ວິທີການວັດແທກຄວາມມືດໃນລະບົບແສງຕາເວັນ
ຮູບພາບຂອງ ທາງຊ້າງເຜືອກ ສະແດງໃຫ້ເຫັນດາວຫຼາຍຕື້ດວງຈັດລຽງເປັນຮູບກ້ຽວວຽນທີ່ແຜ່ອອກມາຈາກສູນກາງ, ມີອາຍແກັສທີ່ສະຫວ່າງຢູ່ລະຫວ່າງ. ແຕ່ຕາຂອງພວກເຮົາພຽງແຕ່ສາມາດແນມເບິ່ງພື້ນຜິວຂອງສິ່ງທີ່ຖື galaxy ຂອງພວກເຮົາຮ່ວມກັນ. ປະມານ 95 ເປີເຊັນຂອງມະຫາຊົນຂອງ galaxy ຂອງພວກເຮົາແມ່ນເບິ່ງບໍ່ເຫັນແລະບໍ່ພົວພັນກັບແສງສະຫວ່າງ. ມັນຖືກສ້າງຂຶ້ນຈາກສານລຶກລັບທີ່ເອີ້ນວ່າສິ່ງຊ້ໍາ, ເຊິ່ງບໍ່ເຄີຍຖືກວັດແທກໂດຍກົງ.
ດຽວນີ້, ການສຶກສາໃໝ່ຄຳນວນວ່າແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງສິ່ງມືດມີຜົນກະທົບແນວໃດຕໍ່ວັດຖຸໃນລະບົບສຸລິຍະຂອງພວກເຮົາ, ລວມທັງຍານອາວະກາດ ແລະດາວຫາງທີ່ຢູ່ໄກ. ມັນຍັງສະເໜີວິທີການທີ່ອິດທິພົນຂອງເລື່ອງມືດສາມາດສັງເກດໄດ້ໂດຍກົງກັບການທົດລອງໃນອະນາຄົດ. ບົດຄວາມໄດ້ຖືກຈັດພີມມາໃນ ແຈ້ງການປະ ຈຳ ເດືອນຂອງສະມາຄົມນັກດາລາສາດ Royal.
"ພວກເຮົາຄາດຄະເນວ່າຖ້າທ່ານອອກໄປໄກພຽງພໍໃນລະບົບແສງຕາເວັນ, ຕົວຈິງແລ້ວທ່ານມີໂອກາດທີ່ຈະເລີ່ມຕົ້ນການວັດແທກຜົນບັງຄັບໃຊ້ຂອງຄວາມມືດ," Jim Green, ຜູ້ຂຽນຮ່ວມແລະທີ່ປຶກສາດ້ານການສຶກສາກ່າວວ່າ. ອົງການ NASAຫ້ອງການຂອງຫົວຫນ້າວິທະຍາສາດ. "ນີ້ແມ່ນຄວາມຄິດທໍາອິດຂອງວິທີການເຮັດມັນແລະບ່ອນທີ່ພວກເຮົາຈະເຮັດມັນ."
ສິ່ງມືດຢູ່ໃນສວນຫລັງບ້ານຂອງພວກເຮົາ
ໃນໂລກນີ້, ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງດາວເຄາະຂອງພວກເຮົາເຮັດໃຫ້ພວກເຮົາບິນອອກຈາກເກົ້າອີ້ຂອງພວກເຮົາ, ແລະແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງດວງອາທິດເຮັດໃຫ້ດາວເຄາະຂອງພວກເຮົາໂຄຈອນຢູ່ໃນຕາຕະລາງ 365 ວັນ. ແຕ່ຍານອາວະກາດບິນໄກຈາກດວງອາທິດຫຼາຍເທົ່າໃດ, ມັນຮູ້ສຶກເຖິງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງດວງອາທິດໜ້ອຍລົງ, ແລະມັນຮູ້ສຶກວ່າມີແຫຼ່ງແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ຕ່າງກັນຫຼາຍຄື: ວັດຖຸຈາກສ່ວນທີ່ເຫຼືອຂອງກາລັກຊີ, ເຊິ່ງສ່ວນຫຼາຍແມ່ນວັດຖຸມືດ. ມະຫາຊົນຂອງ 100 ພັນລ້ານດາວຂອງກາແລັກຊີຂອງພວກເຮົາແມ່ນໜ້ອຍເມື່ອປຽບທຽບກັບການຄາດຄະເນຂອງເນື້ອຫາມືດຂອງທາງຊ້າງເຜືອກ.
ເພື່ອເຂົ້າໃຈອິດທິພົນຂອງສິ່ງມືດໃນລະບົບແສງຕາເວັນ, ຜູ້ຂຽນການສຶກສາຜູ້ນໍາພາ Edward Belbruno ໄດ້ຄິດໄລ່ "ຜົນບັງຄັບໃຊ້ກາລັກຊີ", ກໍາລັງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸປົກກະຕິລວມກັບສິ່ງມືດຈາກກາລັກຊີທັງຫມົດ. ລາວພົບວ່າໃນລະບົບແສງຕາເວັນ, ປະມານ 45 ສ່ວນຮ້ອຍຂອງກໍາລັງນີ້ແມ່ນມາຈາກສິ່ງມືດແລະ 55 ສ່ວນຮ້ອຍແມ່ນມາຈາກປົກກະຕິ, ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າ "ບັນຫາ baryonic." ນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງການແບ່ງອອກປະມານເຄິ່ງແລະເຄິ່ງຫນຶ່ງລະຫວ່າງມະຫາຊົນຂອງວັດຖຸຊ້ໍາແລະວັດຖຸປົກກະຕິໃນລະບົບແສງຕາເວັນ.
Belbruno, ນັກຄະນິດສາດແລະນັກຟິສິກດາລາສາດກ່າວວ່າ "ຂ້ອຍແປກໃຈເລັກນ້ອຍໂດຍການປະກອບສ່ວນເລັກນ້ອຍຂອງແຮງກາແລັກຊີເນື່ອງຈາກສິ່ງມືດທີ່ຮູ້ສຶກວ່າຢູ່ໃນລະບົບແສງຕາເວັນຂອງພວກເຮົາເມື່ອປຽບທຽບກັບຜົນບັງຄັບໃຊ້ເນື່ອງຈາກເລື່ອງປົກກະຕິ," University Princeton ແລະມະຫາວິທະຍາໄລ Yeshiva. "ນີ້ໄດ້ຖືກອະທິບາຍໂດຍຄວາມຈິງທີ່ວ່າສິ່ງມືດສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຢູ່ໃນສ່ວນນອກຂອງ galaxy ຂອງພວກເຮົາ, ໄກຈາກລະບົບແສງຕາເວັນຂອງພວກເຮົາ."
ພາກພື້ນຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ເອີ້ນວ່າ "halo" ຂອງວັດຖຸຊ້ໍາໄດ້ອ້ອມຮອບທາງຊ້າງເຜືອກແລະເປັນຕົວແທນຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງສານຊ້ໍາຂອງ galaxy. ໃນ halo ມີພຽງເລັກນ້ອຍຫາບໍ່ມີເລື່ອງປົກກະຕິ. ຖ້າລະບົບແສງຕາເວັນຕັ້ງຢູ່ໃນໄລຍະຫ່າງຫຼາຍກວ່າເກົ່າຈາກສູນກາງຂອງ galaxy, ມັນຈະມີຄວາມຮູ້ສຶກຜົນກະທົບຂອງອັດຕາສ່ວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງວັດຖຸຊ້ໍາໃນຜົນບັງຄັບໃຊ້ galactic ເນື່ອງຈາກວ່າມັນຈະໃກ້ຊິດກັບ halo ສິ່ງມືດ, ຜູ້ຂຽນເວົ້າວ່າ.
ຄວາມມືດອາດມີອິດທິພົນຕໍ່ຍານອາວະກາດແນວໃດ
ສີຂຽວ ແລະ Belbruno ຄາດຄະເນວ່າແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງສິ່ງມືດມີປະຕິກິລິຍາເລັກນ້ອຍກັບຍານອາວະກາດທັງໝົດທີ່ອົງການ NASA ໄດ້ສົ່ງໄປໃນເສັ້ນທາງທີ່ນຳອອກຈາກລະບົບສຸລິຍະ, ອີງຕາມການສຶກສາໃໝ່.
ທ່ານ Belbruno ກ່າວວ່າ "ຖ້າຍານອາວະກາດເຄື່ອນຍ້າຍຜ່ານສິ່ງມືດດົນພໍ, ເສັ້ນທາງຂອງພວກມັນຈະປ່ຽນແປງ, ແລະນີ້ແມ່ນສິ່ງ ສຳ ຄັນທີ່ຈະຕ້ອງພິຈາລະນາການວາງແຜນພາລະກິດ ສຳ ລັບພາລະກິດໃນອະນາຄົດທີ່ແນ່ນອນ,".
ຍານອະວະກາດດັ່ງກ່າວອາດຈະລວມເຖິງຍານອະວະກາດ Pioneer 10 ແລະ 11 probes ທີ່ເປີດຕົວໃນປີ 1972 ແລະ 1973 ຕາມລໍາດັບ; ຍານ Voyager 1 ແລະ 2 probes ທີ່ໄດ້ສໍາຫຼວດສໍາລັບການຫຼາຍກ່ວາ 40 ປີແລະໄດ້ເຂົ້າໄປໃນ interstellar spaces; ແລະຍານອະວະກາດ New Horizons ທີ່ບິນໂດຍ Pluto ແລະ Arrokoth ໃນສາຍແອວ Kuiper.
ແຕ່ມັນເປັນຜົນກະທົບນ້ອຍໆ. ຫຼັງຈາກເດີນທາງຫຼາຍຕື້ກິໂລແມັດ, ເສັ້ນທາງຂອງຍານອາວະກາດຄື Pioneer 10 ຈະເໜັງຕີງພຽງແຕ່ປະມານ 5 ຟຸດ (1.6 ແມັດ) ເນື່ອງຈາກອິດທິພົນຂອງວັດຖຸມືດ. ທ່ານ Green ກ່າວວ່າ “ພວກເຂົາເຈົ້າຮູ້ສຶກເຖິງຜົນກະທົບຂອງສານມືດ, ແຕ່ວ່າມັນນ້ອຍຫລາຍ, ພວກເຮົາບໍ່ສາມາດວັດແທກໄດ້.
ແຮງກາລັກຊີເອົາໄປຢູ່ໃສ?
ໃນໄລຍະຫ່າງໆຈາກດວງຕາເວັນ, ພະລັງກາແລັກຊີກາຍເປັນພະລັງແຮງກວ່າການດຶງດວງຕາເວັນ, ເຊິ່ງເຮັດມາຈາກວັດຖຸປົກກະຕິ. Belbruno ແລະ Green ໄດ້ຄິດໄລ່ວ່າການຫັນປ່ຽນນີ້ເກີດຂື້ນຢູ່ທີ່ປະມານ 30,000 ຫນ່ວຍດາລາສາດ, ຫຼື 30,000 ເທົ່າຂອງໄລຍະຫ່າງຈາກໂລກໄປຫາດວງອາທິດ. ນັ້ນຢູ່ໄກກວ່າໄລຍະຫ່າງຂອງດາວພລູໂຕ, ແຕ່ຍັງຢູ່ໃນ Oort Cloud, ເປັນຝູງຂອງດາວຫາງນັບລ້ານທີ່ອ້ອມຮອບລະບົບສຸລິຍະ ແລະຂະຫຍາຍອອກເປັນ 100,000 ໜ່ວຍດາລາສາດ.
ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸມືດສາມາດມີບົດບາດໃນເສັ້ນທາງຂອງວັດຖຸເຊັ່ນ 'Oumuamua, ດາວຫາງທີ່ມີຮູບຊົງ cigar ຫຼືຮູບດາວທີ່ມາຈາກລະບົບດາວອື່ນແລະຜ່ານລະບົບແສງຕາເວັນພາຍໃນໃນປີ 2017. ຄວາມໄວທີ່ຜິດປົກກະຕິຂອງມັນສາມາດອະທິບາຍໄດ້. ຜູ້ຂຽນເວົ້າວ່າໂດຍແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງເລື່ອງມືດທີ່ຍູ້ມັນມາເປັນເວລາຫຼາຍລ້ານປີ, ຜູ້ຂຽນເວົ້າວ່າ.
ຖ້າມີດາວເຄາະຍັກຢູ່ໃນຂອບເຂດນອກຂອງລະບົບສຸລິຍະ, ວັດຖຸສົມມຸດຕິຖານເອີ້ນວ່າ ດາວ 9 ຫຼື ດາວ X ທີ່ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ຄົ້ນຫາໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ສິ່ງມືດກໍ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ວົງໂຄຈອນຂອງມັນ. ຖ້າດາວເຄາະດວງນີ້ມີຢູ່, ສິ່ງມືດອາດຈະຍູ້ມັນອອກໄປຈາກພື້ນທີ່ທີ່ນັກວິທະຍາສາດກໍາລັງຊອກຫາມັນ, Green ແລະ Belbruno ຂຽນ. ສິ່ງມືດອາດເຮັດໃຫ້ດາວຫາງ Oort Cloud ບາງໜ່ວຍຫຼົບອອກຈາກວົງໂຄຈອນຂອງດວງອາທິດທັງໝົດ.
ສາມາດວັດແທກແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸມືດໄດ້ບໍ?
ເພື່ອວັດແທກຜົນກະທົບຂອງສິ່ງມືດໃນລະບົບສຸລິຍະ, ຍານອະວະກາດບໍ່ຈໍາເປັນຈະຕ້ອງເດີນທາງໄກ. ໃນໄລຍະຫ່າງຂອງ 100 ຫນ່ວຍດາລາສາດ, ຍານອະວະກາດທີ່ມີການທົດລອງທີ່ເຫມາະສົມສາມາດຊ່ວຍໃຫ້ນັກດາລາສາດວັດແທກອິດທິພົນຂອງວັດຖຸຊ້ໍາໄດ້ໂດຍກົງ, Green ແລະ Belbruno ເວົ້າວ່າ.
ໂດຍສະເພາະ, ຍານອະວະກາດທີ່ຕິດຕັ້ງດ້ວຍພະລັງງານ radioisotope, ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ Pioneer 10 ແລະ 11, Voyagers, ແລະ New Horizon ສາມາດບິນໄດ້ໄກຈາກດວງອາທິດຫຼາຍ, ອາດຈະສາມາດວັດແທກນີ້ໄດ້. ຍານອະວະກາດດັ່ງກ່າວສາມາດບັນທຸກລູກສະທ້ອນແສງໄດ້ແລະຖິ້ມມັນໃນໄລຍະທີ່ເໝາະສົມ. ບານຈະມີຄວາມຮູ້ສຶກພຽງແຕ່ກໍາລັງກາແລັກຊີ, ໃນຂະນະທີ່ຍານອາວະກາດຈະປະສົບກັບກໍາລັງຄວາມຮ້ອນຈາກອົງປະກອບ radioactive ທີ່ເສື່ອມໂຊມໃນລະບົບພະລັງງານຂອງມັນ, ນອກຈາກກໍາລັງກາລັກຊີ. ການຫັກອອກຂອງແຮງຄວາມຮ້ອນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດເບິ່ງວິທີການບັງຄັບ galactic ກ່ຽວຂ້ອງກັບ deviations ໃນ trajectories ຂອງບານແລະຍານອະວະກາດ. ການບ່ຽງເບນເຫຼົ່ານັ້ນຈະຖືກວັດແທກດ້ວຍເລເຊີ ເນື່ອງຈາກວັດຖຸທັງສອງບິນຂະໜານກັນ.
ແນວຄວາມຄິດຂອງພາລະກິດທີ່ສະເຫນີທີ່ເອີ້ນວ່າ Interstellar Probe, ເຊິ່ງມີຈຸດປະສົງທີ່ຈະເດີນທາງໄປເຖິງປະມານ 500 ຫນ່ວຍດາລາສາດຈາກດວງອາທິດເພື່ອສໍາຫຼວດສະພາບແວດລ້ອມທີ່ບໍ່ມີຕາຕະລາງ, ແມ່ນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຫນຶ່ງສໍາລັບການທົດລອງດັ່ງກ່າວ.
ເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບເລື່ອງມືດ
ສິ່ງມືດເປັນມະຫາຊົນທີ່ເຊື່ອງໄວ້ໃນກາແລັກຊີໄດ້ຖືກສະເໜີຂຶ້ນມາເປັນຄັ້ງທຳອິດໃນຊຸມປີ 1930 ໂດຍ Fritz Zwicky. ແຕ່ຄວາມຄິດດັ່ງກ່າວຍັງຄົງເປັນຂໍ້ໂຕ້ແຍ້ງຈົນກ່ວາຊຸມປີ 1960 ແລະ 1970, ເມື່ອ Vera C. Rubin ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານໄດ້ຢືນຢັນວ່າການເຄື່ອນໄຫວຂອງດາວທີ່ຢູ່ອ້ອມຮອບສູນກາງ galactic ຂອງພວກເຂົາຈະບໍ່ປະຕິບັດຕາມກົດຫມາຍຂອງຟີຊິກຖ້າມີພຽງແຕ່ເລື່ອງປົກກະຕິເທົ່ານັ້ນ. ມີພຽງແຫຼ່ງທີ່ເຊື່ອງຊ້ອນອັນໃຫຍ່ຫຼວງຂອງມະຫາຊົນເທົ່ານັ້ນທີ່ສາມາດອະທິບາຍວ່າເປັນຫຍັງດວງດາວຢູ່ເຂດນອກຂອງກາແລັກຊີກ້ຽວວຽນຄືພວກເຮົາເຄື່ອນທີ່ໄວເທົ່າທີ່ພວກມັນເຮັດ.
ມື້ນີ້, ລັກສະນະຂອງສິ່ງມືດແມ່ນ ໜຶ່ງ ໃນຄວາມລຶກລັບທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດໃນທຸກໆດ້ານຂອງຟີຊິກດາລາສາດ. ຫໍສັງເກດການທີ່ມີປະສິດທິພາບເຊັ່ນ: ກ້ອງສ່ອງທາງໄກ Space Hubble ແລະຫ້ອງສັງເກດການ X-Ray Chandra ໄດ້ຊ່ວຍໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດເລີ່ມຕົ້ນເຂົ້າໃຈອິດທິພົນແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງສິ່ງມືດຢູ່ໃນຈັກກະວານຢ່າງກວ້າງຂວາງ. Hubble ໄດ້ຄົ້ນຫາຫຼາຍກາແລັກຊີທີ່ມີສານມືດປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນຜົນກະທົບທີ່ເອີ້ນວ່າ "ເລນ,” ບ່ອນທີ່ແຮງໂນ້ມຖ່ວງເຮັດໃຫ້ພື້ນທີ່ໂຄ້ງຕົວມັນເອງແລະຂະຫຍາຍຮູບພາບຂອງກາແລັກຊີທີ່ຢູ່ໄກກວ່າ.
