เมื่อเอกภพสู้กลับไอน์สไตน์
ผืนกาลและอวกาศไม่เคยว่างเว้นจากผลของแรงโน้มถ่วง เมื่อเต็มไปด้วยมวล กาลอวกาศก็โค้งไปรอบๆ ไม่ต่างกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณวางลูกโบว์ลิ่งบนแทรมโพลีน
รอยบุ๋มในกาลอวกาศเป็นผลจากสิ่งที่เราเรียกว่า หลุมความโน้มถ่วง(gravity well) และมันก็ถูกพูดถึงเป็นครั้งแรกเมื่อร้อยกว่าปีก่อน โดยสมการสนามในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ จนถึงตอนนี้ สมการเหล่านั้นก็ยังคงอยู่ เราอยากจะรู้ว่าไอน์สไตน์จะล้มเหลวเมื่อไหร่ แต่ไม่ว่าอย่างไร สัมพัทธภาพทั่วไปก็ยังคงผ่านการทดสอบได้ครั้งแล้วครั้งเล่า
หนึ่งในวิธีที่เราทราบก็คือ เมื่อแสงเดินทางไปตามห้วงกาลอวกาศที่โค้ง เส้นทางก็จะเลี้ยวตามไปด้วย ผลที่ได้ก็คือ แสงที่มาถึงเราทั้งหมดก็บิดเลี้ยวและถูกยืดออกและทำซ้ำและขยายแสง เป็นปรากฏการณ์ประหลาดที่เรียกว่า เลนส์ความโน้มถ่วง ความบิดเบี้ยวของกาลอวกาศนี้ไม่เพียงแต่สำรวจและตรวจสอบได้ มันยังถูกใช้เป็นเครื่องมือในการเข้าใจเอกภพนี้
แต่ทีมนักวิจัยทีมหนึ่งเพิ่งพบว่าความโค้งของกาลอวกาศที่ทำนายไว้โดยใช้สัมพัทธภาพนั้น ไม่ได้สอดคล้องกับสิ่งที่เราสำรวจพบ เมื่อใช้ข้อมูลจากโครงการสำรวจพลังงานมืด ซึ่งเพิ่งทำแผนที่กาแลคซีหลายร้อยล้านแห่งในอวกาศ นี่ไม่ได้แปลว่าสัมพัทธภาพทั่วไปใช้การไม่ได้แล้ว แต่มันบอกว่าอาจจะมีบางสิ่งที่เราคำนึงไม่ถึงมาเกี่ยวข้อง
ปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงรอบกระจุก Abell 2390 โดยปฏิบัติการยูคลิด
Camille Bonvin นักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยเจนีวา ในสวิตเซอร์แลนด์ อธิบายว่า จนถึงตอนนี้ ข้อมูลจากการสำรวจพลังงานมืดถูกใช้เพื่อตรวจสอบการกระจายของสสารในเอกภพ ในงานศึกษาของเรา เราใช้ข้อมูลนี้เพื่อตรวจสอบการรบกวนในกาลอวกาศโดยตรง เพื่อช่วยให้เราเปรียบเทียบการค้นพบ กับที่ทำนายไว้โดยสัมพัทธภาพ
การสำรวจพลังงานมืดเป็นความร่วมมือในระดับนานาชาติที่ใช้เครื่องมือช่วงแสงตาเห็นที่ติตดั้งกับกล้องโทรทรรศน์บลังโกขนาด 4 เมตรที่หอสังเกตการณ์เซร์โร โทโลโล อินเตอร์อเมริกันในชิลี ปฏิบัติการหลักก็คือเพื่อศึกษาพลังงานมืด ซึ่งเป็นแรงปริศนาที่ผลักดันให้เอกภพขยายตัวด้วยความเร่ง เครื่องมือสำรวจเอกภพได้ลึกเท่าที่มันจะทำได้ นี่หมายความว่ามันมองเห็นแสงจากยุคต่างๆ เจาะลึกสู่ความเป็นมาของเอกภพ สู่กาแลคซีที่แสงใช้เวลาเดินทางหลายพันล้านปีเพื่อมาถึงเรา
