อธิบายการพัฒนาโครงสร้างจักรวาล

งานวิจัยที่นำโดย นักวิทยาศาสตร์ชาว เวียดนามรุ่นเยาว์จากมหาวิทยาลัยมิชิแกน (สหรัฐอเมริกา) ได้ค้นพบหลักฐานว่าโครงสร้างขนาดใหญ่และการเชื่อมต่อระหว่างกาแล็กซีในจักรวาลพัฒนาช้ากว่าที่คาดการณ์ไว้ในทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

ดร. เหงียน นัท มินห์ - ภาพถ่าย: NVCC

เมื่อเวลาผ่านไปและ จักรวาล มีวิวัฒนาการ นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าโครงสร้างขนาดใหญ่ในจักรวาล ซึ่งเป็นโครงข่ายสสารที่เชื่อมโยงกาแล็กซีต่างๆ จะเติบโตในอัตราที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ทำนายไว้ บริเวณที่มีสสารหนาแน่น เช่น กาแล็กซีและกระจุกดาว จะมีความหนาแน่นมากขึ้น ขณะที่บริเวณในอวกาศจะว่างเปล่ามากขึ้นเรื่อยๆ

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงและพลังงานมืด

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนได้แสดงให้เห็นว่า เมื่อพลังงานมืด (พลังงานชนิดหนึ่งที่ไม่ทราบลักษณะแต่แพร่หลายในจักรวาล) เร่งการขยายตัวของจักรวาล ความแตกต่างระหว่างทฤษฎีและข้อมูลก็ยิ่งปรากฏชัดขึ้นเรื่อยๆ ผู้เขียนหลักของงานวิจัยนี้คือ เหงียน นัท มินห์ นักจักรวาลวิทยาหนุ่มชาวเวียดนาม อดีตนักศึกษาภาควิชาฟิสิกส์ทฤษฎี มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติในนครโฮจิมินห์ การค้นพบนี้ ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters ซึ่งติดอันดับหนึ่งในวารสาร Google Scholar สาขาคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ ด้วยความสำคัญของการค้นพบนี้ งานวิจัยนี้จึงได้รับการประเมินว่าเป็นผลงานที่โดดเด่นโดยกองบรรณาธิการของสมาคมฟิสิกส์อเมริกัน และได้รับการตีพิมพ์ในวารสารฟิสิกส์นานาชาติหลายฉบับ กาแล็กซีเชื่อมโยงกันทั่วจักรวาลราวกับใยแมงมุมขนาดยักษ์ การกระจายตัวในอวกาศไม่ได้เกิดขึ้นแบบสุ่ม แต่มีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันเป็นกระจุกตัวกัน อันที่จริง โครงข่ายสสารทั้งหมดในจักรวาลเริ่มต้นจากกลุ่มสสารเล็กๆ ในจักรวาลยุคแรกเริ่ม ค่อยๆ เติบโตเป็นกาแล็กซีแต่ละแห่ง และในที่สุดก็ก่อตัวเป็นกลุ่มและเส้นใยของกาแล็กซี จักรวาลไม่ได้ประกอบด้วยสสารเพียงอย่างเดียว แต่ยังมีองค์ประกอบลึกลับที่เรียกว่าพลังงานมืดด้วย พลังงานมืดเร่งการขยายตัวของจักรวาลทั้งหมด เมื่อพลังงานมืดเร่งการขยายตัวของจักรวาล มันจะส่งผลตรงกันข้ามกับโครงสร้างขนาดใหญ่ ดร. นัท มินห์ วิเคราะห์ว่า “หากแรงโน้มถ่วงทำหน้าที่เสมือนตัวขยายที่เพิ่มการรบกวนของสสารที่ส่งเสริมให้สสารเติบโตเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ พลังงานมืดก็จะทำหน้าที่เสมือนตัวลดทอนที่ทำให้การรบกวนอ่อนลงและขัดขวางการเติบโตของโครงสร้างเหล่านี้” ดังนั้น เขาจึงกล่าวว่า “การทำความเข้าใจว่าโครงสร้างต่างๆ ในจักรวาลรวมตัวกันและเติบโตอย่างไร จะทำให้เราสามารถเข้าใจธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงและพลังงานมืดได้มากขึ้น”

สสารในจักรวาลยุคแรกเริ่มค่อยๆ รวมตัวกันเป็นโครงสร้างจักรวาลขนาดใหญ่ในช่วงปลายยุค - ภาพประกอบ: NHAT MINH - MAI THANH

เราประหลาดใจกับความแข็งแกร่งทางสถิติที่สูงของหลักฐานนี้ที่บ่งชี้ถึงการยับยั้งการเจริญเติบโตที่ผิดปกติ พูดตรงๆ เลย มันให้ความรู้สึกเหมือนจักรวาลกำลังพยายามบอกอะไรบางอย่างกับเรา ตอนนี้ก็ขึ้นอยู่กับพวกเรานักจักรวาลวิทยาที่จะอธิบายการค้นพบเหล่านี้

