องค์การนาซา

การแสวงหาอัตราการขยายตัวของเอกภพเริ่มขึ้นในปี ค.ศ. 1920 โดยมีการวัดโดยนักดาราศาสตร์ Edwin P. Hubble และ Georges Lemaître ในปี 1998 สิ่งนี้นำไปสู่การค้นพบ "พลังงานมืด" ซึ่งเป็นพลังลึกลับที่น่ารังเกียจซึ่งเร่งการขยายตัวของเอกภพ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ข้อมูลจากกล้องฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ ทำให้นักดาราศาสตร์พบจุดหักเหอีกอย่าง: ความคลาดเคลื่อนระหว่างอัตราการขยายตัวที่วัดได้ในเอกภพท้องถิ่น เทียบกับการสังเกตการณ์อิสระจากทันทีหลังจากเกิดบิ๊กแบง ซึ่งทำนายค่าการขยายตัวที่ต่างกัน สาเหตุของความคลาดเคลื่อนนี้ยังคงเป็นปริศนา แต่ข้อมูลของกล้องฮับเบิลซึ่งครอบคลุมวัตถุในจักรวาลที่หลากหลายซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายบอกระยะทาง สนับสนุนแนวคิดที่ว่ามีบางสิ่งที่แปลกประหลาดเกิดขึ้น ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ใหม่ล่าสุด "คุณได้รับการวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพอย่างแม่นยำที่สุดจากมาตรฐานทองคำของกล้องโทรทรรศน์และเครื่องหมายไมล์จักรวาล" อดัม รีส ผู้ได้รับรางวัลโนเบลจากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI) และมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ ในเมืองบัลติมอร์ รัฐแมริแลนด์กล่าว . Riess เป็นผู้นำการทำงานร่วมกันทางวิทยาศาสตร์ในการตรวจสอบอัตราการขยายตัวของเอกภพที่เรียกว่า SH0ES ซึ่งย่อมาจาก Supernova, H0 สำหรับสมการสถานะของพลังงานมืด "นี่คือสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสร้างขึ้นเพื่อใช้เทคนิคที่ดีที่สุดที่เรารู้ น่าจะเป็นผลงานชิ้นโบแดงของฮับเบิล เพราะต้องใช้เวลาอีก 30 ปีของอายุขัยของฮับเบิลจึงจะมีขนาดตัวอย่างเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า" รีสส์กล่าว . เอกสารของทีมงานของ Riess จะตีพิมพ์ในรายงาน The Astrophysical Journalฉบับ Special Focus เกี่ยวกับการเสร็จสิ้นการอัปเดตครั้งใหญ่ครั้งใหญ่ที่สุดและน่าจะเป็นครั้งสุดท้ายของค่าคงที่ฮับเบิล ผลลัพธ์ใหม่นี้มากกว่าสองเท่าของตัวอย่างเครื่องหมายระยะห่างของจักรวาล ทีมงานของเขายังได้วิเคราะห์ข้อมูลก่อนหน้านี้ทั้งหมดอีกครั้ง โดยชุดข้อมูลทั้งหมดในขณะนี้รวมถึงวงโคจรของฮับเบิลมากกว่า 1,000 วงโคจร เมื่อ นาซา คิดกล้องโทรทรรศน์อวกาศขนาดใหญ่ขึ้นในทศวรรษ 1970 หนึ่งในเหตุผลหลักสำหรับค่าใช้จ่ายและความพยายามทางเทคนิคที่ไม่ธรรมดาคือการสามารถแก้ไข Cepheids ซึ่งเป็นดาวที่สว่างขึ้นและสลัวเป็นช่วงๆ ซึ่งมองเห็นในทางช้างเผือกของเราและดาราจักรภายนอก เซเฟอิดเป็นเครื่องหมายไมล์จักรวาลมาตรฐานทองคำมาช้านาน นับตั้งแต่นักดาราศาสตร์เฮนเรียตตา สวอน ลีวิตต์ค้นพบยูทิลิตี้ของพวกมันในปี 1912 