ReadyPlanet.com


จักรวาลขยายตัวเร็วแค่ไหน? กาแลกซี่ให้คำตอบเดียว


 สล็อตออนไลน์  918kiss

การพิจารณาว่าจักรวาลกำลังขยายตัวอย่างรวดเร็วเพียงใดเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจชะตากรรมของจักรวาลของเรา แต่ด้วยข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้นทำให้เกิดปริศนา: การประมาณตามการวัดภายในจักรวาลในพื้นที่ของเราไม่เห็นด้วยกับการคาดคะเนจากยุคไม่นานหลังจากบิ๊กแบง 13.8 พันล้านปี ที่ผ่านมา.

 

การประมาณการใหม่ของอัตราการขยายตัวในพื้นที่ - ค่าคงที่ของฮับเบิลหรือ H0 (H-naught) ช่วยตอกย้ำความคลาดเคลื่อนดังกล่าว

 

การใช้เทคนิคที่ค่อนข้างใหม่และอาจแม่นยำกว่าในการวัดระยะทางของจักรวาลซึ่งใช้ความสว่างของดาวฤกษ์โดยเฉลี่ยภายในกาแลคซีทรงรีขนาดยักษ์เป็นรุ่งบนบันไดระยะทางนักดาราศาสตร์คำนวณอัตรา - 73.3 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพิกเซลให้หรือใช้ 2.5 กม / วินาที / Mpc - ซึ่งอยู่ตรงกลางของการประมาณที่ดีอื่น ๆ อีกสามรายการรวมถึงค่าประมาณมาตรฐานทองคำจากซูเปอร์โนวา Type Ia ซึ่งหมายความว่าทุก ๆ ล้านพิกเซล - 3.3 ล้านปีแสงหรือ 3 พันล้านล้านกิโลเมตร - จากโลกจักรวาลกำลังขยายตัวเพิ่มขึ้น 73.3 ± 2.5 กิโลเมตรต่อวินาที ค่าเฉลี่ยจากสามเทคนิคอื่น ๆ คือ 73.5 ± 1.4 กม. / วินาที / Mpc

 

น่างงงวยการประมาณอัตราการขยายตัวในพื้นที่โดยพิจารณาจากความผันผวนที่วัดได้ในพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลและความผันผวนของความหนาแน่นของสสารปกติในเอกภพในยุคแรก (การสั่นแบบไบรอนอะคูสติก) โดยอิสระให้คำตอบที่แตกต่างกันมากคือ 67.4 ± 0.5 กม. / วินาที / Mpc.

 

นักดาราศาสตร์มีความกังวลอย่างชัดเจนเกี่ยวกับความไม่ตรงกันนี้เนื่องจากอัตราการขยายตัวเป็นตัวแปรสำคัญในการทำความเข้าใจฟิสิกส์และวิวัฒนาการของจักรวาลและเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับพลังงานมืดซึ่งจะเร่งอัตราการขยายตัวของเอกภพและทำให้ค่าคงที่ของฮับเบิลเป็น เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วกว่าที่คาดไว้ด้วยระยะทางที่เพิ่มขึ้นจากโลก พลังงานมืดประกอบด้วยมวลและพลังงานประมาณ 2 ใน 3 ของจักรวาล แต่ยังคงเป็นปริศนา

 

สำหรับการประมาณใหม่นักดาราศาสตร์ได้วัดความผันผวนของความสว่างพื้นผิวของดาราจักรรูปไข่ยักษ์ 63 แห่งเพื่อกำหนดระยะทางและระยะทางที่พล็อตเทียบกับความเร็วของแต่ละดาราจักรเพื่อให้ได้ค่า H0 เทคนิคความผันผวนของความสว่างพื้นผิว (SBF) ไม่ขึ้นกับเทคนิคอื่น ๆ และมีศักยภาพในการประมาณระยะทางที่แม่นยำกว่าวิธีอื่น ๆ ภายใน 100 Mpc ของโลกหรือ 330 ล้านปีแสง กาแลคซี 63 แห่งในกลุ่มตัวอย่างอยู่ในระยะทางตั้งแต่ 15 ถึง 99 Mpc โดยมองย้อนเวลากลับไปเป็นเพียงเศษเสี้ยวของอายุของเอกภพ

