ค่าคงที่ฮับเบิลเป็นหน่วยที่อธิบายว่าเอกภพกำลังขยายอย่างรวดเร็วในระยะทางที่แตกต่างจากจุดใดจุดหนึ่งในอวกาศ มันเป็นหนึ่งในหลักสำคัญในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิวัฒนาการของจักรวาล - และนักวิจัยติดหล่มในการถกเถียงเกี่ยวกับคุณค่าที่แท้จริงของมัน
วิธีการค้นพบค่าคงที่ฮับเบิล
ค่าคงที่ฮับเบิลได้รับการคำนวณครั้งแรกในปี ค.ศ. 1920 โดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันเอ็ดวินฮับเบิล เขาค้นพบว่าวัตถุท้องฟ้าคล้ายเมฆเลือนเป็นกาแลคซีไกลโพ้นซึ่งนั่งอยู่นอกกาแลคซีทางช้างเผือกของเราตามที่องค์การนาซ่าระบุ
ก่อนหน้านี้นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน Henrietta Leavitt แสดงให้เห็นว่าดาวพิเศษที่เรียกว่าตัวแปรเซเฟอิดซึ่งความส่องสว่างเพิ่มขึ้นและตกอย่างสม่ำเสมอมีความสัมพันธ์กันอย่างแน่นหนาระหว่างช่วงเวลาของการแปรปรวนกับความสว่างที่แท้จริง เมื่อรู้ว่าเซเฟอิดสว่างแค่ไหนและแสงสลัวปรากฏออกมาอย่างไรเมื่อมองจากโลกฮับเบิลสามารถรับระยะทางของเซเฟอิดได้
สิ่งที่ฮับเบิลพบนั้นน่าทึ่ง กาแลคซีทั้งหมดในเอกภพดูเหมือนจะเคลื่อนไหวห่างจากโลกของเรา ยิ่งกาแล็กซี่ไกลออกไปมากเท่าไหร่มันก็ยิ่งถอยห่างเร็วขึ้นเท่านั้น การสังเกตนี้ซึ่งฮับเบิลสร้างขึ้นในปี 1929 กลายเป็นพื้นฐานสำหรับสิ่งที่เรียกว่ากฎของฮับเบิลซึ่งระบุว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางที่วัตถุในจักรวาลมาจากเราและความเร็วที่มันลดลง จากมหาวิทยาลัยคอร์เนล
โลกไม่ได้อยู่ในจุดที่เป็นเอกสิทธิ์ของจักรวาล ผู้สังเกตการณ์ในสถานที่ใด ๆ ในจักรวาลจะเห็นว่าเอนทิตี้ของสวรรค์กำลังเคลื่อนที่ไปในอัตราที่เพิ่มขึ้นตามระยะทาง
จากการใช้ข้อมูลของเขาฮับเบิลพยายามประมาณค่าคงที่ที่แสดงชื่อของเขาซึ่งมีค่าประมาณ 342,000 ไมล์ต่อชั่วโมงต่อล้านปีแสงหรือ 501 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพิกเซล (Mpc) ในหน่วยของนักดาราศาสตร์วิทยา (เมกะพิกเซลเท่ากับ 3.26 ล้านปีแสง) เทคนิคสมัยใหม่ที่แม่นยำยิ่งขึ้นได้ปรับปรุงการวัดเริ่มต้นนี้และแสดงว่าสูงประมาณ 10 เท่า
ทำไมค่าคงที่ฮับเบิลจึงเปลี่ยน
แต่สิ่งที่ฮับเบิลคาดการณ์ไว้นั้นยังคงเป็นประเด็นของการโต้แย้ง ในปี 1990 นักดาราศาสตร์ค้นพบว่าซุปเปอร์โนวาที่อยู่ห่างไกลนั้นหรี่ลงและอยู่ไกลกว่าที่พวกเขาเคยสงสัยมาก่อน การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าเอกภพไม่เพียง แต่กำลังขยายตัวเท่านั้น แต่ยังเร่งขยายตัวด้วย ผลที่ได้คือการเพิ่มพลังงานมืด - พลังลึกลับที่ผลักทุกอย่างในเอกภพออกจากกัน - เข้าสู่แบบจำลองของเอกภพวิทยาจักรวาล