ทีมที่นำโดย Isaac Tutusaus จากมหาวิทยาลัยตูลูส ในฝรั่งเศส ตระหนักว่าพวกเขาสามารถใช้คลังข้อมูลนี้เพื่อทดสอบพลังการทำนายของสัมพัทธภาพต่อลักษณะทางกายภาพของเอกภพ พวกเขาตรวจสอบการรบกวนกาลอวกาศโดยหลุมความโน้มถ่วง ใน 4 ยุคที่แตกต่างกัน คือ ราว 3.5 พันล้านปีก่อน, 5 พันล้านปีก่อน, 6 พันล้านปีก่อนและ 7 พันล้านปีก่อน จากนั้น ก็เปรียบเทียบผลที่ได้กับค่าจากการทำนาย ที่น่าสนใจคือ ค่าที่ได้บางส่วนสอดคล้องอย่างดีเยี่ยมกับการทำนาย แต่ก็ไม่ใช่ทั้งหมด
เราพบว่าในอดีตที่ห่างไกลคือเมื่อ 6 และ 7 พันล้านปีก่อน ความลึกของหลุมเป็นไปตามที่ทำนายไว้เป๊ะ Tutusaus อธิบาย อย่างไรก็ตาม ขยับมาใกล้ปัจจุบันมากขึ้น คือ 3.5 และ 5 พันล้านปีก่อน กลับค่อนข้างตื้นกว่าที่ได้ทำนายไว้ ความแตกต่างนี้เพียงเล็กน้อยแต่ก็อาจจะมีความสำคัญ ยกตัวอย่างเช่น มันอาจจะหมายถึงว่าหลุมความโน้มถ่วงมีอัตราการเจริญที่ช้าลงเมื่อใกล้ช่วงปัจจุบัน นอกจากนี้ การตรวจสอบการขยายตัวของกาลอวกาศ ยังบอกว่า การเจริญของเอกภพกำลังมีความเร็วเพิ่ม่ขึ้น และเร็วขึ้นเรื่อยๆ
โดมของกล้องโทรทรรศน์บลังโก ที่ติดตั้งกล้องพลังงานมืด(DECam) ซึ่งถ่ายภาพกาแลคซีเพื่อสำรวจการกระจายตัวของมวลในเอกภพ ซึ่งจะช่วยให้เข้าใจการขยายตัวของเอกภพได้ดีขึ้น
ความแตกต่างจึงอาจจะหมายถึงความเชื่อมโยงระหว่างการขยายตัวด้วยความเร่งของเอกภพที่ผลักดันโดยพลังงานมืด และการเจริญที่ช้าลงของหลุมความโน้มถ่วงในช่วงเวลาใกล้เคียงกัน ยังคงต้องมีการสำรวจเพิ่มเติมเพื่อยืนยันการค้นพบนี้ Natassia Grimm จากมหาวิทยาลัยเจนีวา กล่าวว่า ผลสรุปของเราแสดงว่าการทำนายของไอน์สไตน์มีความคลาดเคลื่อนที่ 3 ซิกมา กับค่าที่ได้ ในภาษาของฟิสิกส์ ก็ยังไม่พอที่จะสรุปว่ามีความขัดแย้งกันและยังต้องมีการศึกษาต่อไป
แต่ความขัดแย้งนี้ยังมากไม่พอ ในตอนนี้ที่จะต้องปฏิเสธทฤษฎีของไอน์สไตน์ ซึ่งเราต้องการระดับ 5 ซิกมา จึงจำเป็นต้องทำการตรวจสอบอย่างแม่นยำเพื่อยืนยันหรือปฏิเสธผลสรุปเบื้องต้นเหล่านั้น และเพื่อค้นหาว่าทฤษฎีนี้จะยังคงใช้การได้กับเอกภพของเราที่ระยะทางที่ไกลมากๆ ได้หรือไม่ งานวิจัยเผยแพร่ใน Nature Communications
แหล่งข่าว sciencealert.com : physicists just found a quirk in Einstein’s predictions of space-time
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
