Webb และ Hubble ยืนยันอัตราการขยายตัวของเอกภพ

 (esa.int)
1 คะแนน โดย GN⁺ 2024-03-12 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp
  • James Webb Space Telescope ของ NASA/ESA/CSA ยืนยันผลการวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพจาก Hubble Space Telescope อีกครั้ง ทำให้ข้อสงสัยที่ยังคงมีต่อค่าที่ Hubble วัดไว้ลดลง
  • Hubble constant ซึ่งเป็นอัตราการขยายตัวของเอกภพ เป็นพารามิเตอร์สำคัญในการทำความเข้าใจวิวัฒนาการและชะตากรรมสุดท้ายของเอกภพ และยังคงมี Hubble Tension ระหว่างค่าที่สังเกตได้กับค่าที่ทำนายจากแสงหลงเหลือของบิกแบง
  • ภาพของ NGC 5468 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 130 ล้านปีแสง สร้างขึ้นโดยผสานข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble และ James Webb
  • Hubble ระบุดาวแปรแสง Cepheid variable stars ใน NGC 5468 ได้ และดาราจักรนี้เป็นดาราจักรที่ไกลที่สุดที่ Hubble ตรวจยืนยันดาวแปรแสงเซเฟอิดได้
  • การวัดระยะทางด้วย Cepheid ถูกตรวจสอบไขว้กับ Type Ia supernova ในดาราจักรเดียวกัน และซูเปอร์โนวาประเภท Ia ช่วยขยายขอบเขตไปสู่การวัดระยะทางในเอกภพที่ลึกขึ้นและการวัดอัตราการขยายตัว

อัตราการขยายตัวของเอกภพและ Hubble Tension

  • Hubble constant แสดงถึงความเร็วที่เอกภพกำลังขยายตัว และเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์พื้นฐานที่ใช้ทำความเข้าใจวิวัฒนาการและชะตากรรมสุดท้ายของเอกภพ
  • มีความแตกต่างอย่างต่อเนื่องระหว่างค่า Hubble constant ที่วัดได้จากตัวชี้วัดระยะทางอิสระหลายแบบ กับค่าที่ทำนายจาก แสงหลงเหลือของบิกแบง
  • ความแตกต่างนี้เรียกว่า Hubble Tension

Webb ยืนยันการวัดของ Hubble อีกครั้ง

  • James Webb Space Telescope ของ NASA/ESA/CSA ยืนยันว่าการวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพของ Hubble Space Telescope นั้นถูกต้อง
  • ผลลัพธ์นี้ช่วยขจัดข้อสงสัยที่ยังคงมีต่อค่าการวัดของ Hubble

ภาพสังเกตการณ์ของ NGC 5468

  • วัตถุที่สังเกตคือดาราจักร NGC 5468 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 130 ล้านปีแสง
  • ภาพนี้สร้างขึ้นจากการผสานข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble และ James Webb
  • NGC 5468 เป็นดาราจักรที่ไกลที่สุดที่ Hubble ระบุ Cepheid variable stars ได้

บันไดระยะทาง: Cepheid และซูเปอร์โนวาประเภท Ia

  • Cepheid variable stars ถูกใช้เป็นหมุดหมายระยะทางสำคัญในการวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพ
  • ระยะทางที่คำนวณจาก Cepheid ถูกตรวจสอบไขว้กับ Type Ia supernova ภายใน NGC 5468
  • ซูเปอร์โนวาประเภท Ia มีความสว่างสูงมาก จึงถูกนำไปใช้วัดระยะทางในเอกภพที่ไกลเกินขอบเขตที่ Cepheid เข้าถึงได้
  • วิธีนี้ช่วยขยายการวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพไปสู่เอกภพที่ลึกยิ่งขึ้น

โครงสร้างดาราจักรที่เห็นในภาพ

  • ดาราจักรแบบกังหัน ที่มองจากด้านหน้าอยู่ตรงกลางภาพ
  • แขนกังหันทั้งสี่แผ่ออกและโค้งทวนเข็มนาฬิกาไปด้านนอก
  • ตามแขนกังหันมีดาวอายุน้อยสีน้ำเงิน และบริเวณก่อกำเนิดดาวที่มีสีม่วงกระจายอยู่เป็นหย่อมเล็ก ๆ
  • ใจกลางดาราจักรสว่างกว่าและมีโทนสีเหลือง พร้อมโครงสร้างแท่งแคบและเป็นเส้นตรงที่เด่นชัด เอียงจากทิศ 11 นาฬิกาไปยังทิศ 5 นาฬิกา
  • บนฉากหลังอวกาศสีดำมีดาราจักรฉากหลังสีแดงหลายแห่งกระจายอยู่