 

"สำหรับการวัดระยะทางไปยังกาแลคซีที่มีขนาด 100 เมกะเฮิรตซ์นี่เป็นวิธีการที่ยอดเยี่ยม" นักจักรวาลวิทยาชุง - เป่ยมาศาสตราจารย์จูดี้แชนด์เลอร์เวบบ์สาขาวิทยาศาสตร์กายภาพแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์และศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์กล่าว "นี่เป็นเอกสารฉบับแรกที่รวบรวมชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่เป็นเนื้อเดียวกันบน 63 กาแลคซีเพื่อเป้าหมายในการศึกษา H-naught โดยใช้วิธี SBF"

 

Ma เป็นผู้นำในการสำรวจกาแลคซีในพื้นที่จำนวนมากซึ่งให้ข้อมูลสำหรับกาแลคซี 43 แห่งซึ่งเป็นสองในสามของจำนวนที่ใช้ในการวิเคราะห์ใหม่

 

ข้อมูลเกี่ยวกับกาแลคซี 63 แห่งนี้ถูกรวบรวมและวิเคราะห์โดย John Blakeslee นักดาราศาสตร์จาก NOIRLab ของ National Science Foundation เขาเป็นผู้เขียนบทความคนแรกที่ได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ในThe Astrophysical Journalซึ่งเขาร่วมเขียนกับเพื่อนร่วมงานโจเซฟเจนเซนแห่งมหาวิทยาลัยยูทาห์วัลเลย์ในโอเรม Blakeslee ซึ่งเป็นหัวหน้าเจ้าหน้าที่วิทยาศาสตร์ที่สนับสนุนหอสังเกตการณ์ออปติคัลและอินฟราเรดของ NSF เป็นผู้บุกเบิกในการใช้ SBF เพื่อวัดระยะทางไปยังกาแลคซีและ Jensen เป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรก ๆ ที่ใช้วิธีนี้กับความยาวคลื่นอินฟราเรด ทั้งสองทำงานอย่างใกล้ชิดกับ Ma ในการวิเคราะห์

 

"เรื่องราวทั้งหมดของดาราศาสตร์คือความพยายามในการทำความเข้าใจมาตราส่วนสัมบูรณ์ของจักรวาลซึ่งจะบอกเราเกี่ยวกับฟิสิกส์" Blakeslee กล่าวโดยย้อนกลับไปที่การเดินทางของ James Cook ไปยังตาฮิติในปี 1769 เพื่อวัดการเคลื่อนย้ายของ ดาวศุกร์เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณขนาดที่แท้จริงของระบบสุริยะได้ "วิธี SBF สามารถใช้ได้อย่างกว้างขวางมากขึ้นกับประชากรทั่วไปของกาแลคซีที่วิวัฒนาการแล้วในเอกภพท้องถิ่นและแน่นอนว่าหากเราได้รับกาแลคซีเพียงพอด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์วิธีนี้มีศักยภาพในการวัดค่าคงที่ของฮับเบิลในพื้นที่ได้ดีที่สุด "

 

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ซึ่งมีพลังมากกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล 100 เท่ามีกำหนดเปิดตัวในเดือนตุลาคมนี้

 

ดาราจักรรูปไข่ขนาดยักษ์

 

