เครดิตภาพ: จันทรา
พลังงานมืด มันมีอยู่และคุณสมบัติของมันคืออะไร? การใช้ภาพกระจุกกาแลคซีจากหอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ของนาซ่านักดาราศาสตร์ได้ใช้วิธีการที่มีประสิทธิภาพและใหม่ในการตรวจจับและตรวจสอบพลังงานมืด ผลลัพธ์นำเสนอเบาะแสที่น่าสนใจเกี่ยวกับธรรมชาติของพลังงานมืดและชะตากรรมของจักรวาล Marshall Centre จัดการโปรแกรมจันทรา
รูปถ่าย: ภาพคอมโพสิตของกระจุกกาแลคซี Abell 2029 (ออฟติคัล: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; X-ray: NASA / CXC / IoA / S. Allen et al.)
นักดาราศาสตร์ตรวจจับและตรวจสอบพลังงานมืดโดยใช้วิธีการที่ทรงพลังและใหม่ซึ่งใช้ภาพของกาแลคซีกระจุกที่สร้างขึ้นโดยหอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ของนาซ่า ผลลัพธ์ติดตามการเปลี่ยนแปลงของการขยายตัวของเอกภพจากการชะลอตัวลงสู่ช่วงเร่งหลายพันล้านปีก่อนและให้เบาะแสที่น่าสนใจเกี่ยวกับธรรมชาติของพลังงานมืดและชะตากรรมของจักรวาล
“ พลังงานมืดอาจจะเป็นปริศนาที่ใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์” สตีฟอัลเลนจากสถาบันดาราศาสตร์ (IoA) จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในอังกฤษกล่าวและเป็นผู้นำของการศึกษา “ เช่นนี้เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องทำการทดสอบการมีอยู่และคุณสมบัติของมันอย่างอิสระ”
อัลเลนและเพื่อนร่วมงานของเขาใช้จันทราเพื่อศึกษากาแลคซี 26 แห่งในระยะทางที่สอดคล้องกับเวลาเดินทางเบา ๆ ระหว่างหนึ่งถึงแปดพันล้านปี ข้อมูลเหล่านี้ขยายเวลาเมื่อเอกภพชะลอตัวจากการขยายตัวดั้งเดิมก่อนที่จะเร่งความเร็วขึ้นอีกครั้งเนื่องจากผลของพลังงานมืด
“ เราเห็นโดยตรงว่าการขยายตัวของเอกภพกำลังเร่งโดยการวัดระยะทางไปยังกระจุกกาแลคซีเหล่านี้” แอนดี้เฟเบียนยังกล่าวถึง IoA ผู้ร่วมเขียนการศึกษาด้วย ผลลัพธ์ใหม่ของจันทราชี้ให้เห็นว่าความหนาแน่นของพลังงานมืดนั้นไม่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วตามเวลาและอาจคงที่ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิด ถ้าเป็นเช่นนั้นจักรวาลคาดว่าจะขยายตัวอย่างต่อเนื่องตลอดไปดังนั้นในหลายพันล้านปีจะมีกาแลคซีที่รู้จักเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่สังเกตได้
หากความหนาแน่นพลังงานมืดนั้นคงที่จะหลีกเลี่ยงชะตากรรมที่น่าทึ่งยิ่งขึ้นสำหรับจักรวาล สิ่งเหล่านี้รวมถึง“ บิ๊กริป” ซึ่งพลังงานมืดจะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งกาแลคซีดวงดาวดาวเคราะห์และในที่สุดอะตอมก็ถูกแยกออกในที่สุด “ Big Crunch” ซึ่งในที่สุดจักรวาลก็ล่มสลายในตัวเองก็จะถูกตัดออกเช่นกัน
หัววัดพลังงานมืดของจันทรานั้นขึ้นอยู่กับความสามารถเฉพาะของการสังเกตเอ็กซ์เรย์เพื่อตรวจจับและศึกษาก๊าซร้อนในกระจุกกาแลคซี จากข้อมูลเหล่านี้สามารถหาอัตราส่วนของมวลของก๊าซร้อนและมวลของสสารมืดในกระจุกดาวได้ ค่าที่สังเกตได้ของเศษส่วนก๊าซขึ้นอยู่กับระยะห่างที่คาดว่าจะเข้าสู่กระจุกซึ่งจะขึ้นอยู่กับความโค้งของอวกาศและปริมาณของพลังงานมืดในเอกภพ