ศาสตราจารย์ ดราแกน ฮูเทอเรอร์

ศึกษาการเคลื่อนที่ของกาแล็กซีต่อไป

ดร. นัท มินห์ และเพื่อนร่วมงาน ได้แก่ ศาสตราจารย์ดราแกน ฮูเทอเรอร์ และ ดร. เยว่เว่ย เหวิน (ทั้งคู่จากมหาวิทยาลัยมิชิแกน) ได้ทำการศึกษาวิวัฒนาการตามเวลาของโครงสร้างขนาดใหญ่ตลอดช่วงวิวัฒนาการของจักรวาล โดยใช้ข้อมูลจากการสำรวจอวกาศหลายแหล่ง มิชิแกนนิวส์รายงานว่า พวกเขาใช้ไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล (หรือ CMB) เป็นครั้งแรก ซึ่งประกอบด้วยโฟตอนที่ปล่อยออกมาหลังจากบิ๊กแบงไม่นาน ซึ่งก่อให้เกิดจักรวาล โฟตอนเหล่านี้ให้ภาพรวมของเอกภพในยุคแรกเริ่ม เมื่อโฟตอนมาถึงกล้องโทรทรรศน์ของเรา เส้นทางของโฟตอนอาจโค้งงอเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโครงสร้างขนาดใหญ่ตามเส้นทางของมัน ด้วยการศึกษาปรากฏการณ์นี้ นักวิจัยสามารถอนุมานโครงสร้างและการกระจายตัวของสสารในจักรวาล นักจักรวาลวิทยาได้ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ "แสงจากกาแล็กซีพื้นหลังอันไกลโพ้นถูกบิดเบือนโดยปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงกับสสารระหว่างกาแล็กซีและกล้องโทรทรรศน์" เพื่อถอดรหัสการบิดเบือนนี้เพื่อกำหนดการกระจายตัวของสสารระหว่างเราและกาแล็กซีพื้นหลังอันไกลโพ้น “สิ่งสำคัญคือพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลและกาแล็กซีพื้นหลังนั้นตั้งอยู่ในระยะห่างที่แตกต่างกันจากกล้องโทรทรรศน์ของเรา ดังนั้นการเลนส์ความโน้มถ่วงที่อ่อนของกาแล็กซีจึงทำให้เรามีข้อมูลเกี่ยวกับการกระจายตัวของสสารในจักรวาลในช่วงเวลาที่ใกล้เรามากกว่าข้อมูลเกี่ยวกับการกระจายตัวของสสารที่อนุมานจากการเลนส์ความโน้มถ่วงที่อ่อนของพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล” มินห์อธิบายกับมิชิแกนนิวส์ เพื่อติดตามการพัฒนาโครงสร้างแม้ในเวลาต่อมา นักจักรวาลวิทยายังคงศึกษาการเคลื่อนที่ของกาแล็กซีในจักรวาลใกล้เคียง เมื่อกาแล็กซีอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโครงสร้างจักรวาล การเคลื่อนที่ของกาแล็กซีจะให้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการพัฒนาโครงสร้างนั้น

ผลวิจัยใหม่ อธิบาย “ความขัดแย้ง S8” ได้อย่างไร?

การค้นพบใหม่ของนักวิจัยสามารถไขปริศนาที่เรียกว่า "ความสับสน S8" ในจักรวาลวิทยาได้ S8 เป็นพารามิเตอร์ที่อธิบายการเติบโตของโครงสร้างในเอกภพ ความขัดแย้งเกิดขึ้นเมื่อนักวิทยาศาสตร์ใช้สองวิธีที่แตกต่างกันเพื่อหาค่าของ S8 และค่าที่ได้จากทั้งสองวิธีไม่ตรงกัน วิธีแรกซึ่งใช้โฟตอนจากไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล แสดงค่า S8 สูงกว่าค่าที่อนุมานได้จากการวัดเลนส์โน้มถ่วงแบบอ่อน (ซึ่งยืดและบิดเบี้ยวรูปร่างที่สังเกตได้ของกาแล็กซี) และการยุบตัวของกาแล็กซี ทั้งสองวิธีไม่ได้วัดการเติบโตของโครงสร้างในปัจจุบัน แต่พวกเขาศึกษาโครงสร้างในช่วงเวลาก่อนหน้าแล้วจึงประมาณค่ามาจนถึงปัจจุบัน โดยสมมติว่าแบบจำลองมาตรฐานเป็นแบบจำลองที่ถูกต้องของเอกภพ โครงสร้างที่ได้จากไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลใกล้เคียงกับเอกภพยุคแรก ในขณะที่โครงสร้างที่ได้จากเลนส์โน้มถ่วงและการรวมตัวของกาแล็กซีอยู่ในเอกภพยุคหลัง ซึ่งใกล้เคียงกับปัจจุบันมากกว่า ตามที่ดร. Nhat Minh กล่าวไว้ การค้นพบของนักวิจัยเกี่ยวกับการยับยั้งการเจริญเติบโตของสสารและโครงสร้างในจักรวาลตอนปลายจะทำให้ค่า S8 ทั้งสองค่าจากการวัดทั้งสองค่าสอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์

Tuoitre.vn