ค่าคงที่ของฮับเบิลเป็นกระดูกแห่งความขัดแย้งมานานหลายทศวรรษนับตั้งแต่เอ็ดวินฮับเบิลวัดอัตราการขยายตัวในท้องถิ่นเป็นครั้งแรกและได้คำตอบที่ใหญ่เกินไปถึงเจ็ดเท่าซึ่งหมายความว่าจักรวาลมีอายุน้อยกว่าดาวฤกษ์ที่เก่าแก่ที่สุด ในตอนนั้นและตอนนี้ปัญหาอยู่ที่การตรึงตำแหน่งของวัตถุในอวกาศที่ให้เบาะแสเล็กน้อยเกี่ยวกับระยะห่างของวัตถุ

 

นักดาราศาสตร์ในช่วงหลายปีที่ผ่านมามีระยะทางมากขึ้นโดยเริ่มจากการคำนวณระยะทางไปยังวัตถุที่อยู่ใกล้มากพอที่ดูเหมือนว่าจะเคลื่อนที่เล็กน้อยเนื่องจากพารัลแลกซ์ขณะที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวแปรแสงที่เรียกว่าเซเฟอิดส์ทำให้คุณไปได้ไกลขึ้นเนื่องจากความสว่างของพวกมันเชื่อมโยงกับช่วงเวลาแห่งความแปรปรวนและซูเปอร์โนวา Type Ia ทำให้คุณไปได้ไกลกว่าเพราะพวกมันเป็นระเบิดที่ทรงพลังอย่างยิ่งซึ่งเมื่อถึงจุดสูงสุดของพวกมันจะส่องสว่างเหมือนกาแล็กซี่ทั้งหมด สำหรับซูเปอร์โนวาทั้ง Cepheids และ Type Ia เป็นไปได้ที่จะหาค่าความสว่างสัมบูรณ์จากการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาจากนั้นระยะทางสามารถคำนวณได้จากความสว่างที่เห็นได้ชัดจากโลก

 

ค่าประมาณปัจจุบันที่ดีที่สุดของ H0 มาจากระยะทางที่กำหนดโดยการระเบิดของซูเปอร์โนวา Type Ia ในกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลแม้ว่าจะใช้วิธีการใหม่กว่าก็ตาม - ความล่าช้าของเวลาที่เกิดจากการเลนส์ความโน้มถ่วงของควาซาร์ที่อยู่ห่างไกลและความสว่างของมาสเซอร์น้ำที่โคจรรอบหลุมดำ - ทั้งหมดให้จำนวนเท่ากัน .

 

เทคนิคที่ใช้ความผันผวนของความสว่างของพื้นผิวเป็นหนึ่งในวิธีใหม่ล่าสุดและอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่ากาแลคซีทรงรีขนาดยักษ์มีอายุมากและมีจำนวนดาวฤกษ์อายุเท่ากันซึ่งส่วนใหญ่เป็นดาวยักษ์แดงซึ่งสามารถสร้างแบบจำลองเพื่อให้ความสว่างอินฟราเรดเฉลี่ยทั่วทั้งดาว พื้นผิว นักวิจัยได้รับภาพอินฟราเรดความละเอียดสูงของแต่ละกาแลคซีด้วยกล้อง Wide Field 3 บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและพิจารณาว่าแต่ละพิกเซลในภาพแตกต่างจาก "ค่าเฉลี่ย" มากเพียงใด - ความผันผวนของภาพทั้งหมดจะยิ่งราบรื่นขึ้นเท่านั้น กาแลคซีเมื่อมีการแก้ไขข้อบกพร่องเช่นบริเวณที่ก่อตัวเป็นดาวสว่างซึ่งผู้เขียนไม่รวมไว้ในการวิเคราะห์

 

ทั้ง Blakeslee และ Ma ไม่แปลกใจที่อัตราการขยายตัวออกมาใกล้เคียงกับการวัดในพื้นที่อื่น ๆ แต่พวกเขาก็สับสนไม่แพ้กันกับความขัดแย้งที่เห็นได้ชัดกับการประมาณการจากเอกภพยุคแรก - ความขัดแย้งที่นักดาราศาสตร์หลายคนกล่าวว่าทฤษฎีจักรวาลวิทยาในปัจจุบันของเรานั้นผิดหรืออย่างน้อยก็ไม่สมบูรณ์