หลังจากความประหลาดใจนี้นักวิจัยพยายามที่จะตรึงอัตราการเร่งของจักรวาลเพื่อค้นหาว่าเอกภพเริ่มต้นและวิวัฒนาการอย่างไรและชะตากรรมขั้นสุดท้ายของมันจะเป็นอย่างไร ข้อมูลจากตัวแปรเซเฟอิดและแหล่งกำเนิดทางดาราศาสตร์อื่น ๆ คำนวณค่าคงที่ฮับเบิลให้เป็น 50,400 ไมล์ต่อชั่วโมงต่อล้านปีแสง (73.4 km / s / Mpc) ในปี 2559
แต่ตัวเลขอื่นได้มาจากการใช้ข้อมูลจากดาวเทียมพลังค์ขององค์การอวกาศยุโรป ยานอวกาศใช้เวลา 10 ปีที่ผ่านมาในการตรวจวัดพื้นหลังไมโครเวฟในอวกาศ - เสียงสะท้อนจากบิกแบงที่มีข้อมูลเกี่ยวกับพารามิเตอร์พื้นฐานของจักรวาล พลังค์พบว่าค่าคงที่ฮับเบิลอยู่ที่ 46,200 ไมล์ต่อชั่วโมงต่อล้านปีแสง (67.4 km / s / Mpc) ในปี 2561
ค่าสองค่าอาจไม่แตกต่างกันมาก แต่แต่ละรายการนั้นมีความแม่นยำเป็นพิเศษและไม่มีการทับซ้อนกันระหว่างแถบข้อผิดพลาด หากการประมาณของเซเฟอิดไม่ถูกต้องก็หมายความว่าการตรวจสอบระยะทางของนักดาราศาสตร์ทั้งหมดนั้นไม่ถูกต้องนับตั้งแต่ยุคฮับเบิล หากการประมาณค่าที่สองผิดฟิสิกส์ใหม่และแปลกใหม่จะต้องถูกนำมาใช้ในแบบจำลองของนักฟิสิกส์ของจักรวาล จนถึงขณะนี้ยังไม่มีทีมงานของนักวิทยาศาสตร์ที่พิจารณาว่าจำนวนนั้นยินดีที่จะยอมรับข้อผิดพลาดในการวัดที่สำคัญ
ในเดือนกรกฎาคม 2019 นักดาราศาสตร์ใช้เทคนิคใหม่เพื่อคำนวณค่าคงที่ฮับเบิลใหม่ นักวิจัยศึกษาแสงของดาวยักษ์แดงซึ่งมีความสว่างสูงสุดเท่ากันเมื่อสิ้นสุดชีวิต ซึ่งหมายความว่าเช่นเดียวกับเซเฟอิดส์นักดาราศาสตร์สามารถดูว่าดาวยักษ์แดงสลัวปรากฏออกมาจากโลกได้อย่างไรและประมาณระยะทาง ค่าใหม่นี้อยู่ระหว่างสองคนเก่า - 47,300 ไมล์ต่อชั่วโมงต่อล้านปีแสง (69.8 km / s / Mpc) - แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้ประกาศชัยชนะเลยทีเดียว
“ เราต้องการสร้างเน็คไทเกอร์” Barry Madore นักดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกและสมาชิกของทีมที่ทำการวัดล่าสุดบอกกับ Live Science “ แต่มันไม่ได้บอกว่าด้านนี้หรือด้านนั้นถูกต้องมันบอกว่ามันมีความลาดมากกว่าที่ทุกคนคิดมาก่อน”
การอภิปรายยังคงดำเนินต่อไป บางคนแนะนำว่า Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ซึ่งดูระลอกคลื่นในอวกาศ - เวลาที่สร้างโดยดาวนิวตรอนที่อยู่ไกลออกไปชนกันอาจเป็นจุดข้อมูลอิสระอีกแห่งหนึ่ง คนอื่นกำลังมองหาเลนส์ความโน้มถ่วงซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวัตถุขนาดใหญ่มากโค้งงอและบิดเบี้ยวตามกาลอวกาศเหมือนแว่นขยายทำให้มองไปที่วัตถุแม้ไกลออกไปเพื่อขจัดความคลาดเคลื่อน แต่ในขณะนี้ไม่มีใครแน่ใจว่าที่ไหนและเมื่อใดที่คำตอบสุดท้ายเกี่ยวกับค่าคงที่ฮับเบิลจะปรากฏขึ้น
