงที่" อื่น ๆ ของธรรมชาติที่ในบางทฤษฎีสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลาของจักรวาล เท่ากับสี่เหลี่ยมของประจุของอิเล็กตรอนหารด้วยความเร็วของเวลาแสงค่าคงตัวของพลังค์อัลฟาจะเปลี่ยนตามทฤษฎีล่าสุดหนึ่งเมื่อความเร็วของแสงเปลี่ยนไปตามเวลา ทฤษฎีพลังงานมืดหรือการรวมตัวอันยิ่งใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่งทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับมิติพิเศษมากมายนอกเหนือจากพื้นที่และเวลาสี่แห่งที่เราคุ้นเคยคาดการณ์วิวัฒนาการทีละน้อยของค่าคงที่ของโครงสร้างที่ดีนิวแมนกล่าว
DEEP2 เป็นการสำรวจห้าปีของกาแลคซีมากกว่า 7 ถึง 8 พันล้านปีแสงที่อยู่ห่างไกลซึ่งแสงถูกยืดออกหรือเปลี่ยนเป็นสีแดงเพื่อเพิ่มความยาวคลื่นเดิมเป็นสองเท่าโดยการขยายตัวของเอกภพ แม้ว่าโครงการความร่วมมือซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อค้นหาความแปรปรวนในค่าคงที่ของโครงสร้างที่ดี แต่ก็เห็นได้ชัดว่ากลุ่มย่อยของกาแลคซีจำนวน 40,000 แห่งที่สังเกตได้จะตอบสนองวัตถุประสงค์ดังกล่าว
“ ในการสำรวจขนาดมหึมานี้ปรากฎว่าข้อมูลเพียงเล็กน้อยนั้นเหมาะสำหรับการตอบคำถามของเจฟฟ์” Marc Davis หัวหน้านักวิเคราะห์ DEEP2 อาจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ของ UC Berkeley กล่าว “ การสำรวจครั้งนี้มีวัตถุประสงค์ทั่วไปจริงๆและจะให้บริการล้านใช้”
เมื่อหลายปีก่อนนักดาราศาสตร์ John Bahcall จากสถาบันเพื่อการศึกษาขั้นสูงชี้ให้เห็นว่าในการค้นหาความแปรปรวนในค่าคงที่ของโครงสร้างที่ละเอียดการวัดเส้นการปล่อยก๊าซจากกาแลคซีไกลโพ้นนั้นน่าจะเป็นข้อผิดพลาดโดยตรง นิวแมนตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่ากาแลคซี DEEP2 ที่มีสายการปล่อยออกซิเจนนั้นเหมาะสมอย่างยิ่งที่จะให้การวัดที่แม่นยำสำหรับการเปลี่ยนแปลงใด ๆ
“ เมื่อความขัดแย้งเป็นผลมาจากเส้นการดูดซึมเริ่มปรากฏขึ้นฉันมีความคิดว่าเนื่องจากเรามีกาแลคซีเร้ดชิฟต์สูงเหล่านี้ทั้งหมดบางทีเราอาจจะทำอะไรไม่ได้กับสายการดูดซับ แต่ด้วยสายการปล่อยภายในตัวอย่างของเรา” นิวแมนกล่าว “ บรรทัดการปล่อยจะแตกต่างกันเล็กน้อยมากหากค่าคงที่ของโครงสร้างปรับเปลี่ยนไป”
ข้อมูล DEEP2 อนุญาตให้นิวแมนและเพื่อนร่วมงานของเขาวัดความยาวคลื่นของสายการปล่อยออกซิเจนออกซิไดซ์ (OIII นั่นคือออกซิเจนที่สูญเสียอิเล็กตรอนสองตัว) ไปสู่ความแม่นยำที่ดีกว่า 0.01 อังสตรอมจาก 5,000 อังสตรอม อังสตรอมความกว้างของอะตอมไฮโดรเจนเท่ากับ 10 นาโนเมตร
“ นี่เป็นความแม่นยำที่เหนือกว่าเฉพาะผู้ที่พยายามมองหาดาวเคราะห์” เขากล่าวซึ่งหมายถึงการตรวจจับการส่ายของดาวในดวงดาวที่เบาบางเนื่องจากดาวเคราะห์ดึงดาว
ทีม DEEP2 เปรียบเทียบความยาวคลื่นของสองสายการปล่อยก๊าซเรือนกระจก OIII สำหรับกาแลคซีแต่ละแห่ง 300 แห่งในระยะทางต่าง ๆ หรือช่วงเปลี่ยนสีแดงตั้งแต่ redshift ประมาณ 0.4 (ประมาณ 4 พันล้านปีก่อน) ถึง 0.8 (ประมาณ 7 พันล้านปีก่อน) ค่าคงที่ของโครงสร้างที่ปรับได้นั้นไม่แตกต่างจากค่าของวันนี้ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 1/137 และไม่มีมูลค่าเพิ่มขึ้นหรือลดลงในช่วงระยะเวลา 4 พันล้านปีนี้