 

การคาดคะเนจากเอกภพยุคแรกตั้งอยู่บนพื้นฐานของทฤษฎีจักรวาลที่ง่ายที่สุดที่เรียกว่าแลมด้าสสารมืดเย็นหรือ? CDM ซึ่งใช้พารามิเตอร์เพียงไม่กี่ตัวในการอธิบายวิวัฒนาการของจักรวาล ประมาณการใหม่ผลักดันให้เกิดการเดิมพันในหัวใจของ? CDM หรือไม่?

 

"ฉันคิดว่ามันจะผลักดันสัดส่วนการถือหุ้นนั้นให้มากขึ้น" Blakeslee กล่าว "แต่มัน (? CDM) ยังมีชีวิตอยู่บางคนคิดว่าเกี่ยวกับการวัดในท้องถิ่นทั้งหมด (นั่น) ผู้สังเกตการณ์ผิด แต่การอ้างนั้นยากขึ้นเรื่อย ๆ - มันจะต้องมีข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบ ในทิศทางเดียวกันสำหรับวิธีการต่างๆ: ซูเปอร์โนวา, SBF, เลนส์ความโน้มถ่วง, วอเตอร์มาสเซอร์ดังนั้นเมื่อเราได้รับการวัดที่เป็นอิสระมากขึ้นสเตคนั้นก็จะลึกลงไปอีกเล็กน้อย "

 

หม่าสงสัยว่าความไม่แน่นอนที่นักดาราศาสตร์อ้างถึงการวัดของพวกเขาซึ่งสะท้อนทั้งข้อผิดพลาดที่เป็นระบบและข้อผิดพลาดทางสถิตินั้นเป็นการมองโลกในแง่ดีเกินไปหรือไม่และบางทีการประมาณการทั้งสองช่วงยังสามารถคืนดีกันได้

 

“ คณะลูกขุนหมดแล้ว” เธอกล่าว "ฉันคิดว่ามันอยู่ในแถบข้อผิดพลาดจริงๆ แต่ถ้าหากทุกคนไม่ได้รับการประเมินแถบข้อผิดพลาดต่ำเกินไปความตึงเครียดก็เริ่มอึดอัด"

 

ในความเป็นจริงหนึ่งในยักษ์ใหญ่ของสนามนักดาราศาสตร์เวนดี้ฟรีดแมนได้ตีพิมพ์การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ซึ่งกำหนดค่าคงที่ของฮับเบิลไว้ที่ 69.8 ± 1.9 กม. ผลการวิจัยล่าสุดจาก Adam Riess นักดาราศาสตร์ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2011 ในการค้นพบพลังงานมืดรายงาน 73.2 ± 1.3 กม. / วินาที / Mpc Riess เป็นเพื่อนร่วมงานหลังปริญญาเอกของมิลเลอร์ที่ UC Berkeley เมื่อเขาทำวิจัยนี้และเขาได้แบ่งปันรางวัลกับ Saul Perlmutter นักฟิสิกส์ของ UC Berkeley และ Berkeley Lab

 

กาแลคซีขนาดใหญ่

 

ค่าใหม่ของ H0 เป็นผลพลอยได้จากการสำรวจกาแล็กซีใกล้เคียงอีกสองครั้งโดยเฉพาะอย่างยิ่งการสำรวจขนาดใหญ่ของ Ma ซึ่งใช้อวกาศและกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเพื่อศึกษากาแลคซีขนาดใหญ่ที่สุด 100 แห่งภายในประมาณ 100 Mpc ของโลกอย่างละเอียดถี่ถ้วน เป้าหมายหลักคือการชั่งน้ำหนักหลุมดำมวลมหาศาลที่กึ่งกลางของแต่ละหลุม

 

