นักวิทยาศาสตร์จากการสำรวจ Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ได้รายงานในวันนี้ว่าการตรวจจับการขยายตัวของเอกภพอย่างรวดเร็วเป็นครั้งแรกการคาดการณ์ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein นำไปใช้กับการกระจายของกาแลคซี สสารมืดและควาซาร์ที่อยู่ห่างไกล
การค้นพบนี้ได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical รายละเอียดการบิดเบือนที่แสงผ่านการเดินทางจากควาซาร์ไกลผ่านเว็บของสสารมืดและกาแลคซีก่อนที่จะไปถึงผู้สังเกตการณ์บนโลกนี้
การค้นพบ SDSS สิ้นสุดความขัดแย้งสองทศวรรษที่ผ่านมาระหว่างการวัดการขยายก่อนหน้านี้และการทดสอบทางดาราศาสตร์อื่น ๆ ของความสัมพันธ์ระหว่างกาแลคซีสสารมืดและเรขาคณิตโดยรวมของจักรวาล
“ การบิดเบี้ยวของรูปร่างของกาแลคซีพื้นหลังเนื่องจากเลนส์ความโน้มถ่วงถูกสังเกตเห็นเป็นครั้งแรกในรอบทศวรรษที่ผ่านมา แต่ไม่มีใครสามารถตรวจจับส่วนขยายของสัญญาณเลนส์ได้อย่างน่าเชื่อถือ” ไรอันสแครนตันนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์กกล่าว
เมื่อแสงส่องผ่านไปหนึ่งหมื่นล้านปีจากควาซาร์ไกลโพ้นมันจึงถูกเบี่ยงเบนและโฟกัสโดยแรงดึงโน้มถ่วงของสสารมืดและกาแลคซีซึ่งเป็นผลกระทบที่รู้จักกันในชื่อเลนส์โน้มถ่วง นักวิจัย SDSS ได้ทำการวัดความสว่างเล็กน้อยหรือ "กำลังขยาย" ของควาซาร์และเชื่อมโยงผลกระทบกับความหนาแน่นของกาแลคซีและสสารมืดตามเส้นทางของแสงควาซาร์ ทีม SDSS ตรวจพบการขยายนี้ในความสว่าง 200,000 ควาซาร์
ในขณะที่เลนส์ความโน้มถ่วงเป็นคำทำนายพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein การค้นพบการทำงานร่วมกันของ SDSS จะเพิ่มมิติใหม่
“ การสังเกตผลการขยายภาพเป็นการยืนยันที่สำคัญของการคาดการณ์ขั้นพื้นฐานของทฤษฎีของ Einstein” Bob Nichol ผู้ทำงานร่วมกัน SDSS อธิบายที่มหาวิทยาลัย Portsmouth (สหราชอาณาจักร) “ มันยังช่วยให้เราตรวจสอบความสอดคล้องที่สำคัญกับแบบจำลองมาตรฐานที่พัฒนาขึ้นเพื่ออธิบายการมีปฏิสัมพันธ์ของกาแลคซีกระจุกกาแลคซีและสสารมืด”
นักดาราศาสตร์พยายามวัดมุมมองของเลนส์ความโน้มถ่วงนี้มานานกว่าสองทศวรรษ อย่างไรก็ตามสัญญาณการขยายเป็นผลขนาดเล็กมาก - เล็กเพียงเพิ่มขึ้นไม่กี่เปอร์เซ็นต์ในแสงที่มาจากแต่ละควาซาร์ การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ น้อย ๆ นั้นต้องการตัวอย่างควาซาร์ขนาดใหญ่มากพร้อมการวัดความสว่างที่แม่นยำ
