ในปี ค.ศ. 1920 เอ็ดวินฮับเบิลได้ทำการเปิดเผยครั้งยิ่งใหญ่ที่จักรวาลกำลังอยู่ในช่วงขยายตัว เดิมทีคาดการณ์ว่าเป็นผลมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein การยืนยันนี้นำไปสู่สิ่งที่รู้จักกันในชื่อว่าค่าคงที่ของฮับเบิล ในทศวรรษที่ผ่านมาทำให้มั่นใจได้และต้องขอบคุณการติดตั้งกล้องรุ่นต่อไป - เช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (HST) ที่เหมาะเจาะนักวิทยาศาสตร์ได้ถูกบังคับให้แก้ไขกฎหมายนี้
ในระยะสั้นในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาความสามารถในการมองไกลออกไปสู่อวกาศ (และลึกลงไปในเวลา) ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถทำการตรวจวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับความรวดเร็วของเอกภพยุคแรกที่ขยายตัว และด้วยการสำรวจใหม่ที่ดำเนินการโดยใช้ฮับเบิลทีมนักดาราศาสตร์ระหว่างประเทศสามารถทำการตรวจวัดอัตราการขยายตัวที่แม่นยำที่สุดของจักรวาลจนถึงปัจจุบัน
การสำรวจครั้งนี้จัดทำโดย Supernova H0 สำหรับทีม Equation of State (SH0ES) ซึ่งเป็นกลุ่มนักดาราศาสตร์ระหว่างประเทศที่ได้ทำการค้นคว้าเพื่อปรับปรุงความแม่นยำของค่าคงที่ Hubble ตั้งแต่ปี 2005 กลุ่มนี้นำโดย Adam Reiss of the Space สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์ (STScI) และมหาวิทยาลัย Johns Hopkins และรวมถึงสมาชิกจากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติอเมริกัน, สถาบัน Neils Bohr, หอดูดาวดาราศาสตร์แห่งชาติและมหาวิทยาลัยอันทรงเกียรติและสถาบันวิจัยหลายแห่ง
การศึกษาที่อธิบายสิ่งที่ค้นพบของพวกเขาเพิ่งจะปรากฏขึ้น วารสาร Astrophysical ภายใต้ชื่อ“ ระยะทางประเภทซูเปอร์โนวา Ia ที่ Redshift> 1.5 จาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล โปรแกรมการคลังหลายรอบ: อัตราการขยายตัวก่อนหน้า“ เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขาและสอดคล้องกับเป้าหมายระยะยาวของพวกเขาทีมพยายามที่จะสร้าง“ บันไดทางไกล” ใหม่และแม่นยำยิ่งขึ้น
เครื่องมือนี้เป็นวิธีที่นักดาราศาสตร์ทำการวัดระยะทางแบบดั้งเดิมในจักรวาลซึ่งประกอบด้วยการใช้เครื่องหมายระยะทางเช่นตัวแปรเซเฟอิด - ดาวที่เต้นเป็นจังหวะซึ่งสามารถสรุประยะทางได้โดยการเปรียบเทียบความสว่างภายในของพวกมัน การวัดเหล่านี้จะถูกนำไปเปรียบเทียบกับวิธีที่แสงจากกาแลคซีทางไกลถูก redshifted เพื่อกำหนดว่าช่องว่างระหว่างกาแลคซีจะขยายตัวเร็วแค่ไหน
จากนี้ค่าคงที่ฮับเบิลได้มา เพื่อสร้างบันไดที่ห่างไกล Riess และทีมของเขาทำการวัดพารัลแลกซ์โดยใช้กล้อง Wide Field Camera 3 (WFC3) ของฮับเบิลจากดาวแปรแสงเซเฟอิดที่วิเคราะห์ใหม่แปดดวงในทางช้างเผือก ดาวเหล่านี้อยู่ห่างออกไปประมาณ 10 เท่าจากที่ศึกษาไปก่อนหน้านี้ระหว่าง 6,000 ถึง 12,000 ปีแสงจากโลกและเต้นเป็นจังหวะเป็นระยะเวลานานขึ้น
เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำที่จะคำนึงถึงการสั่นสะเทือนของดาวเหล่านี้ทีมยังได้พัฒนาวิธีการใหม่ที่ฮับเบิลจะวัดตำแหน่งของดาวฤกษ์หนึ่งพันครั้งต่อนาทีทุก ๆ หกเดือนเป็นเวลาสี่ปี จากนั้นทีมเปรียบเทียบความสว่างของดาวแปดดวงนี้กับเซเฟอิดส์ไกลโพ้นมากขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาสามารถคำนวณระยะทางกับกาแลคซีอื่นด้วยความแม่นยำมากขึ้น
ด้วยการใช้เทคนิคใหม่ฮับเบิลสามารถจับการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งของดาวเหล่านี้เมื่อเปรียบเทียบกับดาวอื่นซึ่งทำให้สิ่งต่าง ๆ ง่ายขึ้นอย่างมาก ดังที่ Riess อธิบายไว้ในการแถลงข่าวของนาซา:
“ วิธีการนี้ช่วยให้มีโอกาสซ้ำ ๆ ในการวัดการกระจัดที่เล็กมากเนื่องจากพารัลแลกซ์ คุณกำลังวัดการแยกระหว่างดาวสองดวงไม่เพียง แต่ในที่เดียวบนกล้อง แต่เป็นเวลาหลายพันครั้งเพื่อลดข้อผิดพลาดในการวัด”
เมื่อเปรียบเทียบกับการสำรวจก่อนหน้านี้ทีมสามารถขยายจำนวนของดวงดาวที่วิเคราะห์ไปไกลกว่า 10 เท่า อย่างไรก็ตามผลลัพธ์ของพวกเขายังขัดแย้งกับสิ่งที่ได้รับจากดาวเทียมพลังค์ Planck ขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) ซึ่งได้ทำการวัดพื้นหลัง Cosmic ไมโครเวฟ (CMB) - รังสีที่เหลือที่สร้างโดย Big Bang - นับตั้งแต่ถูกนำไปใช้ในปี 2009
ด้วยการทำแผนที่ CMB ทำให้พลังค์สามารถติดตามการขยายตัวของเอกภพในช่วงต้นจักรวาลได้ 378,000 ปีหลังจากบิ๊กแบง ผลลัพธ์ของพลังค์คาดการณ์ว่าค่าคงที่ฮับเบิลควรจะอยู่ที่ 67 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะไบต์ (3.3 ล้านปีแสง) และจะต้องไม่สูงกว่า 69 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะไบต์
ทีมงานของ Riess ได้รับค่า 73 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะไบต์ต่อวินาทีโดยมีความแตกต่างกัน 9% โดยพื้นฐานแล้วผลของพวกเขาบ่งชี้ว่ากาแลคซีเคลื่อนที่ในอัตราที่เร็วกว่าที่กาแล็กซี่ทำการสำรวจโดยเอกภพยุคแรก เนื่องจากข้อมูลของฮับเบิลนั้นแม่นยำนักดาราศาสตร์จึงไม่สามารถยกเลิกช่องว่างระหว่างผลลัพธ์ทั้งสองนี้ได้เนื่องจากข้อผิดพลาดในการวัดหรือวิธีการใด ๆ ในฐานะที่เป็น Reiss อธิบาย:
“ ชุมชนกำลังต่อสู้กับความเข้าใจความหมายของความคลาดเคลื่อนนี้จริง ๆ …ทั้งสองผลลัพธ์ได้รับการทดสอบหลายวิธีดังนั้นยกเว้นข้อผิดพลาดที่ไม่เกี่ยวข้อง มีแนวโน้มมากขึ้นว่านี่ไม่ใช่ข้อผิดพลาด แต่เป็นคุณสมบัติของเอกภพ”
ผลลัพธ์ล่าสุดเหล่านี้แนะนำว่ากำลังไม่ทราบมาก่อนหน้านี้บางส่วนหรือฟิสิกส์ใหม่บางอย่างอาจทำงานในจักรวาล ในแง่ของคำอธิบายไดอานาและทีมของเขาเสนอความเป็นไปได้สามทางซึ่งทั้งหมดเกี่ยวข้องกับ 95% ของจักรวาลที่เราไม่สามารถมองเห็นได้ (เช่นสสารมืดและพลังงานมืด) ในปี 2011 ไดอานาและนักวิทยาศาสตร์อีกสองคนได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์สำหรับการค้นพบเมื่อปี 2541 ว่าจักรวาลอยู่ในอัตราการขยายตัวที่รวดเร็ว
พวกเขาแนะนำว่า Dark Energy สามารถผลักกาแลคซีออกจากกันด้วยความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้น ความเป็นไปได้อีกอย่างก็คือว่ามีอนุภาค subatomic ที่ยังไม่ถูกค้นพบซึ่งคล้ายกับนิวตริโน แต่มีปฏิสัมพันธ์กับสสารปกติด้วยแรงโน้มถ่วงแทนที่จะเป็นแรงดึงดูดของอะตอม “ นิวตริโนแบบปลอดเชื้อ” เหล่านี้จะเดินทางด้วยความเร็วแสงใกล้เคียงกันและอาจเรียกกันว่า“ รังสีมืด”
ความเป็นไปได้ใด ๆ เหล่านี้อาจหมายถึงว่าเนื้อหาของเอกภพยุคแรกแตกต่างกันดังนั้นจึงต้องคิดใหม่เกี่ยวกับแบบจำลองทางดาราศาสตร์ของเรา ในปัจจุบัน Riess และเพื่อนร่วมงานไม่มีคำตอบใด ๆ แต่วางแผนที่จะปรับการวัดของพวกเขาต่อไป จนถึงตอนนี้ทีม SHoES ได้ลดความไม่แน่นอนของค่าคงที่ฮับเบิลเป็น 2.3%
สิ่งนี้สอดคล้องกับหนึ่งในเป้าหมายหลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลซึ่งช่วยลดค่าความไม่แน่นอนในค่าคงที่ของฮับเบิลซึ่งประมาณการครั้งหนึ่งแปรผันตามปัจจัย 2
ดังนั้นในขณะที่ความแตกต่างนี้เปิดประตูไปสู่คำถามใหม่และท้าทายมันยังช่วยลดความไม่แน่นอนของเราอย่างมีนัยสำคัญเมื่อมันมาถึงการวัดจักรวาล ในท้ายที่สุดนี้จะปรับปรุงความเข้าใจของเราว่าจักรวาลวิวัฒนาการมาอย่างไรหลังจากที่มันถูกสร้างขึ้นในหายนะที่รุนแรง 13.8 พันล้านปีก่อน
