จักรวาลไม่คงที่ สิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดยการศึกษาของนักดาราศาสตร์ Edwin Hubble ในปี 1929 นั่นคือเกือบ 90 ปีที่แล้ว เขาถูกนำไปสู่ความคิดนี้โดยการสังเกตการเคลื่อนที่ของดาราจักร การค้นพบนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อีกครั้งในปลายศตวรรษที่ 20 คือการคำนวณการขยายตัวของจักรวาลด้วยความเร่ง
การขยายตัวของจักรวาลชื่ออะไร
บางคนแปลกใจที่ได้ยินสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่าการขยายตัวของจักรวาล ชื่อนี้ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับเศรษฐกิจและมีความคาดหวังเชิงลบ
อัตราเงินเฟ้อเป็นกระบวนการของการขยายตัวของจักรวาลทันทีหลังจากการปรากฎตัวของมัน และด้วยความเร่งอย่างรวดเร็ว แปลจากภาษาอังกฤษ "inflation" - "pump up", "inflate".
ความสงสัยใหม่เกี่ยวกับการมีอยู่ของพลังงานมืดในฐานะปัจจัยหนึ่งในทฤษฎีเงินเฟ้อของจักรวาลนั้นถูกใช้โดยฝ่ายตรงข้ามของทฤษฎีการขยายตัว
จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็เสนอแผนที่หลุมดำ ข้อมูลเริ่มต้นแตกต่างจากที่ได้รับในภายหลัง:
- หลุมดำหกหมื่นที่มีระยะห่างมากที่สุดห่างออกไปมากกว่า 11 ล้านปีแสง - ข้อมูลจากสี่ปีที่แล้ว
- กาแล็กซีหลุมดำหนึ่งแสนแปดหมื่นที่อยู่ห่างออกไป 13 ล้านปีแสง ข้อมูลที่ได้รับจากนักวิทยาศาสตร์ รวมถึงนักฟิสิกส์นิวเคลียร์ของรัสเซีย เมื่อต้นปี 2560
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์กล่าวว่าข้อมูลนี้ไม่ขัดแย้งกับแบบจำลองคลาสสิกของจักรวาล
อัตราการขยายของจักรวาลเป็นสิ่งท้าทายสำหรับนักจักรวาลวิทยา
อัตราการขยายตัวเป็นสิ่งที่ท้าทายสำหรับนักจักรวาลวิทยาและนักดาราศาสตร์ จริงอยู่ นักจักรวาลวิทยาไม่โต้แย้งอีกต่อไปว่าอัตราการขยายตัวของจักรวาลไม่มีค่าคงที่ ความคลาดเคลื่อนย้ายไปที่ระนาบอื่น - เมื่อการขยายตัวเริ่มเร่งตัวขึ้น ข้อมูลการโรมมิ่งสเปกตรัมจากซุปเปอร์โนวาประเภท 1 ที่อยู่ไกลออกไปพิสูจน์ว่าการขยายตัวไม่ใช่กระบวนการเริ่มต้นอย่างกะทันหัน
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าจักรวาลหดตัวในช่วงห้าพันล้านปีแรก
ผลที่ตามมาของบิกแบงในตอนแรกกระตุ้นการขยายตัวที่ทรงพลังและจากนั้นก็เริ่มหดตัว แต่พลังงานมืดยังคงมีอิทธิพลต่อการเติบโตของจักรวาล และด้วยความเร่ง
นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้เริ่มสร้างแผนที่ขนาดจักรวาลสำหรับยุคต่างๆ เพื่อค้นหาว่าความเร่งเริ่มขึ้นเมื่อใด ด้วยการสังเกตการระเบิดของซุปเปอร์โนวา เช่นเดียวกับทิศทางของความเข้มข้นของสสารมืดในดาราจักรโบราณ นักจักรวาลวิทยาได้สังเกตเห็นลักษณะการเร่งความเร็ว
ทำไมจักรวาลถึง "เร่ง"
ในขั้นต้น สันนิษฐานว่าในแผนที่รวบรวมขนาดของจักรวาล ค่าความเร่งไม่ใช่เชิงเส้น แต่กลายเป็นไซนัส มันถูกเรียกว่า "คลื่นแห่งจักรวาล"
คลื่นของจักรวาลบอกว่าอัตราเร่งไม่ได้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ มันช้าลงแล้วก็เร่งขึ้น และหลายครั้ง นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีเจ็ดกระบวนการดังกล่าวในช่วง 13.81 พันล้านปีหลังบิ๊กแบง
อย่างไรก็ตาม นักจักรวาลวิทยายังไม่สามารถตอบคำถามว่าอะไรเป็นตัวกำหนดความเร่ง-ลดความเร็ว สมมติฐานต่างๆ เกิดขึ้นจากแนวคิดที่ว่าสนามพลังงานที่เกิดจากพลังงานมืดนั้นอยู่ภายใต้คลื่นของจักรวาล และการเคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง จักรวาลจะขยายความเร่งหรือทำให้ช้าลง
แม้จะมีการโน้มน้าวใจของข้อโต้แย้ง พวกเขายังคงเป็นทฤษฎี นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์หวังว่าข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ที่โคจรรอบพลังค์จะยืนยันการมีอยู่ของคลื่นในจักรวาล
