อธิบายพัฒนาการของโครงสร้างจักรวาล

งานวิจัยที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเวียดนามวัยหนุ่มจากมหาวิทยาลัยมิชิแกน (สหรัฐอเมริกา) ได้ค้นพบหลักฐานว่าโครงสร้างขนาดใหญ่และความเชื่อมโยงระหว่างกาแล็กซีต่างๆ ในจักรวาลพัฒนาช้ากว่าที่ทำนายไว้ในทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

TS Nguyễn Nhật Minh - Ảnh: NVCC — *ดร. เหงียน นัท มินห์ - ภาพถ่าย: NVCC*

เมื่อเวลาผ่านไปและ จักรวาล มีการวิวัฒนาการ นักวิทยาศาสตร์คาดว่าโครงสร้างขนาดใหญ่ในจักรวาล - โครงข่ายสสารที่เชื่อมโยงกาแล็กซี - จะเติบโตในอัตราหนึ่งตามที่ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์คาดการณ์ไว้ ภูมิภาคที่มีสสารหนาแน่น เช่น กาแล็กซีและกระจุกกาแล็กซี มีความหนาแน่นเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ขณะที่ภูมิภาคในอวกาศกลับว่างเปล่ามากขึ้นเรื่อยๆ

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงและพลังงานมืด

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนได้แสดงให้เห็นแล้วว่า เนื่องจากพลังงานมืด (พลังงานประเภทหนึ่งที่มีธรรมชาติไม่ทราบแน่ชัดแต่มีอยู่ทั่วไปในจักรวาล) เร่งการขยายตัวของจักรวาล ความแตกต่างระหว่างทฤษฎีกับข้อมูลจึงชัดเจนมากขึ้นเรื่อยๆ ผู้เขียนหลักของผลงานนี้คือเหงียน นัท มินห์ นักจักรวาลวิทยาชาวเวียดนามวัยหนุ่ม อดีตนักเรียนสาขาฟิสิกส์ทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์โฮจิมินห์ซิตี้ การค้นพบนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Physical Review Letters ซึ่งเป็นวารสารที่ได้รับการจัดอันดับสูงสุดโดย Google Scholar ในด้านคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ เนื่องจากการค้นพบนี้มีความสำคัญ การศึกษาดังกล่าวจึงได้รับการพิจารณาให้เป็นผลงานที่โดดเด่นโดยกองบรรณาธิการของ American Physical Society และยังได้รับการรายงานโดยวารสารฟิสิกส์นานาชาติหลายฉบับอีกด้วย กาแล็กซีเชื่อมต่อถึงกันทั่วทั้งจักรวาลเหมือนใยแมงมุมยักษ์ การกระจายตัวในอวกาศนั้นไม่ใช่แบบสุ่ม แต่มีแนวโน้มที่จะรวมกลุ่มกันอยู่ ในความเป็นจริง เครือข่ายสสารทั้งหมดในจักรวาลเริ่มต้นจากกลุ่มสสารขนาดเล็กในจักรวาลยุคแรก จากนั้นค่อยๆ เติบโตเป็นกาแล็กซีแต่ละกาแล็กซี และในที่สุดก็ก่อตัวเป็นกลุ่มและเส้นใยของกาแล็กซี จักรวาลไม่ได้ประกอบด้วยสสารเพียงอย่างเดียว มันน่าจะมีองค์ประกอบลึกลับที่เรียกว่าพลังงานมืดด้วย พลังงานมืดเร่งการขยายตัวของจักรวาลทั้งหมด เมื่อพลังงานมืดเร่งการขยายตัวของจักรวาล มันจะส่งผลตรงกันข้ามต่อโครงสร้างขนาดใหญ่ ดร. นัท มินห์ วิเคราะห์ว่า “หากแรงโน้มถ่วงทำหน้าที่เหมือนตัวขยายที่เพิ่มการรบกวนสสาร ส่งเสริมให้สสารพัฒนาไปเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ พลังงานมืดก็จะทำหน้าที่เหมือนตัวลดทอนที่ทำให้การรบกวนอ่อนลงและขัดขวางการพัฒนาของโครงสร้างเหล่านี้” ดังนั้นเขาจึงกล่าวว่า "ด้วยการทำความเข้าใจว่าโครงสร้างต่างๆ ในจักรวาลประกอบกันและวิวัฒนาการขึ้นมาอย่างไร เราจึงสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงและพลังงานมืดได้"

Vật chất trong vũ trụ sơ khai dần kết hợp lại thành các cấu trúc vũ trụ lớn ở thời kỳ muộn - Tranh minh họa: NHẬT MINH - MAI THANH — สสารในเอกภพยุคแรกค่อยๆ รวมตัวกันเป็นโครงสร้างจักรวาลขนาดใหญ่ในช่วงปลายยุค - ภาพประกอบ: NHAT MINH - MAI THANH

เราประหลาดใจกับค่าทางสถิติที่สูงของหลักฐานสำหรับการระงับการเจริญเติบโตที่ผิดปกตินี้ จริงๆ แล้ว ฉันรู้สึกเหมือนจักรวาลกำลังพยายามบอกอะไรบางอย่างกับเรา ขณะนี้เป็นหน้าที่ของเราในฐานะนักจักรวาลวิทยาที่จะอธิบายการค้นพบเหล่านี้