“ ผลลัพธ์ที่เป็นโมฆะของเราไม่ใช่การวัดที่แม่นยำที่สุด แต่เป็นอีกวิธีการหนึ่ง (การดูที่บรรทัดการดูดซึม) ที่ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นนั้นเกี่ยวข้องกับข้อผิดพลาดที่เป็นระบบซึ่งทำให้คนต่างใช้วิธีการค้นหาผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน
นิวแมนยังประกาศในการประชุม APS เมื่อมีการเปิดเผยข้อมูลฤดูกาลแรก (2545) จากการสำรวจ DEEP2 ซึ่งคิดเป็นร้อยละ 10 ของกาแลคซีไกลโพ้นจำนวน 50,000 แห่งที่ทีมหวังจะสำรวจ DEEP2 ใช้สเปคโตรกราฟ DEIMOS บนกล้องโทรทรรศน์ Keck II ในฮาวายเพื่อบันทึก redshift, ความสว่างและสเปกตรัมสีของกาแลคซีระยะไกลเหล่านี้ การสำรวจซึ่งขณะนี้เสร็จสมบูรณ์แล้วมากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ควรเสร็จสิ้นการสำรวจในช่วงฤดูร้อนนี้โดยจะมีการปล่อยข้อมูลทั้งหมดภายในปี 2550
“ นี่เป็นชุดข้อมูลที่มีเอกลักษณ์เฉพาะเพื่อ จำกัด ทั้งการวิวัฒนาการของกาแลคซีและการวิวัฒนาการของจักรวาลเมื่อเวลาผ่านไป” นิวแมนกล่าว “ การสำรวจสโลนดิจิตอลสกายทำให้การวัดค่าเกี่ยวกับ redshift 0.2 โดยมองย้อนหลังไป 2-3 พันล้านปีที่ผ่านมา เราเริ่มต้นที่ redshift 0.7 และสูงสุดที่ 0.8 หรือ 0.9 เทียบเท่ากับ 7-8 พันล้านปีก่อนเวลาที่เอกภพมีอายุครึ่งหนึ่งเท่ากับที่เป็นอยู่ทุกวันนี้”
การสำรวจได้เสร็จสิ้นการตรวจวัดที่สามารถส่องแสงให้กับธรรมชาติของพลังงานมืด - พลังงานลึกลับที่แทรกซึมจักรวาลและดูเหมือนว่าจะทำให้การขยายตัวของจักรวาลเร่ง ตอนนี้ทีมกำลังสร้างแบบจำลองทฤษฎีต่าง ๆ ของพลังงานมืดเพื่อเปรียบเทียบการทำนายเชิงทฤษฎีกับการวัด DEEP2 ใหม่
ตามที่เดวิสอธิบายมันปริมาณพลังงานมืดซึ่งขณะนี้ประมาณว่าเป็น 70 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานทั้งหมดในเอกภพกำหนดการวิวัฒนาการของกาแลคซีและกระจุกกาแลคซี ด้วยการนับจำนวนกลุ่มเล็ก ๆ และกระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่ในปริมาณที่ห่างไกลในฐานะที่เป็นฟังก์ชันของการเปลี่ยนสีแดงและมวลมันเป็นไปได้ที่จะวัดจำนวนที่เอกภพขยายจนถึงยุคปัจจุบันซึ่งขึ้นอยู่กับธรรมชาติ พลังงานมืด
“ โดยทั่วไปคุณนับกลุ่มและถามว่า“ มีจำนวนมากหรือน้อย” เดวิสกล่าว “ นั่นคือทั้งหมดที่มันมีอยู่ หากมีกลุ่มน้อยมากนั่นหมายความว่าจักรวาลขยายตัวค่อนข้างมาก และถ้ามีกลุ่มจำนวนมากจักรวาลก็จะไม่ขยายตัวมากนัก”
ปัจจุบันเดวิสกำลังเปรียบเทียบการวัด DEEP2 กับการทำนายของทฤษฎีพลังงานมืดที่ง่ายที่สุด แต่หวังว่าจะร่วมมือกับนักทฤษฎีอื่น ๆ เพื่อทดสอบทฤษฎีพลังงานมืดที่แปลกใหม่มากขึ้น
“ สิ่งที่พวกเขาพยายามจะทำคือความหนาแน่นของพลังงานมืดเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเอกภพกำลังขยายตัว” มาร์ตินไวท์นักฟิสิกส์ทฤษฎี UC Berkeley Martin White ศาสตราจารย์วิชาดาราศาสตร์และฟิสิกส์ที่ทำงานกับเดวิสกล่าว “ ถ้าความหนาแน่นของพลังงานมืดเป็นค่าคงที่ทางดาราศาสตร์ของไอน์สไตน์การทำนายเชิงทฤษฎีก็คือมันจะไม่เปลี่ยนแปลง ตอนนี้จอกศักดิ์สิทธิ์กำลังจะได้รับหลักฐานบางอย่างว่ามันไม่ใช่ค่าคงที่ทางจักรวาลซึ่งมันกำลังเปลี่ยนไปจริง ๆ ”
แหล่งต้นฉบับ: UC Berkeley