เมื่อพบพลังงานมืด
เป็นครั้งแรกที่พวกเขาเริ่มพูดถึงเรื่องนี้ในยุค 90 เนื่องจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวา ไม่ทราบธรรมชาติของพลังงานมืด แม้ว่าอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์จะแยกแยะค่าคงที่จักรวาลในทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขา
ในปี พ.ศ. 2459 เมื่อร้อยปีที่แล้ว จักรวาลยังถือว่าไม่เปลี่ยนแปลง แต่แรงโน้มถ่วงเข้ามาแทรกแซง: มวลจักรวาลจะชนกันอย่างสม่ำเสมอหากจักรวาลอยู่กับที่ ไอน์สไตน์ประกาศแรงโน้มถ่วงเนื่องจากแรงผลักของจักรวาล
Georges Lemaitre จะอธิบายผ่านฟิสิกส์ สูญญากาศประกอบด้วยพลังงาน เพราะความลังเลของเธอที่นำไปสู่การปรากฏตัวของอนุภาคและการทำลายล้างต่อไป พลังงานจะได้รับพลังที่น่ารังเกียจ
เมื่อฮับเบิลพิสูจน์การขยายตัวของจักรวาล ไอน์สไตน์เรียกว่าเรื่องไร้สาระคงที่ของจักรวาล
อิทธิพลของพลังงานมืด
จักรวาลเคลื่อนตัวออกจากกันด้วยความเร็วคงที่ ในปี 1998 โลกได้รับข้อมูลจากการวิเคราะห์การระเบิดซูเปอร์โนวาประเภทที่ 1 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าจักรวาลเติบโตเร็วขึ้น
สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะสารที่ไม่รู้จัก มันถูกเรียกว่า "พลังงานมืด" ปรากฎว่ามันใช้พื้นที่เกือบ 70% ของจักรวาล สาระสำคัญ คุณสมบัติ และธรรมชาติของพลังงานมืดยังไม่ได้รับการศึกษา แต่นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามค้นหาว่ามีอยู่ในกาแลคซีอื่นหรือไม่
ในปี 2559 พวกเขาคำนวณอัตราการขยายตัวที่แน่นอนสำหรับอนาคตอันใกล้ แต่ความคลาดเคลื่อนปรากฏขึ้น: จักรวาลกำลังขยายตัวในอัตราที่เร็วกว่าที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เคยคาดไว้ ในบรรดานักวิทยาศาสตร์ เกิดข้อขัดแย้งเกี่ยวกับการมีอยู่ของพลังงานมืดและอิทธิพลของมันที่มีต่ออัตราการขยายตัวของขอบเขตของจักรวาล
การขยายตัวของจักรวาลเกิดขึ้นโดยไม่มีพลังงานมืด
นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอทฤษฎีความเป็นอิสระของการขยายตัวของจักรวาลจากพลังงานมืดเมื่อต้นปี 2560 พวกเขาอธิบายการขยายตัวว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของจักรวาล
นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยบูดาเปสต์และฮาวายสรุปว่าความคลาดเคลื่อนระหว่างการคำนวณกับอัตราการขยายตัวที่แท้จริงนั้นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของพื้นที่ ไม่มีใครคำนึงถึงสิ่งที่เกิดขึ้นกับแบบจำลองของจักรวาลระหว่างการขยายตัว
นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าส่วนใหญ่สงสัยการมีอยู่ของพลังงานมืดความเข้มข้นขนาดใหญ่ของสสารในจักรวาลส่งผลต่อการขยายตัวของมัน ในกรณีนี้ เนื้อหาที่เหลือจะถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกัน อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงยังคงไม่ถูกพิจารณา
เพื่อแสดงให้เห็นถึงความถูกต้องของสมมติฐาน นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอแบบจำลองของจักรวาลขนาดเล็ก พวกเขานำเสนอมันในรูปแบบของชุดของฟองอากาศ และเริ่มคำนวณพารามิเตอร์การเติบโตของแต่ละฟองในอัตราของมันเอง ขึ้นอยู่กับมวลของฟอง
การจำลองจักรวาลนี้แสดงให้นักวิทยาศาสตร์เห็นว่าสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยไม่คำนึงถึงพลังงาน และถ้าคุณ "ผสมผสาน" พลังงานมืด โมเดลจะไม่เปลี่ยนแปลง นักวิทยาศาสตร์กล่าว