“ ในขณะที่หลาย ๆ กลุ่มรายงานการตรวจจับการขยายตัวของจักรวาลในอดีตชุดข้อมูลของพวกเขานั้นไม่ใหญ่พอหรือแม่นยำเพียงพอที่จะให้การตรวจวัดที่ชัดเจนและผลลัพธ์นั้นยากที่จะกระทบกับจักรวาลวิทยามาตรฐาน” Brice Menard นักวิจัยจาก สถาบันการศึกษาขั้นสูงในพรินซ์ตันนิวเจอร์ซีย์
การค้นพบครั้งนี้เกิดขึ้นเมื่อต้นปีโดยใช้ตัวอย่างที่มีการสอบเทียบอย่างแม่นยำจำนวน 13 ล้านกาแลคซีและ 200,000 ควาซาร์จากแคตตาล็อก SDSS ข้อมูลดิจิตอลทั้งหมดที่มีจาก SDSS ช่วยแก้ไขปัญหาทางเทคนิคหลายอย่างที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้เพื่อวัดการขยาย อย่างไรก็ตามกุญแจสำคัญในการวัดใหม่คือการพัฒนาวิธีการใหม่ในการค้นหาควาซาร์ในข้อมูล SDSS
“ เรานำแนวคิดที่ทันสมัยจากโลกแห่งวิทยาการคอมพิวเตอร์และสถิติมาประยุกต์ใช้กับข้อมูลของเรา” Gordon Richards แห่งมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันอธิบาย
ริชาร์ดส์อธิบายว่าด้วยการใช้เทคนิคทางสถิติใหม่นักวิทยาศาสตร์ SDSS สามารถสกัดตัวอย่างของควาซาร์ที่ใหญ่กว่าวิธีการทั่วไปถึง 10 เท่าเพื่อความแม่นยำพิเศษที่จำเป็นในการค้นหาสัญญาณการขยาย “ การตรวจจับสัญญาณเลนส์อย่างชัดเจนของเราไม่สามารถทำได้หากไม่มีเทคนิคเหล่านี้” ริชาร์ดส์สรุป
การสำรวจล่าสุดของการกระจายกาแลคซีขนาดใหญ่พื้นหลังคอสมิคไมโครเวฟและซุปเปอร์โนวาไกลโพ้นได้ทำให้นักดาราศาสตร์พัฒนา 'แบบจำลองมาตรฐาน' ของจักรวาลวิทยา ในแบบจำลองนี้กาแลคซีที่มองเห็นนั้นเป็นเพียงส่วนน้อยของมวลทั้งหมดของเอกภพส่วนที่เหลือที่ทำจากสสารมืด
แต่ในการกระทบยอดการตรวจวัดสัญญาณขยายจักรวาลก่อนหน้านี้ด้วยแบบจำลองนี้จำเป็นต้องมีสมมติฐานที่ไม่น่าเชื่อว่ากาแลคซีจะกระจายไปอย่างไรเมื่อเทียบกับสสารมืดที่โดดเด่น สิ่งนี้ทำให้บางคนสรุปว่าภาพพื้นฐานทางดาราศาสตร์นั้นไม่ถูกต้องหรืออย่างน้อยก็ไม่สอดคล้องกัน อย่างไรก็ตามผลลัพธ์ SDSS ที่แม่นยำยิ่งขึ้นบ่งชี้ว่าชุดข้อมูลก่อนหน้านี้มีแนวโน้มว่าจะไม่ถึงความท้าทายของการวัด
“ ด้วยข้อมูลที่มีคุณภาพจาก SDSS และวิธีการเลือกควาซาร์ที่ดียิ่งขึ้นของเราเราได้ทำให้ปัญหานี้หยุดพักผ่อน” Scranton กล่าว “ การวัดของเราสอดคล้องกับส่วนที่เหลือของสิ่งที่จักรวาลกำลังบอกเราและความขัดแย้งที่จู้จี้ได้รับการแก้ไข”
“ ตอนนี้เราได้แสดงให้เห็นแล้วว่าเราสามารถทำการตรวจวัดกำลังขยายของจักรวาลได้อย่างน่าเชื่อถือขั้นตอนต่อไปคือใช้เป็นเครื่องมือในการศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างกาแลคซีสสารมืดและแสงในรายละเอียดที่มากยิ่งขึ้น” Andrew Connolly กล่าว แห่งมหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์ก
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว SDSS
