Keempat gugus galaksi ini adalah di antara ratusan yang dianalisis dalam survei besar untuk menguji apakah alam semesta sama di semua arah dalam skala besar. Hasil studi menunjukkan konsep alam semesta "isotropik" mungkin tidak sepenuhnya cocok.
(Gambar: © NASA / CXC / Universitas Bonn / K. Migkas et al.)
Bagaimanapun, alam semesta mungkin tidak sama di setiap arah.
Tingkat ekspansi alam semesta tampaknya berbeda dari satu tempat ke tempat, sebuah laporan penelitian baru. Temuan ini, jika dikonfirmasi, akan memaksa para astronom untuk menilai kembali seberapa baik mereka memahami kosmos.
"Salah satu pilar kosmologi - studi tentang sejarah dan nasib seluruh alam semesta - adalah bahwa alam semesta adalah 'isotropik,' yang berarti sama di semua arah," kata ketua penulis studi Konstantinos Migkas, dari Universitas Bonn di Jerman. , kata dalam sebuah pernyataan. "Pekerjaan kami menunjukkan mungkin ada celah di pilar itu."
Semesta telah berkembang secara terus menerus selama lebih dari 13,8 miliar tahun, sejak saat itu Ledakan Besar - dan dengan kecepatan yang semakin tinggi, berkat kekuatan misterius yang disebut energi gelap. Persamaan berdasarkan teori relativitas umum Einstein menunjukkan bahwa ekspansi ini isotropik pada skala spasial yang besar, tulis Migkas Selasa (7 April) dalam sebuah posting blog tentang studi baru.
Pengamatan latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB), radiasi yang meliputi alam semesta yang tersisa dari Big Bang, mendukung gagasan ini, ia menambahkan: "CMB tampaknya bersifat isotropik, dan kosmolog mengekstrapolasi properti dari alam semesta paling awal ini ke zaman kita saat ini, hampir 14 miliar tahun kemudian."
Tetapi tidak jelas seberapa valid ekstrapolasi ini, ia menekankan, mencatat itu energi gelap telah menjadi faktor dominan dalam evolusi alam semesta selama sekitar 4 miliar tahun terakhir. "Sifat yang membingungkan dari energi gelap belum memungkinkan astrofisikawan untuk memahaminya dengan benar," tulis Migkas. "Oleh karena itu, menganggapnya sebagai isotropis hampir merupakan lompatan iman untuk saat ini. Ini menyoroti kebutuhan mendesak untuk menyelidiki apakah alam semesta saat ini isotropik atau tidak."
Studi baru melaporkan hasil satu penyelidikan tersebut. Migkas dan rekan-rekannya belajar 842 cluster galaksi, struktur terikat gravitasi terbesar di alam semesta, menggunakan data yang dikumpulkan oleh tiga teleskop luar angkasa: Observatorium Sinar-X NASA, XMM-Newton Eropa dan Satelit Lanjut untuk Kosmologi dan Astrofisika, gabungan Jepang-AS. misi yang berakhir pada tahun 2001.
Para peneliti menentukan suhu masing-masing klaster dengan menganalisis emisi sinar-X yang berasal dari ladang besar gas panas di dalamnya. Mereka menggunakan informasi suhu ini untuk memperkirakan luminositas sinar-X yang melekat pada masing-masing cluster, tanpa perlu memperhitungkan variabel kosmologis seperti tingkat ekspansi alam semesta.
Para peneliti kemudian menghitung luminositas sinar-X untuk setiap cluster dengan cara yang berbeda, yang memang membutuhkan pengetahuan tentang ekspansi alam semesta. Melakukan hal itu mengungkapkan tingkat ekspansi yang jelas di seluruh langit - dan tingkat ini tidak cocok di mana-mana.
"Kami berhasil menunjukkan wilayah yang tampaknya berkembang lebih lambat dari seluruh alam semesta, dan yang tampaknya berkembang lebih cepat!" Migkas menulis di posting blog. "Menariknya, hasil kami setuju dengan beberapa pelajaran sebelumnya yang menggunakan metode lain, dengan perbedaan yang kami identifikasi ini 'anisotropi' di langit dengan kepercayaan yang jauh lebih tinggi dan menggunakan benda-benda yang menutupi seluruh langit lebih seragam. "
Mungkin saja hasil ini memiliki penjelasan yang relatif biasa saja. Sebagai contoh, mungkin kluster galaksi di daerah anomali tertarik secara gravitasi oleh kluster lain, memberikan ilusi tingkat ekspansi yang berbeda.
Efek tersebut terlihat pada skala spasial yang lebih kecil di alam semesta, kata para peneliti. Tetapi studi baru menyelidiki cluster hingga 5 miliar tahun cahaya, dan tidak jelas apakah tunda gravitasi dapat membanjiri kekuatan ekspansi pada jarak yang sangat jauh, mereka menambahkan.
Jika perbedaan laju ekspansi yang diamati memang nyata, mereka dapat mengungkapkan detail baru yang menarik tentang cara kerja alam semesta. Misalnya, mungkin energi gelap itu sendiri bervariasi dari satu tempat ke tempat lain di seluruh kosmos.
"Akan luar biasa jika energi gelap ditemukan memiliki kekuatan yang berbeda di berbagai bagian alam semesta," kata rekan penulis studi Thomas Reiprich, juga dari University of Bonn, dalam pernyataan yang sama. "Namun, lebih banyak bukti akan diperlukan untuk mengesampingkan penjelasan lain dan membuat kasus yang meyakinkan."
Studi baru muncul dalam edisi April 2020 jurnal Astronomy and Astrophysics. Anda dapat membacanya secara gratis di situs pracetak online arXiv.org.
- Bagaimana mungkin alam semesta mengembang lebih cepat dari kecepatan cahaya?
- Alam semesta X-ray kami: foto-foto menakjubkan oleh Chandra X-Ray Observatory milik NASA
- 7 hal mengejutkan tentang alam semesta
