นักวิทยาศาสตร์ พบหลักฐานใหม่ "พลังงานมืด" ของจักรวาล เปลี่ยนแปลงตามกาลเวลา

ข้อมูลใหม่ที่เกี่ยวข้องกับกาแล็กซีนับล้านและแกนกาแล็กซีที่เปล่งแสงสว่าง กำลังให้หลักฐานใหม่ว่า "พลังงานมืด" (Dark Energy) - แรงจักรวาลลึกลับที่มองไม่เห็นซึ่งรับผิดชอบต่อการขยายตัวเร่งความเร็วของจักรวาล - อาจอ่อนแรงลงตามกาลเวลา แทนที่จะคงที่ตามสมมติฐานเดิมที่เชื่อกันมานาน

ผลการศึกษาที่ประกาศเมื่อวันพุธที่ผ่านมา เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาประวัติจักรวาลหลายปี โดยมุ่งเน้นไปที่พลังงานมืด นักวิจัยได้วิเคราะห์ข้อมูลการสังเกตการณ์เป็นเวลาสามปีโดยเครื่องมือ Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) ณ หอดูดาวคิตต์พีคในรัฐแอริโซนา

"ผลจาก DESI ชี้ให้เห็นอย่างน่าสนใจว่าพลังงานมืดอาจมีวิวัฒนาการ" ดร.อาร์จุน เดย์ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากสถาบัน NOIRLab ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ และนักวิทยาศาสตร์โครงการ NOIRLab สำหรับ DESI กล่าว

การวิเคราะห์ครั้งใหม่นี้ใช้ข้อมูลจากการสังเกตการณ์สามปีแรกของ DESI ซึ่งรวบรวมข้อมูลกาแล็กซีและเควซาร์เกือบ 15 ล้านชิ้น โดยเควซาร์คือแกนกาแล็กซีที่สว่างมากซึ่งมีหลุมดำมวลมหาศาลกำลังกลืนกินวัตถุโดยรอบอย่างตะกละตะกลาม

การวิเคราะห์นี้ เมื่อรวมกับข้อมูลดาราศาสตร์อื่นๆ ให้หลักฐานที่เพิ่มขึ้นว่าผลกระทบของพลังงานมืดอาจอ่อนแรงลงตามกาลเวลา และโมเดลมาตรฐานเกี่ยวกับการทำงานของจักรวาลอาจต้องได้รับการปรับปรุง นักวิจัยกล่าว

มุมมองของ M74 หรือที่เรียกอีกอย่างว่าดาราจักรผี ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ของ NASA/ESA/CSA ภาพจากรอยเตอร์

การวัดอื่นๆ เหล่านั้นรวมถึงแสงที่หลงเหลือจากยุคเริ่มต้นของจักรวาล ดาวระเบิดที่เรียกว่าซูเปอร์โนวา และลักษณะที่แสงจากกาแล็กซีที่ห่างไกลถูกบิดเบี้ยวโดยแรงโน้มถ่วง

"ผลการค้นพบใหม่ทั้งจาก DESI และจากการทดลองอื่นๆ อีกจำนวนมาก บ่งชี้ว่าสิ่งที่ทำให้เกิดการขยายตัวของจักรวาลอาจกำลังเสื่อมสลาย - นั่นคือ ลดความแรงลง" ดร.เดย์กล่าว "สิ่งนี้เปลี่ยนความเข้าใจพื้นฐานของเราเกี่ยวกับธรรมชาติอีกครั้ง โดยเฉพาะความเข้าใจของเราเกี่ยวกับอนาคตของจักรวาล การขยายตัวจะดำเนินต่อไปตลอดกาล หรือการเร่งความเร็วจะช้าลง หยุด และเปลี่ยนเป็นการชะลอตัว?"

เหตุการณ์บิ๊กแบงเมื่อประมาณ 1.38 หมื่นล้านปีที่แล้วเริ่มต้นจักรวาล และมันขยายตัวมาตลอดนับแต่นั้น นักวิทยาศาสตร์ในปี 2541 เปิดเผยว่าการขยายตัวนี้กำลังเร่งความเร็วขึ้นจริง โดยมีพลังงานมืดเป็นสาเหตุที่สันนิษฐาน ลักษณะทางกายภาพของพลังงานมืดยังไม่เป็นที่ทราบในปัจจุบัน

"ข้อมูลจาก DESI บอกเราเกี่ยวกับขนาดของจักรวาลที่เติบโตขึ้นตามกาลเวลา เราสามารถเชื่อมโยงอัตราการเติบโตโดยตรงกับความแรง - หรือความหนาแน่นพลังงาน - ของพลังงานมืด ณ เวลาที่กำหนด เนื่องจากพลังงานมืดเป็นสิ่งที่ทำให้อัตราการเติบโตนั้นเร่งตัว" ดร.เจฟฟ์ นิวแมน นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์ก ซึ่งเป็นหนึ่งในนักวิจัยกล่าว

เนื้อหาของจักรวาลประกอบด้วยสสารธรรมดา - ดาว ดาวเคราะห์ ก๊าซ ฝุ่น และสิ่งคุ้นเคยทั้งหมดบนโลก - รวมทั้งสสารมืดและพลังงานมืด สสารธรรมดาคิดเป็นประมาณ 5% ของเนื้อหาทั้งหมด สสารมืด ซึ่งเป็นที่รู้จักผ่านอิทธิพลแรงโน้มถ่วงต่อกาแล็กซีและดาว อาจมีประมาณ 27% ส่วนพลังงานมืดอาจมีประมาณ 68%

"พลังงานมืดเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่น่าฉงนและลึกลับที่สุดของจักรวาสอย่างแน่นอน เรายังไม่รู้ว่ามันคืออะไร แต่เราสามารถตรวจจับผลกระทบที่ชัดเจนต่อการขยายตัวของจักรวาส" ดร.เดย์กล่าว

"สสารทั้งหมดในจักรวาสมีแรงโน้มถ่วงซึ่งควรจะชะลอการขยายตัว แต่แทนที่จะเป็นเช่นนั้น เรากลับสังเกตเห็นว่าการขยายตัวของจักรวาลกำลังเร่งตัว และเราเชื่อว่าพฤติกรรมที่ไม่คาดคิดนี้เกิดจากพลังงานมืด องค์ประกอบของจักรวาลซึ่งใช้แรงดันเพื่อผลักสิ่งต่างๆ ออกจากกัน - คล้ายกับแรงโน้มถ่วงแบบลบ" ดร.เดย์เสริม

ผลการค้นพบใหม่นี้ได้นำเสนอในงานประชุมสุดยอดฟิสิกส์ระดับโลกของสมาคมฟิสิกส์อเมริกันที่เมืองแอนาไฮม์ รัฐแคลิฟอร์เนีย

"ผลการค้นพบของเราใน DESI ที่ว่าพลังงานมืดกำลังวิวัฒนาการตามกาลเวลาและไม่ใช่ค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยา อาจเป็นผลลัพธ์ที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับการเร่งตัวของจักรวาลนับตั้งแต่การค้นพบในปี 2541 ซึ่งนำไปสู่รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2554" ดร.มุสตาฟา อิชัค นักจักรวาลวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ดัลลัสและประธานร่วมของกลุ่มทำงานที่วิเคราะห์ข้อมูล DESI กล่าว

"ผลลัพธ์ใหม่และไม่คาดคิดนี้มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงอนาคตของจักรวาลวิทยาและความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโมเดลมาตรฐานของมัน" ดร.อิชัคกล่าวเสริม