ในการคำนวณระยะทางที่มากขึ้น นักดาราศาสตร์ใช้ดาวฤกษ์ระเบิดที่เรียกว่าซูเปอร์โนวาประเภท Ia เมื่อรวมกันแล้ว วัตถุเหล่านี้สร้าง "ขั้นบันไดระยะทางจักรวาล" ทั่วทั้งเอกภพ และจำเป็นต่อการวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพ ซึ่งเรียกว่าค่าคงที่ฮับเบิลตามชื่อเอ็ดวิน ฮับเบิล ค่าดังกล่าวมีความสำคัญต่อการประมาณอายุของเอกภพและเป็นการทดสอบพื้นฐานเกี่ยวกับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเอกภพ เริ่มต้นทันทีหลังจากการเปิดตัวของฮับเบิลในปี 1990 การสังเกตการณ์ดาวเซเฟอิดชุดแรกเพื่อปรับแต่งค่าคงที่ของฮับเบิลดำเนินการโดยสองทีม: โครงการหลัก HST นำโดยเวนดี ฟรีดแมน, โรเบิร์ต เคนนิคุตต์, เจเรมี โมลด์ และมาร์ค แอรอนสัน และอีกทีมโดยอัลลัน Sandage และผู้ทำงานร่วมกันที่ใช้ Cepheids เป็นเครื่องหมายหลักไมล์เพื่อปรับแต่งการวัดระยะทางของกาแลคซีใกล้เคียง ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 ทีมงานได้ประกาศว่า "ภารกิจสำเร็จ" ด้วยความแม่นยำถึง 10 เปอร์เซ็นต์สำหรับค่าคงที่ของฮับเบิล 72 บวกหรือลบ 8 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก ในปี พ.ศ. 2548 และอีกครั้งในปี พ.ศ. 2552 การเพิ่มกล้องใหม่ที่ทรงพลังบนกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลได้เปิดตัว "รุ่นที่ 2" ของการวิจัยอย่างต่อเนื่องของฮับเบิล เนื่องจากทีมงานมุ่งมั่นที่จะปรับแต่งค่าให้มีความแม่นยำเพียงหนึ่งเปอร์เซ็นต์ สิ่งนี้เปิดตัวโดยโปรแกรม SH0ES นักดาราศาสตร์หลายทีมที่ใช้กล้องฮับเบิล รวมทั้ง SH0ES ได้รวมค่าคงที่ของฮับเบิลไว้ที่ 73 บวกหรือลบ 1 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก ในขณะที่วิธีการอื่นๆ ถูกนำมาใช้ในการตรวจสอบคำถามค่าคงที่ของฮับเบิล แต่ทีมต่างๆ ก็ได้ค่าที่ใกล้เคียงกับตัวเลขเดียวกัน ทีม SH0ES ประกอบด้วย Dr. Wenlong Yuan จาก Johns Hopkins University, Dr. Lucas Macri จาก Texas A&M University, Dr. Stefano Casertano จาก STScI และ Dr. Dan Scolnic จาก Duke University โครงการนี้ได้รับการออกแบบให้ยึดเอกภพโดยจับคู่ความแม่นยำของค่าคงที่ฮับเบิลที่อนุมานจากการศึกษารังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลที่เหลือจากรุ่งอรุณของเอกภพ "ค่าคงที่ของฮับเบิลเป็นตัวเลขที่พิเศษมาก มันสามารถใช้ในการร้อยเข็มจากอดีตจนถึงปัจจุบันสำหรับการทดสอบแบบ end-to-end ของความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเอกภพ ซึ่งต้องใช้จำนวนงานละเอียดมากเป็นปรากฎการณ์" ดร. Licia Verde นักจักรวาลวิทยาที่ ICREA และ ICC-University of Barcelona พูดถึงการทำงานของทีม SH0ES ทีมงานวัดเครื่องหมายหลักไมล์ของซูเปอร์โนวา 42 รายการด้วยกล้องฮับเบิล เนื่องจากมีการพบเห็นการระเบิดในอัตราประมาณหนึ่งครั้งต่อปี