เนื่องจากกระจุกกาแลคซีมีขนาดใหญ่มากพวกมันจึงคิดว่าจะเป็นตัวแทนตัวอย่างที่ยุติธรรมของเนื้อหาของสสารในจักรวาล ถ้าเป็นเช่นนั้นปริมาณของก๊าซร้อนและสสารมืดควรเท่ากันทุกคลัสเตอร์ ด้วยการใช้สมมติฐานนี้ Allen และเพื่อนร่วมงานได้ปรับมาตราส่วนระยะทางเพื่อกำหนดว่าข้อมูลใดที่เหมาะสมที่สุด ระยะทางเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการขยายตัวของเอกภพนั้นเริ่มชะลอตัวลงก่อนแล้วจึงเริ่มเร่งประมาณหกพันล้านปีก่อน
การสังเกตของจันทราเห็นด้วยกับผลของซูเปอร์โนวารวมถึงจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (HST) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าพลังงานมืดมีผลต่อการเร่งความเร็วของจักรวาลเป็นครั้งแรก ผลลัพธ์ของจันทรานั้นไม่ขึ้นกับเทคนิคของซูเปอร์โนวาอย่างสิ้นเชิงทั้งในช่วงคลื่นและวัตถุที่สังเกต การตรวจสอบอย่างอิสระดังกล่าวเป็นรากฐานที่สำคัญของวิทยาศาสตร์ ในกรณีนี้มันจะช่วยขจัดข้อสงสัยที่เหลืออยู่ว่าเทคนิคซูเปอร์โนวานั้นมีข้อบกพร่อง
“ วิธีจันทราของเราไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกับเทคนิคอื่น ๆ ดังนั้นพวกเขาจึงไม่ได้เปรียบเทียบบันทึกอย่างแน่นอน” Robert Schmidt จากมหาวิทยาลัยพอทสดัมในเยอรมนีกล่าวอีกว่า
ข้อ จำกัด ที่ดีกว่าเกี่ยวกับปริมาณของพลังงานมืดและความแตกต่างของเวลาได้รับจากการรวมผลลัพธ์ X-ray กับข้อมูลจาก Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ของ NASA ซึ่งใช้การสำรวจรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลเพื่อค้นหาหลักฐานของพลังงานมืด ในเอกภพยุคแรก ๆ เมื่อใช้ข้อมูลที่รวมกันอัลเลนและเพื่อนร่วมงานของเขาพบว่าพลังงานมืดสร้างขึ้นประมาณ 75% ของจักรวาลสสารมืดประมาณ 21% และสสารที่มองเห็นได้ประมาณ 4%
อัลเลนและเพื่อนร่วมงานของเขาย้ำว่าความไม่แน่นอนในการวัดเป็นเช่นนั้นข้อมูลสอดคล้องกับพลังงานมืดที่มีค่าคงที่ อย่างไรก็ตามข้อมูลของจันทราในปัจจุบันมีความเป็นไปได้ที่ความหนาแน่นของพลังงานมืดจะเพิ่มขึ้นตามเวลา การศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับจันทรา, HST, WMAP และกับภารกิจในอนาคต Constellation-X ควรให้ข้อ จำกัด ที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับพลังงานมืด
“ จนกว่าเราจะเข้าใจการเร่งความเร็วของจักรวาลได้ดีขึ้นและธรรมชาติของพลังงานมืดเราไม่สามารถหวังที่จะเข้าใจชะตากรรมของจักรวาลได้” ไมเคิลเทอร์เนอร์นักวิจารณ์อิสระจากมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าว
ทีมวิจัยดำเนินการรวมถึง Harald Ebeling จากมหาวิทยาลัยฮาวายและ Leon van Speybroeck ปลายของศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน ผลลัพธ์เหล่านี้จะปรากฏในการประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์แห่งประเทศไทย
ศูนย์การบินมาร์แชลสเปซฮันต์สวิลล์มลรัฐอะแลสกาบริหารจัดการโครงการจันทราสำหรับสำนักงานวิทยาศาสตร์อวกาศของนาซ่าวอชิงตัน Northrop Grumman จากเรดอนโดบีชรัฐแคลิฟอร์เนียเดิมชื่อ TRW, Inc. เป็นผู้รับเหมาพัฒนาชั้นนำสำหรับหอดูดาว หอดูดาวดาราศาสตร์ฟิสิกส์สมิ ธ โซเนียนควบคุมวิทยาศาสตร์และการบินจากศูนย์เอ็กซ์เรย์จันทราในเคมบริดจ์
ข้อมูลเพิ่มเติมและภาพมีอยู่ที่:
http://chandra.harvard.edu/
และ
http://chandra.nasa.gov/
แหล่งที่มาดั้งเดิม: NASA News Release