ศาสตราจารย์ DRAGAN HUTERER

ศึกษาต่อเรื่องการเคลื่อนที่ของกาแล็กซี

ดร. Nhat Minh และเพื่อนร่วมงานของเขา ได้แก่ ศาสตราจารย์ Dragan Huterer และ ดร. Yuewei Wen (ทั้งคู่จากมหาวิทยาลัยมิชิแกน) ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับวิวัฒนาการตามเวลาของโครงสร้างขนาดใหญ่ตลอดวิวัฒนาการของจักรวาลโดยใช้ข้อมูลจากการสำรวจอวกาศหลายแหล่ง ขั้นแรก พวกเขาใช้ไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล (หรือ CMB) ซึ่งประกอบด้วยโฟตอนที่ปล่อยออกมาไม่นานหลังจากบิ๊กแบงที่สร้างจักรวาล ตามที่ Michigan News รายงาน โฟตอนเหล่านี้ให้ภาพรวมของจักรวาลในยุคแรกเริ่ม เมื่อโฟตอนเดินทางเข้ามาหากล้องโทรทรรศน์ของเรา เส้นทางของโฟตอนอาจโค้งงอได้เนื่องจากแรงดึงดูดของโครงสร้างขนาดใหญ่ตามเส้นทางนั้น ด้วยการศึกษาปรากฏการณ์นี้ นักวิจัยสามารถสรุปโครงสร้างและการกระจายตัวของสสารในจักรวาลได้ นักจักรวาลวิทยาได้ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ของ "แสงจากกาแล็กซีพื้นหลังอันห่างไกลถูกบิดเบือนโดยปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงกับสสารระหว่างกาแล็กซีและกล้องโทรทรรศน์" โดยถอดรหัสการบิดเบือนดังกล่าวเพื่อระบุว่าสสารกระจายตัวระหว่างเราและกาแล็กซีพื้นหลังอันห่างไกลอย่างไร “สิ่งสำคัญคือไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลและกาแล็กซีพื้นหลังตั้งอยู่ในระยะทางที่ต่างกันจากกล้องโทรทรรศน์ของเรา ดังนั้นการเลนส์ความโน้มถ่วงที่อ่อนแอของกาแล็กซีจึงทำให้เราได้รับข้อมูลเกี่ยวกับการกระจายตัวของสสารในจักรวาลในช่วงเวลาที่ใกล้เรามากกว่าข้อมูลเกี่ยวกับการกระจายตัวของสสารที่อนุมานได้จากการเลนส์ความโน้มถ่วงที่อ่อนแอของไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล” นัทมินห์อธิบายกับ Michigan News เพื่อติดตามวิวัฒนาการของโครงสร้างในเวลาต่อมา นักจักรวาลวิทยาจึงยังคงศึกษาการเคลื่อนที่ของกาแล็กซีในจักรวาลใกล้เคียงต่อไป เมื่อกาแล็กซีอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโครงสร้างจักรวาล การเคลื่อนที่ของกาแล็กซีจะให้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับวิวัฒนาการของโครงสร้างนั้น

ผลงานวิจัยใหม่อธิบาย “ความขัดแย้ง S8” ได้อย่างไร?

การค้นพบใหม่ของนักวิจัยมีศักยภาพที่จะแก้ไขสิ่งที่เรียกว่า "ความขัดแย้ง S8" ในจักรวาลวิทยาได้ S8 เป็นพารามิเตอร์ที่อธิบายถึงวิวัฒนาการของโครงสร้างจักรวาล ความขัดแย้งเกิดขึ้นเมื่อนักวิทยาศาสตร์ใช้สองวิธีที่แตกต่างกันในการกำหนดค่าของ S8 และค่าที่ได้จากทั้งสองวิธีก็ไม่ตรงกัน วิธีแรกใช้โฟตอนจากไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล ซึ่งแสดงค่า S8 สูงกว่าค่าที่อนุมานได้จากการวัดเลนส์ความโน้มถ่วงที่อ่อน (ซึ่งยืดและงอรูปร่างที่สังเกตได้ของกาแล็กซี) และการรวมตัวของกาแล็กซี วิธีการข้างต้นทั้งสองวิธีไม่ได้วัดการพัฒนาโครงสร้างในปัจจุบัน ตรงกันข้าม พวกเขาศึกษาโครงสร้างในช่วงเวลาก่อนหน้านี้ จากนั้นจึงสรุปมาจนถึงปัจจุบันโดยถือว่าแบบจำลองมาตรฐานเป็นแบบจำลองที่ถูกต้องของจักรวาล โครงสร้างที่ได้จากไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลนั้นใกล้เคียงกับเอกภพในยุคแรกๆ ในขณะที่โครงสร้างที่ได้จากเลนส์ความโน้มถ่วงและการรวมกลุ่มของดาราจักรนั้นมาจากเอกภพในยุคหลัง ซึ่งใกล้กับยุคปัจจุบันมากกว่า ตามที่ ดร. นัท มินห์ ค้นพบของนักวิจัยเกี่ยวกับการยับยั้งการเจริญเติบโตของสสารและโครงสร้างในช่วงปลายของจักรวาลจะทำให้ค่า S8 ทั้งสองค่าจากการวัดทั้งสองค่าข้างต้นสอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์

Tuoitre.vn