โดยทั่วไป การอภิปรายยังคงดำเนินต่อไป ผู้สนับสนุนพลังงานมืดบอกว่ามันส่งผลต่อการขยายตัวของขอบเขตของจักรวาล ฝ่ายตรงข้ามยืนหยัดโดยเถียงว่าความเข้มข้นของสสารมีความสำคัญ
อัตราการขยายตัวของจักรวาลตอนนี้
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าจักรวาลเริ่มเติบโตหลังบิ๊กแบง จากนั้นเมื่อเกือบหนึ่งหมื่นสี่พันล้านปีก่อน ปรากฎว่าอัตราการขยายตัวของจักรวาลนั้นมากกว่าความเร็วแสง และเติบโตอย่างต่อเนื่อง
ประวัติศาสตร์ของเวลาที่สั้นที่สุดโดย Stephen Hawking และ Leonard Mlodinov ตั้งข้อสังเกตว่าอัตราการขยายขอบเขตของจักรวาลต้องไม่เกิน 10% ต่อพันล้านปี
เพื่อกำหนดอัตราการขยายตัวของจักรวาล ในฤดูร้อนปี 2016 Adam Riess ผู้ชนะรางวัลโนเบลได้คำนวณระยะทางที่ Cepheids เต้นเป็นจังหวะในกาแลคซีที่อยู่ใกล้กัน ข้อมูลเหล่านี้ทำให้เราคำนวณความเร็วได้ ปรากฎว่ากาแลคซีที่อยู่ห่างออกไปอย่างน้อยสามล้านปีแสงสามารถเคลื่อนที่ออกไปด้วยความเร็วเกือบ 73 กม. / วินาที
ผลลัพธ์น่าทึ่งมาก: กล้องดูดาวที่โคจรรอบ ๆ พลังค์เดียวกัน พูดถึงความเร็ว 69 กม./วินาที เหตุใดจึงบันทึกความแตกต่างดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์จึงไม่สามารถตอบได้: พวกเขาไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสสารมืด ซึ่งเป็นพื้นฐานของทฤษฎีการขยายตัวของจักรวาล
รังสีมืด
ปัจจัยอื่นใน "ความเร่ง" ของจักรวาลถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ด้วยความช่วยเหลือของฮับเบิล เชื่อกันว่าการแผ่รังสีมืดเกิดขึ้นที่จุดเริ่มต้นของการก่อตัวของจักรวาล แล้วมันก็มีพลังมากกว่านั้น ไม่เป็นไร
รังสีมืด "ช่วย" พลังงานมืดเพื่อขยายขอบเขตของจักรวาล ความคลาดเคลื่อนในการกำหนดอัตราการเร่งเกิดจากธรรมชาติที่ไม่รู้จักของรังสีนี้ นักวิทยาศาสตร์กล่าว
งานเพิ่มเติมของฮับเบิลควรทำให้การสังเกตแม่นยำยิ่งขึ้น
พลังงานลึกลับสามารถทำลายจักรวาลได้
นักวิทยาศาสตร์ได้พิจารณาสถานการณ์ดังกล่าวมาเป็นเวลาหลายทศวรรษแล้ว ข้อมูลจากหอสังเกตการณ์อวกาศพลังค์กล่าวว่านี่ไม่ได้เป็นเพียงการคาดเดาเท่านั้น เผยแพร่ในปี 2013
"พลังค์" วัด "เสียงสะท้อน" ของบิ๊กแบงซึ่งปรากฏขึ้นเมื่ออายุของจักรวาลประมาณ 380,000 ปี อุณหภูมิอยู่ที่ 2700 องศา และอุณหภูมิก็เปลี่ยนไป "พลังค์" ยังกำหนด "องค์ประกอบ" ของจักรวาลด้วย:
- เกือบ 5% - ดาว, ฝุ่นจักรวาล, ก๊าซจักรวาล, กาแล็กซี;
- เกือบ 27% เป็นมวลของสสารมืด
- ประมาณ 70% เป็นพลังงานมืด
นักฟิสิกส์ Robert Caldwell เสนอว่าพลังงานมืดมีพลังที่สามารถเติบโตได้ และพลังงานนี้จะแยกกาล-อวกาศนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ากาแล็กซีจะเคลื่อนตัวออกไปในอีกยี่สิบถึงห้าหมื่นล้านปีข้างหน้า กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นพร้อมกับการขยายตัวของขอบเขตของจักรวาลที่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้จะฉีกทางช้างเผือกออกจากดาวและจะสลายตัวด้วย
อวกาศวัดได้ประมาณหกสิบล้านปี ดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวแคระแคระ และดาวเคราะห์จะแยกออกจากมัน แล้วโลกจะระเบิด ในอีกสามสิบนาทีข้างหน้า อวกาศจะฉีกอะตอมออกจากกัน สุดท้ายจะเป็นการทำลายโครงสร้างของกาลอวกาศ
ทางช้างเผือก "บินหนีไปไหน"
นักดาราศาสตร์ในเยรูซาเล็มเชื่อว่าทางช้างเผือกมีความเร็วสูงสุดแล้ว ซึ่งสูงกว่าอัตราการขยายตัวของเอกภพ นักวิทยาศาสตร์อธิบายสิ่งนี้ด้วยความปรารถนาของทางช้างเผือกถึง "มหา Attractor" ซึ่งถือเป็นกระจุกดาราจักรที่ใหญ่ที่สุด ดังนั้นทางช้างเผือกจึงออกจากทะเลทรายในอวกาศ
นักวิทยาศาสตร์ใช้วิธีการต่างๆ ในการวัดอัตราการขยายตัวของจักรวาล ดังนั้นจึงไม่มีผลลัพธ์เดียวสำหรับพารามิเตอร์นี้