ในการทำเช่นนั้นจำเป็นต้องมีระยะทางที่แม่นยำและวิธี SBF เป็นวิธีที่ดีที่สุดในปัจจุบันเธอกล่าว ทีมสำรวจขนาดใหญ่ใช้วิธีนี้เมื่อปีที่แล้วเพื่อกำหนดระยะทางไปยังดาราจักรทรงรีขนาดยักษ์ NGC 1453 ในกลุ่มดาวบนท้องฟ้าทางตอนใต้ของ Eridanus เมื่อรวมระยะทางดังกล่าว 166 ล้านปีแสงกับข้อมูลสเปกโทรสโกปีที่ครอบคลุมจากกล้องโทรทรรศน์ Gemini และ McDonald ซึ่งทำให้ Chris Liepold และ Matthew Quenneville นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ Ma สามารถวัดความเร็วของดาวที่อยู่ใกล้ใจกลางกาแลคซีได้ - พวกเขาสรุปว่า NGC 1453 มีหลุมดำตรงกลางซึ่งมีมวลเกือบ 3 พันล้านเท่าของดวงอาทิตย์

 

ในการตรวจสอบ H0 Blakeslee ได้คำนวณระยะทาง SBF เป็น 43 ของกาแลคซีในการสำรวจขนาดใหญ่โดยใช้เวลาในการสังเกต HST 45 ถึง 90 นาทีสำหรับแต่ละกาแลคซี อีก 20 คนมาจากการสำรวจอื่นที่ใช้ HST ในการถ่ายภาพกาแลคซีขนาดใหญ่โดยเฉพาะการตรวจพบซูเปอร์โนวา Type Ia

 

กาแลคซี 63 แห่งส่วนใหญ่มีอายุระหว่าง 8 ถึง 12 พันล้านปีซึ่งหมายความว่ามีดาวสีแดงเก่าจำนวนมากซึ่งเป็นกุญแจสำคัญของวิธี SBF และยังสามารถใช้เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของการคำนวณระยะทาง ในกระดาษ Blakeslee ใช้ทั้งดาวแปรแสง Cepheid และเทคนิคที่ใช้ดาวยักษ์สีแดงที่สว่างที่สุดในกาแลคซีซึ่งเรียกว่าปลายสาขายักษ์แดงหรือเทคนิค TRGB เพื่อขึ้นไปยังกาแลคซีในระยะทางไกล พวกเขาให้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ เทคนิค TRGB คำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่ายักษ์สีแดงที่สว่างที่สุดในกาแลคซีมีความสว่างสัมบูรณ์เท่ากัน

 

"เป้าหมายคือทำให้วิธี SBF นี้เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์จากวิธีซูเปอร์โนวา Type Ia ที่ปรับเทียบด้วย Cepheid โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์เพื่อสอบเทียบสาขายักษ์แดงสำหรับ SBFs" เขากล่าว

 

"กล้องโทรทรรศน์ James Webb มีศักยภาพในการลดแถบข้อผิดพลาดสำหรับ SBF" Ma กล่าวเสริม แต่สำหรับตอนนี้ค่าคงที่ของฮับเบิลสองมาตรการที่ไม่ลงรอยกันจะต้องเรียนรู้ที่จะอยู่ร่วมกัน

 

"ฉันไม่ได้ตั้งใจที่จะวัด H0 มันเป็นผลงานที่ยอดเยี่ยมในการสำรวจของเรา" เธอกล่าว "แต่ฉันเป็นนักจักรวาลวิทยาและกำลังเฝ้าดูสิ่งนี้ด้วยความสนใจ"

สล็อตออนไลน์  918kiss



ผู้ตั้งกระทู้ Wanda Maximoff :: วันที่ลงประกาศ 2021-03-16 23:21:12


แสดงความคิดเห็น
ความคิดเห็น *
ผู้แสดงความคิดเห็น  *
อีเมล 
ไม่ต้องการให้แสดงอีเมล



Copyright © 2013 All Rights Reserved.