ນັກດາລາສາດຈະຮຽນຮູ້ເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບເລື່ອງມືດໃນ cosmos ດ້ວຍຊຸດກ້ອງທັດສະນີຍະພາບອັນໃໝ່ລ່າສຸດ. ອົງການ NASA James Webb Space Telescopeເຊິ່ງເປີດຕົວໃນວັນທີ 25 ທັນວາ 2021, ຈະປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບເລື່ອງມືດໂດຍການຖ່າຍຮູບ ແລະຂໍ້ມູນອື່ນໆຂອງກາແລັກຊີ ແລະສັງເກດຜົນກະທົບຂອງເລນຂອງພວກມັນ. ກ້ອງສ່ອງທາງໄກອະວະກາດ Nancy Grace Roman ຂອງອົງການ NASA, ກໍານົດຈະເປີດຕົວໃນກາງປີ 2020, ຈະດໍາເນີນການສໍາຫຼວດຫຼາຍກວ່າຫນຶ່ງພັນລ້ານກາແລັກຊີເພື່ອເບິ່ງອິດທິພົນຂອງສິ່ງມືດຕໍ່ຮູບຮ່າງແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງພວກມັນ.
ພາລະກິດ Euclid ທີ່ກໍາລັງຈະມາເຖິງຂອງອົງການອະວະກາດເອີຣົບ, ເຊິ່ງມີການປະກອບສ່ວນຂອງອົງການ NASA, ຍັງຈະເປົ້າຫມາຍວັດຖຸຊ້ໍາແລະພະລັງງານຄວາມມືດ, ເບິ່ງຄືນເວລາປະມານ 10 ຕື້ປີໄປສູ່ໄລຍະທີ່ພະລັງງານຊ້ໍາເລີ່ມເລັ່ງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຈັກກະວານ. ແລະ Vera C. Rubin Observatory, ການຮ່ວມມືຂອງມູນລະນິທິວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດ, ກົມພະລັງງານ, ແລະອື່ນໆ, ທີ່ກໍາລັງກໍ່ສ້າງຢູ່ໃນປະເທດ Chile, ຈະເພີ່ມຂໍ້ມູນທີ່ມີຄຸນຄ່າໃນການປິດສະຫນາທີ່ແທ້ຈິງຂອງເລື່ອງຊ້ໍານີ້.
ແຕ່ເຄື່ອງມືທີ່ມີປະສິດທິພາບເຫຼົ່ານີ້ຖືກອອກແບບເພື່ອຄົ້ນຫາຜົນກະທົບທີ່ເຂັ້ມແຂງຂອງສິ່ງມືດໃນທົ່ວໄລຍະໄກ, ແລະໄກກວ່າຢູ່ໃນລະບົບແສງຕາເວັນຂອງພວກເຮົາ, ບ່ອນທີ່ອິດທິພົນຂອງສານມືດແມ່ນອ່ອນລົງຫຼາຍ.
"ຖ້າທ່ານສາມາດສົ່ງຍານອາວະກາດອອກໄປບ່ອນນັ້ນເພື່ອກວດພົບມັນ, ມັນຈະເປັນການຄົ້ນພົບອັນໃຫຍ່ຫຼວງ," Belbruno ເວົ້າ.
ເອກະສານອ້າງອີງ: “ເມື່ອອອກຈາກລະບົບສຸລິຍະ: ສິ່ງມືດເຮັດໃຫ້ມີການປ່ຽນແປງ” ໂດຍ Edward Belbruno ແລະ James Green, 4 ມັງກອນ 2022, ແຈ້ງການປະ ຈຳ ເດືອນຂອງສະມາຄົມນັກດາລາສາດ Royal.
DOI: 10.1093/mnras/stab3781