ฮับเบิลจึงบันทึกซูเปอร์โนวาให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับการวัดการขยายตัวของเอกภพ เพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติ Riess กล่าวว่า "เรามีตัวอย่างที่สมบูรณ์ของซูเปอร์โนวาทั้งหมดที่กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลสามารถเข้าถึงได้ในช่วง 40 ปีที่ผ่านมา" เช่นเดียวกับเนื้อเพลงจากเพลง "Kansas City" จากละครเพลงบรอดเวย์เรื่องโอกลาโฮมา ฮับเบิลมี "ไปอย่างรวดเร็วเท่าที่มันเป็นไปได้!" ฟิสิกส์ประหลาด? อัตราการขยายตัวของเอกภพถูกคาดการณ์ว่าจะช้ากว่าที่ฮับเบิลเห็นจริง ด้วยการรวมแบบจำลองจักรวาลวิทยามาตรฐานของเอกภพและการวัดโดยภารกิจของ Planck ของ European Space Agency (ซึ่งสังเกตพื้นหลังคลื่นไมโครเวฟโบราณของจักรวาลเมื่อ 13.8 พันล้านปีก่อน) นักดาราศาสตร์ทำนายค่าคงที่ของฮับเบิลที่ต่ำกว่า: 67.5 บวกหรือลบ 0.5 กิโลเมตรต่อ วินาทีต่อเมกะพาร์เซก เทียบกับค่าประมาณของทีม SH0ES ที่ 73 เมื่อพิจารณาจากขนาดตัวอย่างฮับเบิลที่ใหญ่ มีโอกาสเพียง 1 ในล้านที่นักดาราศาสตร์จะผิดพลาดเนื่องจากการจับฉลากที่โชคไม่ดี รีสส์ กล่าว ซึ่งเป็นเกณฑ์ทั่วไปสำหรับการแก้ปัญหาทางฟิสิกส์อย่างจริงจัง การค้นพบนี้ช่วยคลี่คลายสิ่งที่กลายเป็นภาพที่สวยงามและเป็นระเบียบเรียบร้อยของวิวัฒนาการเชิงพลวัตของเอกภพ นักดาราศาสตร์กำลังสูญเสียคำอธิบายเกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างอัตราการขยายตัวของเอกภพท้องถิ่นกับเอกภพดึกดำบรรพ์ แต่คำตอบอาจเกี่ยวข้องกับฟิสิกส์เพิ่มเติมของเอกภพ การค้นพบที่น่าสับสนดังกล่าวทำให้ชีวิตของนักจักรวาลวิทยาอย่างรีสส์น่าตื่นเต้นยิ่งขึ้น เมื่อสามสิบปีก่อน พวกเขาเริ่มวัดค่าคงที่ของฮับเบิลเพื่อเป็นเกณฑ์มาตรฐานของเอกภพ แต่ตอนนี้กลายเป็นสิ่งที่น่าสนใจยิ่งกว่าเดิม “อันที่จริง ฉันไม่สนใจว่าค่าการขยายตัวจะสูงขนาดไหน แต่ฉันชอบใช้มันเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับจักรวาล” รีสส์กล่าวเสริม กล้องโทรทรรศน์อวกาศเวบบ์ตัวใหม่ของนาซาจะขยายงานของฮับเบิลด้วยการแสดงเครื่องหมายหลักไมล์ของจักรวาลในระยะทางที่มากขึ้นหรือมีความละเอียดที่คมชัดกว่าที่ฮับเบิลมองเห็น กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเป็นโครงการความร่วมมือระหว่างประเทศระหว่าง NASA และ ESA (European Space Agency) ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของ NASA ในเมืองกรีนเบลท์ รัฐแมรี่แลนด์ เป็นผู้บริหารจัดการกล้องโทรทรรศน์ สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI) ในเมืองบัลติมอร์ รัฐแมรี่แลนด์ ดำเนินการด้านวิทยาศาสตร์ของฮับเบิล STScI ดำเนินการสำหรับ NASA โดยสมาคมมหาวิทยาลัยเพื่อการวิจัยดาราศาสตร์ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี