ວິທີການຊອກຫາອາຍຸຂອງຈັກກະວານ
ຄຳຖາມກ່ຽວກັບອາຍຸຂອງຈັກກະວານແມ່ນໜຶ່ງໃນບັນຫາພື້ນຖານທີ່ສຸດໃນຈັກກະວານວິທະຍາ, ເຊິ່ງເປັນສາຂາຂອງດາລາສາດທີ່ສຶກສາຕົ້ນກຳເນີດ ແລະ ວິວັດທະນາການຂອງຈັກກະວານ. ການຮູ້ອາຍຸຂອງຈັກກະວານຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈວ່າພວກເຮົາໄດ້ມາໄກປານໃດ ແລະ ໃຫ້ສະພາບການສຳລັບຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບປະກົດການຂອງຈັກກະວານອື່ນໆ. ບົດຄວາມນີ້ຈະອະທິບາຍວິທີການຫຼັກບາງຢ່າງທີ່ນັກຟີຊິກດາລາສາດໃຊ້ເພື່ອກຳນົດອາຍຸຂອງຈັກກະວານ, ລວມທັງການກວດສອບລັງສີພື້ນຫຼັງຂອງຈັກກະວານ, ການວິເຄາະກາລັກຊີ ແລະ ດວງດາວທີ່ເກົ່າແກ່ທີ່ສຸດ, ແລະ ຮູບແບບທາງທິດສະດີ.
ລັງສີໄມໂຄເວຟພື້ນຫຼັງຂອງຈັກກະວານ
ໜຶ່ງໃນວິທີການທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດໃນການກຳນົດອາຍຸຂອງຈັກກະວານແມ່ນຜ່ານການສັງເກດການລັງສີໄມໂຄເວຟພື້ນຫຼັງຂອງຈັກກະວານ (CMB). CMB ແມ່ນ "ຟອດຊິວ" ຂອງລັງສີທີ່ເຫຼືອຈາກເວລາທີ່ຈັກກະວານມີປະມານ 380,000 ປີຫຼັງຈາກ Big Bang. ໃນເວລານີ້, ຈັກກະວານໄດ້ເຢັນລົງພຽງພໍສຳລັບໂປຣຕອນ ແລະ ເອເລັກຕຣອນທີ່ຈະລວມເຂົ້າກັນເປັນອະຕອມໄຮໂດເຈນ, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ໂຟຕອນ - ອະນຸພາກຂອງແສງ - ສາມາດເດີນທາງໄດ້ຢ່າງເສລີ.
ການຄົ້ນພົບ CMB ໂດຍ Arno Penzias ແລະ Robert Wilson ໃນປີ 1965 ແມ່ນຈຸດສຳຄັນໃນຈັກກະວານວິທະຍາທີ່ທັນສະໄໝ. ການສັງເກດການລັງສີນີ້ດ້ວຍເຄື່ອງມືທີ່ຊັບຊ້ອນເຊັ່ນ WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) ແລະດາວທຽມ Planck ໄດ້ໃຫ້ລາຍລະອຽດທີ່ຊັດເຈນຢ່າງໜ້າສັງເກດກ່ຽວກັບການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມເລັກນ້ອຍໃນ CMB. ການປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານີ້ສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມໜາແໜ້ນຂອງສານໃນຈັກກະວານຕົ້ນໆ ແລະ ໄດ້ນຳພານັກວິທະຍາສາດໄປສູ່ຮູບແບບທີ່ຊັດເຈນກວ່າຂອງການແຈກຢາຍຂອງສານ ແລະ ພະລັງງານໃນຈັກກະວານ.
ຜ່ານການສັງເກດການຂອງ CMB, ພວກເຮົາສາມາດໄດ້ຮູບພາບຂອງຈັກກະວານທີ່ຍັງນ້ອຍຫຼາຍ. ໂດຍການໃຊ້ຮູບແບບ Big Bang ແລະຄ່າຄົງທີ່ທຳມະຊາດເຊັ່ນ: ຄວາມໄວແສງ ແລະຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Hubble, ພວກເຮົາສາມາດຄາດຄະເນອາຍຸຂອງຈັກກະວານໄດ້ຍ້ອນຫຼັງ. ໃນເວລາຂຽນນີ້, ການສັງເກດການ CMB ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າຈັກກະວານມີອາຍຸປະມານ 13.8 ຕື້ປີ.
ດາວ ແລະ ກຸ່ມດາວກົມ
ການວິເຄາະດວງດາວທີ່ເກົ່າແກ່ທີ່ສຸດໃນກາແລັກຊີຂອງພວກເຮົາແມ່ນວິທີການອື່ນໃນການກຳນົດອາຍຸຂອງຈັກກະວານ. ກຸ່ມດາວກົມແມ່ນການລວບລວມດວງດາວບູຮານທີ່ໜາແໜ້ນ ແລະ ມີສາຍຜູກມັດດ້ວຍແຮງໂນ້ມຖ່ວງ. ໂດຍການສຶກສາດວງດາວໃນກຸ່ມດາວກົມ, ພວກເຮົາສາມາດເຂົ້າໃຈເຖິງຍຸກກ່ອນໜ້ານີ້ຂອງຈັກກະວານ.