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2024-03-12
ความคิดเห็นจาก Hacker News

  • บันไดระยะทางจักรวาล ที่กล่าวถึงในบทความเป็นหนึ่งในหัวข้อโปรดที่สุดทางวิทยาศาสตร์
    การรู้ได้อย่างไรว่าวัตถุท้องฟ้าที่อยู่ไกลมาก ๆ นั้นห่างออกไปเท่าไรไม่ใช่เรื่องง่าย และประวัติของมันก็น่าสนใจ
    จุดเริ่มต้นคือระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ และก่อนที่ Richer กับ Cassini จะคำนวณได้ใกล้เคียงภายใน 10% ในปี 1672 ก็ไม่มีใครรู้แน่ชัดจริง ๆ หลังจากนั้นก็แม่นยำขึ้นจากการสังเกตการผ่านหน้าดวงอาทิตย์ของดาวศุกร์จากคนละด้านของโลก ระหว่างการเดินทางไปตาฮีตีของ James Cook ในปี 1769
    จากนั้นด้วยเรขาคณิตพื้นฐาน เราสามารถสังเกต พารัลแลกซ์ ที่ดาวใกล้ ๆ ขยับเล็กน้อยเมื่อโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ได้ แต่วิธีนี้ใช้ได้เพียงราว 10,000 ปีแสงเท่านั้น
    ต่อมามีการค้นพบวิธีทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่สะดวกอย่างน่าเหลือเชื่อ ได้แก่ ดาวแปรแสง Cepheid (Henrietta Swan Leavitt, 1908) และซูเปอร์โนวาประเภท Ia (Subrahmanyan Chandrasekhar, 1935) ทำให้ไต่บันไดขึ้นไปได้อีกหลายขั้น และเมื่อไกลกว่านั้น ความสัมพันธ์ระหว่างเรดชิฟต์กับระยะทางก็มีความสำคัญ จนต่อเนื่องไปถึงขอบของเอกภพ
    https://www.uwa.edu.au/science/-/media/Faculties/Science/Doc...

    • จะบอกว่า “ไม่มีใครรู้” ก็อาจไม่ถูกนัก เพราะ Aristarchus ตั้งแต่ศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสตกาลเคยคำนวณว่าดวงอาทิตย์อยู่ไกลกว่าดวงจันทร์ 18–20 เท่า และจากผลนั้นก็เสนอแนวคิดระบบสุริยะศูนย์กลางที่ดวงอาทิตย์
      ค่าจริงคือประมาณ 400 เท่า แต่เมื่อคิดว่าเขาไม่มีทั้งเลนส์หรือแม้แต่ค่าพาย และหลังจากเขาเสียชีวิต โลกก็ยังยึดระบบโลกเป็นศูนย์กลางต่ออีก 1,800 ปี ก็ถือว่าน่าทึ่งมาก
      https://en.wikipedia.org/wiki/Aristarchus_of_Samos#Distance_...
      วิดีโอของ Terence Tao เกี่ยวกับบันไดระยะทางจักรวาลก็ดีมาก: https://www.youtube.com/watch?v=7ne0GArfeMs
    • ในการเดินทางครั้งนั้น James Cook เป็นกัปตันเรือ Endeavour และชื่อของกระสวยอวกาศ Endeavour ก็มาจากที่นี่
      เพราะแบบนี้ชื่อของกระสวยจึงใช้การสะกดแบบอังกฤษ และยานบังคับการของ Apollo 15 ก็มีที่มาชื่อเดียวกัน ส่วน SpaceX Crew Dragon ที่ไปถึง ISS เมื่อสัปดาห์ก่อนก็ใช้ชื่อ Endeavour ตามกระสวยเช่นกัน
      กระสวย Endeavour อยู่ที่ California Science Center และเพิ่งถูกนำไป “stacked” ร่วมกับถังเชื้อเพลิงภายนอกและบูสเตอร์ ดังนั้นกว่าจะได้เห็นแบบเข้าใกล้อีกครั้งคงต้องรออีกหลายปี ตอนที่เดินลอดใต้ลำได้โดยตรงนั้นยอดเยี่ยมกว่ามาก
      Hubble ตอนปล่อยขึ้นไปใหม่ ๆ มีปัญหาความผิดพลาดในการผลิตกระจกจนมุมมองเสียหาย และ Endeavour ในภารกิจ STS-61 เมื่อปี 1993 ก็เป็นผู้ซ่อมมัน
    • ฉันกำลังมองหาหนังสือประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ที่ลงลึกกับประเด็นในคอมเมนต์นี้มากขึ้น และครอบคลุมช่วงหลายพันปีที่ผ่านมา
      เช่นอยากอ่านว่าราวปี 1350 ตอนนั้นดาราศาสตร์ล้ำหน้าที่สุดไปถึงไหนแล้ว ถ้ามีคำแนะนำจะสนใจมาก
    • ฉันสงสัยเรื่อง การสะสมของความคลาดเคลื่อนทีละขั้น แบบนี้อยู่เสมอ
      นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องคงรู้และนำค่าคลาดเคลื่อนของแต่ละขั้นมาคิดรวมอยู่แล้ว แต่ฉันอยากเห็นการวิเคราะห์ที่แยกให้ดูเป็นส่วน ๆ ตอนแรกฉันคิดว่าความไม่แน่นอนน่าจะสูงเพราะดาวแปรแสง Cepheid แต่ก็ไม่รู้เหมือนกันว่าในทางปฏิบัติควบคุมมันได้ดีแค่ไหน
    • ถ้าคุณอ่านภาษาฝรั่งเศสได้ หรืออยากลองแปลดู ก็มีวิดีโอที่อธิบายเทคนิคเหล่านี้ในระดับที่คนทั่วไปเข้าใจได้ดี
      https://www.youtube.com/watch?v=FGwmAEMabm4&t=1

  • หากสรุปพื้นหลังของประเด็นนี้แบบสั้น ๆ วิธีหาค่า ค่าคงที่ฮับเบิล ซึ่งเป็นอัตราการขยายตัวของเอกภพนั้นมีอย่างน้อยสองวิธี
    วิธีหนึ่งคือใช้ความแปรปรวนของพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก (CMB) ที่เกิดจากเงื่อนไขเฉพาะของเอกภพยุคเริ่มต้น เพื่ออนุมานอัตราการขยายตัวในปัจจุบัน อีกวิธีคือคำนวณจากระยะทางของดาราจักรที่อยู่ไกลมากและความเร็วที่มันกำลังถอยห่างจากเรา
    ในทางทฤษฎี ทั้งสองวิธีควรให้ค่าเดียวกัน ตอนแรกผลจากสองวิธีต่างกันแต่ช่วงค่าความคลาดเคลื่อนกว้างพอที่จะทับซ้อนกันได้ และคาดกันว่าเมื่อวัดได้แม่นยำขึ้นก็จะลู่เข้าหาค่าร่วมเดียวกัน
    แต่การวัด CMB แม่นยำถึง 67 ± 0.5 แล้ว ขณะที่วิธีระยะทาง/ความเร็วของดาราจักรไปถึง 73 ± 1 และทั้งสองค่าไม่ทับซ้อนกัน ความไม่ตรงกันนี้คือ ความตึงเครียดของฮับเบิล และเป็นหนึ่งในปัญหาชวนปวดหัวที่สุดของจักรวาลวิทยา
    คำอธิบายที่เป็นไปได้คือการวัดความแปรปรวนของ CMB ผิดพลาด การวัดระยะทางหรือความเร็วของดาราจักรไกลผิดพลาด หรือมีบางอย่างตกหล่นไปจากความเข้าใจทางฟิสิกส์ ผลลัพธ์ครั้งนี้ได้เพิ่มข้อมูลจาก James Webb ที่สังเกตการณ์ในย่านคลื่นอื่นนอกเหนือจาก Hubble และข้อมูลนั้นก็สอดคล้องกับการวัดของ Hubble เป็นอย่างดี
    แต่นี่ไม่ได้แก้ปัญหาความตึงเครียดของฮับเบิล ตรงกันข้าม มันแทบจะลบข้อสงสัยไปได้เลยว่าผลฝั่งดาราจักรไกลเกิดจากความผิดพลาดในการวัดของ Hubble หากมองว่าการวัด CMB ก็เชื่อถือได้มากเช่นกัน ตอนนี้จึงมีแนวโน้มจะตีความกันว่าไม่ใช่ปัญหาการวัด แต่เป็นฟิสิกส์ที่เราเข้าใจผิด หรือเป็นฟิสิกส์ใหม่ที่ยังต้องค้นพบ

    • ดาราจักรใกล้ ๆ อาจดูเหมือนกรณีของ การประมาณมุมเล็ก บนวิถีกาลอวกาศ แต่เมื่อไกลมาก ๆ อย่างในระดับ CMB ความเพี้ยนจากมุมมองอาจเพิ่มขึ้นแบบไฮเพอร์โบลิกก็ได้หรือไม่?
      ถ้านำข้อมูล Hubble ไปทำ normalization ด้วยตัวประกอบ Lorentz ก็จะได้อัตราการขยายตัวที่คงที่กลับมาอีกครั้ง: https://www.desmos.com/calculator/llhnja1ocb
    • Hubble เคยเขียนไว้ในปี 1935 เกี่ยวกับเพื่อนร่วมงาน Milton Humason ว่า “Humason รวบรวมสเปกตรัมของเนบิวลา และผมพยายามประมาณระยะทาง” ซึ่งตอนนั้นก็มีการเก็บสเปกตรัมของเนบิวลามาแล้วมากกว่า 150 แห่ง
      Hubble ระมัดระวังมากในการนำ ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ มาใช้กับดาราจักร และคัดค้านการตีความเรดชิฟต์ว่าเป็นความเร็วถอยห่าง ในปีสุดท้ายก่อนทั้งสองจะเสียชีวิตในปี 1953 เขายังโน้มน้าว Robert Millikan ด้วยว่าการตีความเรดชิฟต์ว่าเป็นการขยายตัวของเอกภพนั้นน่าจะผิด
      ที่ท้ายหนังสือ Observational Approach to Cosmology[+] Hubble เขียนว่า “หากละทิ้งปัจจัยการถอยห่าง และหากเรดชิฟต์ไม่ได้เป็นการเลื่อนจากความเร็วเป็นหลัก ภาพที่ได้ก็จะเรียบง่ายและสมเหตุสมผล ไม่มีหลักฐานของการขยายตัว ไม่มีข้อจำกัดของสเกลเวลา ไม่มีร่องรอยของความโค้งของอวกาศ และไม่มีขีดจำกัดของมิติอวกาศ…”
      [+] https://ned.ipac.caltech.edu/level5/Sept04/Hubble/paper.pdf
      ที่มา: https://plasmauniverse.info/people/contributors.html
    • ยังมีทฤษฎีนอกกระแสที่มองว่า CMB ไม่ใช่แสงตกค้างจากบิกแบง แต่เป็น การแผ่รังสีวัตถุดำ ที่ถูกเรดชิฟต์จากฝุ่นระหว่างดาราจักร
      ว่ากันว่าในเชิงตัวเลขพอจะเข้ากันได้คร่าว ๆ และผู้สนับสนุนหลักดูเหมือนจะใช้สิ่งนี้เพื่อรองรับแบบจำลองเอกภพแบบวัฏจักร หากเข้าใจไม่ผิด มันก็ดูเหมือนจะเข้ากันได้กับบิกแบงมาตรฐานที่มีสเกลเวลาการขยายตัวของดาราจักรยาวกว่าด้วย
      ไม่ว่าอย่างไร ฟิสิกส์ก็ยังต้องอธิบายอยู่ดีว่าการแผ่รังสีวัตถุดำนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร
    • ประเด็นที่ว่า “ไม่ได้แก้ความตึงเครียดของฮับเบิล” นั้นสำคัญ
      ในพาดหัวหรือบทคัดย่อควรบอกจุดนี้ให้ชัดตั้งแต่ต้น ต้นฉบับเขียนว่า “Webb & Hubble confirm Universe’s expansion rate”, “ยืนยันแล้วว่าสายตาอันเฉียบคมของ Hubble ยังถูกต้องต่อเนื่อง จึงขจัดข้อสงสัยที่ค้างคาอยู่ต่อการวัดของ Hubble” จนดูเหมือนว่าปัญหาถูกแก้แล้ว
      ชื่อที่แม่นยำกว่าน่าจะเป็น “Webb ยืนยันการวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพของ Hubble” แต่ก็คงไม่น่าตื่นเต้นเท่า
    • สงสัยว่าสามารถแยกความแตกต่างระหว่าง การขยายตัว ของอวกาศเอง กับการที่วัตถุภายในนั้นล่องลอยไปในทิศทางเดียวกัน ได้จริงหรือไม่

  • ช่วงหนึ่งเคยมีความหวังว่าคำอธิบายที่ง่ายที่สุดสำหรับ ความตึงเครียดของฮับเบิล คือการวัดของกล้องโทรทรรศน์ Hubble ผิด
    แต่กลับไม่ใช่ และยิ่งทำให้ปริศนาลึกขึ้นไปอีก แม้จะไม่แน่ชัดนัก แต่ดูเหมือนว่าค่าประมาณของ Hubble ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางมานานพอสมควรแล้ว และตั้งแต่ผมเริ่มศึกษาประเด็นนี้ในระดับความรู้ทั่วไป ก็เห็นมีการเขียนอายุของเอกภพเป็น 13.8 พันล้านปีมาโดยตลอด

    • มีกราฟของค่าที่วัดได้ซึ่งขัดแย้งกันอยู่ (ยังไม่รวมข้อมูล JWST)
      https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble%27s_law#Determining_the...
      คำบรรยาย: “ค่าของค่าคงที่ฮับเบิล ((km/s)/Mpc) พร้อมค่าความไม่แน่นอนของการวัดจากการสังเกตล่าสุด[54]”
    • ผมจำอายุของเอกภพได้เป็น 13.7 พันล้านปี แต่ก็ไม่แน่ใจว่าทำไมถึงจำแบบนั้น
      ผล WMAP ชุดแรกในปี 2003 สนับสนุนอายุ 13.7 พันล้านปี และผลลัพธ์หลังจากนั้นก็ขยับขึ้นเล็กน้อยไปทาง 13.8 พันล้านปี แน่นอนว่าทุกผลลัพธ์ต่างก็มีช่วงค่าความคลาดเคลื่อนอยู่

  • เคยถามเรื่องนี้มาก่อนแล้ว แต่เหมือนจะยังไม่ได้คำตอบที่ดี เลยอยากถามอีกครั้ง
    เรารู้ได้อย่างไรว่าเหล่ากาแล็กซีกำลังถอยห่างจากเราแบบ เร่งความเร็ว? หลายครั้งมักยกข้อสังเกตที่ว่า กาแล็กซียิ่งไกลยิ่งดูเหมือนถอยห่างเร็วกว่า แล้วสรุปว่านั่นหมายถึงการเร่งความเร็ว
    แต่ถึงไม่มีความเร่ง เราก็อาจเห็นผลการสังเกตแบบเดียวกันไม่ใช่หรือ? ถ้าวัตถุในเอกภพเคลื่อนที่ด้วยทิศทางและความเร็วแบบสุ่มโดยอ้างอิงจากโลก เมื่อเวลาผ่านไปนานพอ แม้แต่วัตถุที่ตอนแรกเคลื่อนเข้าหาเราก็อาจดูเหมือนกำลังถอยห่างได้ และวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วจะอยู่ไกลที่สุดก็เป็นเรื่องธรรมดาตามนิยามของความเร็ว
    สรุปคือ ต่อให้กาแล็กซีไม่ได้เร่งความเร็ว เราก็ยังอาจเห็นว่ากาแล็กซีที่ไกลกว่าจะถอยห่างเร็วกว่าได้

    • คำถามที่เป็นพื้นฐานกว่านั้นคือ เรารู้ได้อย่างไรว่ากาแล็กซี “กำลังเคลื่อนที่”
      วิธีที่เราใช้วัดความเร็วของกาแล็กซีดูเหมือนในทางปฏิบัติจะมีแค่ redshift เท่านั้น การวัดระยะไกลขนาดนั้นด้วยไตรแองกูเลชันทำไม่ได้ และสเกลเวลาก็เป็นอุปสรรค จึงไม่มีทางตรวจยืนยันการคำนวณ redshift ด้วยวิธีอื่น
      ถ้า redshift เกิดจากผลอย่างอื่น เช่น แสง “เสื่อม” ลงระหว่างเดินทางผ่านความว่างเปล่านานหลายล้านปี การคำนวณทั้งหมดก็จะใช้ไม่ได้
      ผมถามเรื่องนี้มาหลายครั้งแล้ว แต่คำตอบที่ได้ส่วนใหญ่จะประมาณว่า “เราไม่รู้เหตุผลอื่นที่ทำให้แสงเกิด redshift” หรือ “กรอบทฤษฎีปัจจุบันมีความสอดคล้องกัน” ทั้งที่ไม่มีการวัดแบบอื่นมาช่วยยืนยันความสอดคล้องนั้น
      ทฤษฎีการขยายตัวที่เกี่ยวข้องกับ Big Bang เคยทำนายว่ากาแล็กซีที่ไกลมากจะอายุน้อยกว่า จึงควรมีองค์ประกอบต่างออกไป แต่ดูเหมือนคำทำนายนี้จะไม่สำเร็จ อย่างไรก็ตาม ถ้าเครื่องมือสังเกตการณ์พัฒนาขึ้น ก็อาจให้คำตอบที่แม่นยำกว่านี้ในอนาคต
    • ให้พูดให้แม่นยำคือ มองว่ากาแล็กซีเริ่มถอยห่างจากเราแบบเร่งความเร็วตั้งแต่หลายพันล้านปีก่อน
      ก่อนหน้านั้นพวกมันก็ถอยห่างอยู่แล้ว แต่ความเร็วไม่ได้เพิ่มขึ้น กลับลดลง กล่าวคือเป็นการขยายตัวแบบชะลอ
      ข้อสังเกตที่ว่ากาแล็กซียิ่งไกลยิ่งดูเหมือนถอยห่างเร็วกว่า บอกเราได้ว่าเอกภพกำลังขยายตัว แต่แค่นั้นอย่างเดียวไม่ได้บอกว่าการขยายตัวนั้นกำลังเร่ง ชะลอ หรือไม่ใช่ทั้งสองอย่าง
      การที่อัตราการขยายตัวเปลี่ยนไปตามเวลาอย่างไรนั้น ดูจากการเปรียบเทียบความสัมพันธ์ของค่าที่สังเกตได้ 3 อย่างของแต่ละกาแล็กซี คือ redshift, ความสว่าง, ขนาดเชิงมุม นักจักรวาลวิทยาใช้ความสัมพันธ์นี้สร้างแบบจำลองประวัติการขยายตัวของเอกภพ และสรุปว่าในช่วงหลายพันล้านปีที่ผ่านมาเป็นการขยายตัวแบบเร่ง และก่อนหน้านั้นเป็นแบบชะลอ
    • สิ่งที่เร่งไม่ใช่กาแล็กซี แต่คือ อวกาศกำลังขยายตัว
      ถ้าเป็นสถานการณ์ที่วัตถุมีทิศทางและความเร็วแบบสุ่ม ระยะห่างเฉลี่ยระหว่างวัตถุทั่วทั้งเอกภพก็น่าจะออกมาเป็นสภาวะค่อนข้างคงที่ เพราะจะมีวัตถุจำนวนอนันต์จากระยะอนันต์เคลื่อนเข้ามา ทำให้ควรมีวัตถุอยู่รอบตัวเราเสมอ
      คุณน่าจะกำลังนึกภาพการเอาวัตถุใส่กล่อง ให้เวกเตอร์แบบสุ่ม แล้วเอากล่องออก ถ้าเป็นแบบนั้นทุกอย่างก็จะพ้นขอบกล่องเดิมและถอยห่างจากกัน แต่เอกภพไม่ได้เป็นแบบนั้น
      หลักฐานสำคัญที่ว่าอวกาศกำลังขยายตัวคือ เราวัดความเร็วของวัตถุที่กำลังถอยห่างได้จาก redshift วัตถุที่อยู่ห่างจากโลกเท่ากันแต่คนละทิศในอวกาศ ล้วนถอยห่างด้วยความเร็วที่วัดได้เกือบเท่ากัน
      ทฤษฎีที่มีอยู่ซึ่งอธิบายการสังเกตปัจจุบันได้ นอกจากการขยายตัวของอวกาศแล้ว แทบไม่มีอย่างอื่น แม้จะยังไม่ใช่ว่าเราเข้าใจทุกอย่างหมด แต่สำหรับการวัดเฉพาะนี้แทบไม่มีช่องให้สงสัย อวกาศกำลังขยายตัว และผลก็คือวัตถุทั้งหมดถอยห่างกันในสัดส่วนตามระยะทาง
    • การเคลื่อนที่นั้นไม่ได้ตีความว่าเป็นการเคลื่อนที่ของกาแล็กซีแต่ละแห่ง แต่เป็น การขยายตัวของอวกาศเอง
      ไม่มีเหตุผลให้เชื่อว่า ในสเกลขนาดใหญ่ กาแล็กซีกำลังเคลื่อนที่ด้วยทิศทางและความเร็วแบบสุ่มมากพอจะอธิบาย redshift ที่เราเรียกว่าการขยายตัวของเอกภพได้
      ถ้าคำอธิบายที่เสนอถูกต้อง เราก็ควรเห็นกาแล็กซีที่อยู่ไกลมากแต่กำลังเคลื่อนเข้าหาเราอย่างช้ามากด้วย และกาแล็กซีที่อยู่ใกล้แต่เร็วมากก็อาจเป็นวัตถุที่เดิมเริ่มมาจากระยะไกลมากได้ วัตถุต่าง ๆ จะต้องเคลื่อนเข้ามาจากนอกเอกภพเฉพาะถิ่นของเรา แต่สิ่งนั้นไม่ได้เกิดขึ้น
    • มักมีคนลืมไปว่าผลนี้ใช้ได้เฉพาะ นอก local supercluster เท่านั้น
      ภายใน supercluster แรงโน้มถ่วงเอาชนะการขยายตัวของกาลอวกาศและยึดเราไว้ได้ อย่างน้อยในตอนนี้ก็ยังเป็นเช่นนั้น

  • Dr. Becky พูดถึงปัญหาที่วิธีหลัก 2 วิธีในการวัดอัตราการขยายตัว คือ cosmic microwave background และการวัดซูเปอร์โนวา ให้ผลลัพธ์ไม่ตรงกัน ในวิดีโอเมื่อปีที่แล้ว
    ยิ่งความแม่นยำของแต่ละวิธีสูงขึ้น ผลสุดท้ายก็ยิ่งห่างกันมากขึ้น
    [0] 'theJWST just made the "Crisis in Cosmology" WORSE'
    https://www.youtube.com/watch?v=hps-HfpL1vc&t=858s

    • น่าเสียดายที่ชื่อบน HN ขัดกับเนื้อหาบทความ เพราะคำว่า “confirmed” อาจทำให้ผู้อ่านหลายคนคิดว่าไม่มีอะไรใหม่แล้วจึงข้ามไป
      โดยส่วนตัวผมคิดว่า tired light theory อธิบายข้อเท็จจริงได้ดีกว่า แต่เพราะต้องอาศัยการเปลี่ยนกระบวนทัศน์ จึงน่าจะมีแรงต้านมากจนกว่าจะเกิดการปฏิวัติ

  • ถึงชื่อจะยกมาจากบทความตรง ๆ แต่ถ้าเปลี่ยนเป็น “ข้อมูลใหม่แสดงให้เห็นว่า กล้องโทรทรรศน์ Webb และ Hubble ให้ผลตรงกันเกี่ยวกับอัตราการขยายตัวของเอกภพ แต่ ไม่ตรงกับค่าที่วัดจาก cosmic microwave background” น่าจะดีกว่า

    • ยาวเกินไป
      ชื่อควรเป็นประมาณว่า “มีโอกาสสูงมากที่ Hubble tension ไม่ได้เกิดจากความผิดพลาดในการวัด”
    • ตัวบทความเองก็ทำให้งงในตอนแรก
      การวัดใหม่ไม่ได้ดูเหมือนจะทำให้บางอย่างกระจ่างขึ้นหรือคลายความสับสนอะไร มันแค่ยืนยัน การวัดของ Hubble ที่มีอยู่แล้วเท่านั้น Hubble tension จึงยังคงเป็นปัญหาที่เข้าใจยากต่อไป

  • ความไม่สอดคล้องที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่ง ซึ่งตอนแรกนักวิทยาศาสตร์ก็คิดว่าเป็นความผิดพลาดของการวัด คือ Axis of Evil
    Cosmic Background Explorer (COBE) กล้องโทรทรรศน์อวกาศดวงแรกที่ถูกส่งขึ้นไปในทศวรรษ 1990 ได้สร้างแผนที่ CMB และพบว่ามีรูปแบบที่ CMB เรียงตัวสอดคล้องกับระนาบของระบบสุริยะอย่างแม่นยำมากจนยากจะอธิบายว่าเป็นเรื่องบังเอิญ ซึ่งขัดกับหลักการคอเปอร์นิคัสที่ว่าโลกและระบบสุริยะไม่ได้พิเศษ และไม่มีตำแหน่งใดในเอกภพที่พิเศษ
    นักวิทยาศาสตร์มองว่านี่น่าจะเป็นความผิดปกติจากตัวกล้อง COBE เอง และคิดว่ามันจะหายไปในกล้องโทรทรรศน์อวกาศตัวถัดไป
    Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ที่ปล่อยขึ้นไปในปี 2001 ถ่าย CMB ได้ละเอียดและความละเอียดสูงกว่าเดิม แต่ความผิดปกตินี้ก็ยังอยู่เหมือนเดิม ถึงอย่างนั้นก็ยังเชื่อว่าน่าจะมีบางอย่างผิดพลาดในการวัดหรือการคำนวณ จึงไปคาดหวังกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศตัวที่สามที่จะมาวัด CMB
    Planck Surveyor ที่ปล่อยขึ้นไปในปี 2009 วัดได้แม่นยำยิ่งขึ้น แต่ความผิดปกตินี้ก็ยังคงอยู่มาจนถึงทุกวันนี้ ดังนั้นความผิดปกตินี้จึงได้ชื่อว่า “Axis of Evil” และมันขัดกับความเข้าใจของเราที่มีต่อเอกภพ

  • ขอแนะนำวิดีโอ 16 นาทีของ Dr. Becky ที่อธิบายประเด็นข้อถกเถียงเกี่ยวกับ Hubble tension และการวัดของ JWST ล่าสุด
    อธิบายปัญหานี้ให้คนทั่วไปเข้าใจได้ดี: https://www.youtube.com/watch?v=hps-HfpL1vc
    แม้จะเป็นวิดีโอเก่า แต่ยังคงใช้ได้อยู่ และอธิบายการค้นพบของ JWST กับจุดขัดแย้งที่ยังคงเหลืออยู่ได้ดี

  • มั่นใจ 1000% ว่าอีก 20 ปี, 50 ปี, 100 ปี, 500 ปีข้างหน้า มนุษยชาติจะมองย้อนกลับมาที่ วิทยาศาสตร์ศตวรรษที่ 20~21 แบบเดียวกับที่ทุกวันนี้เรามองศตวรรษที่ 16~17
    บางส่วนคงถือว่าถูกต้องโดยรวม แต่ส่วนใหญ่จะถูกมองว่าไม่แม่นยำ ไม่สมบูรณ์ หรือใกล้เคียงกับจินตนาการที่มาจากแบบจำลองก่อนหน้า
    ที่ผ่านมาเป็นแบบนี้เสมอ และครั้งนี้ก็คงไม่ต่างกัน ผู้คนในทุกยุคมักคิดว่าตนเข้าใจจักรวาลเกือบหมดแล้ว จำได้ลาง ๆ ว่าเคยอ่านบทความที่บอกว่าแม้แต่ต้นศตวรรษที่ 20 ก็ยังมีคนคิดว่าวิทยาศาสตร์เกือบสมบูรณ์แล้ว แต่เมื่อคิดถึงทฤษฎีสัมพัทธภาพและฟิสิกส์ควอนตัม ทุกคนก็รู้ว่าผลลัพธ์เป็นอย่างไร
    โดยส่วนตัวแล้ว ผม/ฉันรับได้ยากกับแนวคิดที่ว่าจักรวาลมีอายุยังไม่ถึง 15 พันล้าน “ปี” ไม่ได้หมายความว่าในตอนนั้นไม่มีเหตุการณ์จักรวาลครั้งใหญ่ หรือ BANG แต่ไม่คิดว่านั่นคือ “จุดเริ่มต้นของทุกสิ่ง” มันให้ความรู้สึกคล้ายกับแนวคิดแบบ “พระเจ้าสร้างจักรวาล” มาก

    • แน่นอนว่าแนวหน้าแห่งความรู้ย่อมยุ่งเหยิงเสมอ
      นักวิทยาศาสตร์พูดถึง “ควาร์ก” หรือ “พลังงานมืด” แต่สิ่งเหล่านี้ใกล้เคียงกับคำชั่วคราวสำหรับ “เราพอรู้ว่ามันทำอะไร แต่ไม่รู้จริง ๆ ว่ามันคืออะไร” มากกว่า
      อีก 100 ปีหรือ 500 ปีข้างหน้า กลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ก็จะถูกมองว่าเป็นเพียงค่าประมาณหรือเงาของทฤษฎีที่ลึกกว่านี้ แต่ถึงอย่างนั้นก็ไม่ได้เปลี่ยนความจริงที่ว่าคำพยากรณ์ของมันแม่นยำอย่างเหลือเชื่อ
      ความเข้าใจต่อความเป็นจริงไม่ได้แค่เดินหน้าไปเรื่อย ๆ แต่กำลังเข้าใกล้ความจริงจริง ๆ แบบลู่เข้า ทฤษฎีใหม่อาจพลิกกรอบแนวคิดได้ แต่สุดท้ายต้องเป็นการเพิ่มตำแหน่งทศนิยม ไม่เช่นนั้นมันก็จะเป็นทฤษฎีที่แย่กว่าทฤษฎีเดิม
    • อยากรู้ว่าทำไมถึงคิดแบบนั้น
      อาจพูดด้วยตัวเลขที่ดีกว่าว่า “ราว 20 พันล้านปี” ได้ แต่ก็ดูค่อนข้างชัดว่า “ตัวเลขจริง” คงยากที่จะเกิน 50 พันล้านปีหรือ 100 พันล้านปี

  • ถ้าสนใจ บันไดระยะทางของเอกภพ ซีรีส์ YouTube ของ David Butler ชื่อ “How far away is it?” ยอดเยี่ยมมาก
    เจาะลึกวิธี ประวัติ และตัวอย่างของการประเมินระยะทางตามบันไดระยะทางของเอกภพ ขอแนะนำอย่างยิ่ง
    https://www.youtube.com/playlist?list=PLpH1IDQEoE8QWWTnWG5cK...