จากการใช้ตัวอย่างข้อมูลของกระจุกกาแลคซีจำนวน 756 แห่งที่ระบุในแผนที่สามมิติจากโครงการ Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ทีมนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียริเวอร์ไซด์และภาควิชาดาราศาสตร์สถาบันวิจัยดาราศาสตร์และธรณีฟิสิกส์แห่งชาติของอียิปต์ นำโดยนายโมฮาเหม็ด อับดุลลาห์ นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา พบว่าปริมาณ​สสารทั้งจักรวาลนั้นคิดเป็น 31% ของทั้งหมด ส่วนที่เหลือ 69% คือพลังงานมืด

“สสารทั้งจักรวาล 31% นี้แยกออกได้เป็น​ 2 ส่วน ส่วนใหญ่เป็นสสารมืดในปริมาณ​มากถึง 80% ซึ่งเราไม่รู้ตักองค์ประกอบ​ของมัน” โมฮาเหม็ด อับดุลลาห์อธิบาย “ส่วนที่เหลืออีก 20% ก็คือสสารที่เรารู้จักกันดี ที่หากกระจายมันไปในอัตราส่วน​เท่ากันทั่วอวกาศ​ จะมีความหนาแน่น​เท่ากับไฮโดรเจนเพียง 6 อะตอมต่อลูกบาศก์เมตรเท่านั้น​ “

“เป็นเรื่อง​ยากที่จะวัดมวลของกระจุกกาแล็กซี​ใด ๆ ได้อย่างแม่นยำเนื่องจากสสารส่วนใหญ่เป็นสสารมืดที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์หรือวิธีการใดๆ และเนื่องจากกระจุกดาราจักรในปัจจุบันก่อตัวขึ้นจากสสารที่ยุบตัวลงในช่วงหลายพันล้านปีที่แล้ว​ภายใต้แรงโน้มถ่วงของมันเอง ดังนั้น​จำนวนกระจุกกาแล็กซี​ที่สังเกตได้ในปัจจุบันจึงมีความอ่อนไหวต่อสภาวะทางจักรวาลวิทยาเป็นอย่างมากและโดยเฉพาะอย่างยิ่งปริมาณสสารทั้งหมด”

เพื่อเอาชนะความยุ่งยากนี้ อับดุลลาห์และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาเครื่องมือจักรวาลวิทยาที่มีชื่อว่า GalWeight เพื่อวัดมวลของกระจุกกาแลคซีโดยใช้วิธีสังเกต​วงโคจรของกาแล็กซี​ที่เป็นสมาชิก

ทีมวิจัยใช้เครื่องมือ​นี้เพื่อสร้างแคตตาล็อกกระจุกกาแลคซี 1,800 แห่ง​จากรายละเอียด​ข้อมูลของโครงการ SDSS แล้วนำแคตตาล็อก​นี้ไปเปรียบเทียบ​กับข้อมูลของกระจุก​กา​แล​ค​ซี​ทั้ง​ 756 แห่ง

ด้วยวิธีการนี้ เมื่อนำไปเทียบกับเทคนิควิธีวัดค่าแบบเช่นการหาค่า cosmic microwave background anisotropi หรือ การวัดการสั่นแบบอะคูสติกของแบริออน การสังเกตเลนส์โน้มถ่วงจากซูเปอร์​โน​วา​ชนิด Ia​ ทีมงานสามารถกำหนดค่ารวมที่ดีที่สุดจนสรุปได้ว่าปริมาณ​สสารในจักรวาลเท่ากับ 31.5 ± 1.3% ของปริมาณทุกสิ่งทุกอย่าง​ทั้งที่เรารู้จัก​และ​ไม่รู้จั​ก และมั่นใจว่าเป็นตัวเลขที่ใกล้เคียง​ความจริง​ที่สุดเท่าุเคยมีมา

ทีมงานตีพิมพ์​เผยแพร่​ผลงาน​วิจัย​ครั้ง​นี้ในวารสาร​ Astrophysical Journal.

_____

Mohamed H. Abdullah et al. 2020. Cosmological Constraints on Ω m and σ 8 from Cluster Abundances Using the GalWCat19 Optical-spectroscopic SDSS Catalog. ApJ 901, 90; doi: 10.3847/1538-4357/aba619