ດວງດາວວິວັດທະນາການຜ່ານວົງຈອນຊີວິດຂອງທີ່ເຂົ້າໃຈດີ, ເລີ່ມຕົ້ນໃນກ້ອນເມກຂອງອາຍແກັສ ແລະ ຝຸ່ນ, ພັດທະນາການລຸກໄໝ້ຂອງດາວ, ການເຜົາໄໝ້ໄຮໂດເຈນ, ແລະ ສຸດທ້າຍກໍ່ຕາຍ. ໂດຍການໃຊ້ຮູບແບບວິວັດທະນາການຂອງດາວ, ນັກດາລາສາດສາມາດປະເມີນອາຍຸຂອງດວງດາວທີ່ເກົ່າແກ່ທີ່ສຸດໃນກຸ່ມດາວກົມ. ກຸ່ມດາວເຫຼົ່ານີ້ຫຼາຍກຸ່ມມີອາຍຸລະຫວ່າງ 11 ຫາ 14 ຕື້ປີ, ເຊິ່ງສະໜັບສະໜູນການຄາດຄະເນອາຍຸຂອງຈັກກະວານຂອງ CMB.
ການວັດແທກຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Hubble
ຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Hubble (H0) ວັດແທກອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຈັກກະວານ. ສິ່ງນີ້ບັນລຸໄດ້ໂດຍການສັງເກດວັດຖຸທີ່ຢູ່ໄກ, ເຊັ່ນ: ຊູເປີໂນວາປະເພດ Ia ແລະຕົວແປ Cepheid. ຊູເປີໂນວາປະເພດ Ia ມີຄວາມສະຫວ່າງມາດຕະຖານທີ່ສາມາດໃຊ້ເພື່ອວັດແທກໄລຍະຫ່າງຂອງຈັກກະວານ, ໃນຂະນະທີ່ດາວທີ່ປ່ຽນແປງ Cepheid ມີຄວາມສຳພັນທີ່ດີລະຫວ່າງໄລຍະເວລາຄວາມສະຫວ່າງຂອງມັນ ແລະ ຄວາມສະຫວ່າງຂອງມັນ.
ເມື່ອພວກເຮົາວັດແທກໄລຍະຫ່າງໄປຫາວັດຖຸເຫຼົ່ານີ້ ແລະ ລວມເຂົ້າກັບການສັງເກດການຂອງການປ່ຽນສີແດງຂອງພວກມັນ — ເຊິ່ງເກີດຂຶ້ນຍ້ອນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຈັກກະວານ — ນັກວິທະຍາສາດສາມາດຄິດໄລ່ຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Hubble ໄດ້. ໂດຍໃຊ້ຄ່າຄົງທີ່ນີ້, ພວກເຮົາສາມາດຄາດຄະເນກັບໄປຫາເວລາສູນ (Big Bang) ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ອາຍຸຂອງຈັກກະວານ. ເຖິງແມ່ນວ່າວິທີການທີ່ແຕກຕ່າງກັນບາງຄັ້ງໃຫ້ຄ່າທີ່ແຕກຕ່າງກັນເລັກນ້ອຍສຳລັບ H0, ແຕ່ການວັດແທກນີ້ແມ່ນກຸນແຈສຳຄັນໃນການກຳນົດອາຍຸຂອງຈັກກະວານ.
ຮູບແບບທິດສະດີ ແລະ ການຈຳລອງດ້ານຈັກກະວານວິທະຍາ
ວິທີການທາງທິດສະດີຍັງມີບົດບາດສຳຄັນໃນການກຳນົດອາຍຸຂອງຈັກກະວານ. ຮູບແບບມາດຕະຖານຂອງຈັກກະວານວິທະຍາ, ທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມ Lambda-CDM (Lambda Cold Dark Matter), ອະທິບາຍເຖິງຈັກກະວານທີ່ປະກອບດ້ວຍພະລັງງານມືດປະມານ 68%, ສານມືດ 27%, ແລະ ສານທຳມະດາ 5%. ໃນຮູບແບບນີ້, Lambda ໝາຍເຖິງຄ່າຄົງທີ່ຂອງຈັກກະວານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບພະລັງງານມືດ, ເຊິ່ງເປັນສາເຫດຂອງການຂະຫຍາຍຕົວທີ່ເລັ່ງຂຶ້ນ.
ການຈຳລອງດ້ານຈັກກະວານວິທະຍາໃຊ້ຊຸບເປີຄອມພິວເຕີເພື່ອສ້າງແບບຈຳລອງວິວັດທະນາການຂອງຈັກກະວານຕັ້ງແຕ່ເງື່ອນໄຂເບື້ອງຕົ້ນຂອງບິກແບງຈົນເຖິງໂຄງສ້າງຂະໜາດໃຫຍ່ເຊັ່ນ: ກາລັກຊີ ແລະ ກຸ່ມກາລັກຊີທີ່ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນໃນປະຈຸບັນ. ໂດຍການສ້າງແບບຈຳລອງວິວັດທະນາການຂອງຈັກກະວານນີ້ ແລະ ການຈັບຄູ່ການຄາດຄະເນກັບການສັງເກດການທາງດາລາສາດ, ພວກເຮົາສາມາດໄດ້ຮັບຂໍ້ຈຳກັດທີ່ຊັດເຈນກວ່າກ່ຽວກັບອາຍຸຂອງຈັກກະວານ. ປະຈຸບັນ Lambda-CDM ສະໜັບສະໜູນການສະຫຼຸບວ່າຈັກກະວານມີອາຍຸປະມານ 13.8 ຕື້ປີ.
ກາແລັກຊີ ແລະ ໂຄງສ້າງຂະໜາດໃຫຍ່
ການສັງເກດຂະໜາດ ແລະ ອາຍຸຂອງກາລັກຊີຍັງໃຫ້ຂໍ້ຄຶດທີ່ສຳຄັນກ່ຽວກັບອາຍຸຂອງຈັກກະວານ. ຕົວຢ່າງ, ນັກດາລາສາດສາມາດວັດແທກການປ່ຽນສີແດງຂອງກາລັກຊີທີ່ຢູ່ໄກ, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຂົາສາມາດກຳນົດໄດ້ວ່າພວກມັນເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກພວກເຮົາໄວເທົ່າໃດ. ໂດຍການໃຊ້ເຕັກນິກນີ້, ພວກເຮົາສາມາດສັງເກດກາລັກຊີທີ່ກໍ່ຕົວຂຶ້ນຫຼັງຈາກ Big Bang ບໍ່ດົນ - ປະມານ 400 ຫາ 700 ລ້ານປີຫຼັງຈາກນັ້ນ.
ຮູບແບບການແຜ່ກະຈາຍຂອງກາແລັກຊີຂະໜາດໃຫຍ່ຍັງນຳໄປສູ່ການສັງເກດການກ່ຽວກັບຄວາມເລິກຂອງຈັກກະວານ. ການສັງເກດການເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນເຮັດຜ່ານໂຄງການຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການສຳຫຼວດທ້ອງຟ້າດິຈິຕອນ Sloan (SDSS), ເຊິ່ງສ້າງແຜນທີ່ຕຳແໜ່ງສາມມິຕິຂອງກາແລັກຊີຫຼາຍລ້ານກາແລັກຊີ, ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈວິວັດທະນາການຂອງໂຄງສ້າງຂະໜາດໃຫຍ່ຜ່ານການເວລາ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຂໍ້ມູນນີ້ຖືກນໍາໃຊ້ກັບແບບຈໍາລອງທາງທິດສະດີເພື່ອຄິດໄລ່ອາຍຸຂອງຈັກກະວານທີ່ສອດຄ່ອງກັບວິທີການອື່ນໆ.
ສະຫຼຸບ
ເມື່ອພິຈາລະນາຮ່ວມກັນແລ້ວ, ວິທີການທາງວິທະຍາສາດຕ່າງໆ - ທັງການສັງເກດໂດຍກົງ ແລະ ແບບຈຳລອງທາງທິດສະດີ - ສ້າງພາບລວມຂອງອາຍຸຂອງຈັກກະວານ. ການກຳນົດອາຍຸຂອງຈັກກະວານບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນເລື່ອງຂອງການນັບປີເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງເປັນການເຂົ້າໃຈວ່າຈັກກະວານໄດ້ວິວັດທະນາການແນວໃດຈາກສະພາບຕົ້ນໆທີ່ຮ້ອນ ແລະ ໜາແໜ້ນທີ່ສຸດໄປສູ່ໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນ ແລະ ໃຫຍ່ໂຕທີ່ພວກເຮົາເຫັນໃນທຸກມື້ນີ້. ການລວມກັນຂອງການສັງເກດການຂອງ CMB, ດາວທີ່ເກົ່າແກ່ທີ່ສຸດ, ການວັດແທກຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Hubble, ແລະ ແບບຈຳລອງທາງທິດສະດີສະໜອງຄວາມເຫັນດີເປັນເອກະພາບທາງວິທະຍາສາດທີ່ເຂັ້ມແຂງວ່າຈັກກະວານຂອງພວກເຮົາມີອາຍຸປະມານ 13.8 ຕື້ປີ.
ການກຳນົດອາຍຸຂອງຈັກກະວານເປັນຫຼັກຖານສະແດງເຖິງພະລັງລວມຂອງການສັງເກດການທາງປະສົບການຢ່າງລະອຽດ ແລະ ວຽກງານທິດສະດີຢ່າງເລິກເຊິ່ງໃນຈັກກະວານວິທະຍາທີ່ທັນສະໄໝ. ດ້ວຍເຄື່ອງມື ແລະ ເຕັກນິກໃໝ່ໆທີ່ພັດທະນາຢູ່ຕະຫຼອດເວລາ, ອະນາຄົດສັນຍາວ່າຈະມີຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ຖືກຕ້ອງ ແລະ ເລິກເຊິ່ງກວ່າເກົ່າກ່ຽວກັບປະຫວັດສາດຂອງຈັກກະວານຂອງພວກເຮົາ.
