Grafik ini menggambarkan hubungan periode-luminositas Cepheid, yang digunakan para ilmuwan untuk menghitung ukuran, usia, dan tingkat ekspansi Semesta. Kredit: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
Seberapa cepat Universe kita berkembang? Selama beberapa dekade, ada berbagai perkiraan yang digunakan dan perdebatan sengit mengenai perkiraan tersebut, tetapi sekarang data dari Spitzer Space Telescope telah memberikan pengukuran yang paling tepat dari konstanta Hubble, atau tingkat di mana alam semesta kita membentang terpisah. Hasil? Semesta menjadi lebih besar sedikit lebih cepat dari yang diperkirakan sebelumnya.
Nilai yang baru disempurnakan untuk konstanta Hubble adalah 74,3 plus atau minus 2,1 kilometer per detik per megaparsec.
Perkiraan sebelumnya berasal dari studi dari Hubble Space Telescope, pada 74,2 plus atau minus 3,6 kilometer per detik per megaparsec. Megaparsec kira-kira 3 juta tahun cahaya.
Untuk membuat pengukuran baru, para ilmuwan Spitzer melihat pada bintang-bintang yang berdenyut yang disebut bintang variabel cephied, mengambil keuntungan dari kemampuan untuk mengamati mereka dalam cahaya inframerah panjang gelombang panjang. Selain itu, temuan ini dikombinasikan dengan data yang diterbitkan sebelumnya dari Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) NASA tentang energi gelap. Penentuan baru membawa ketidakpastian ke 3 persen, lompatan besar dalam akurasi untuk pengukuran kosmologis, kata para ilmuwan.
WMAP memperoleh pengukuran energi gelap yang independen, yang dianggap memenangkan pertarungan melawan gravitasi, menarik jalinan alam semesta terpisah. Penelitian berdasarkan percepatan ini mengumpulkan para peneliti Hadiah Nobel Fisika 2011.
Konstanta Hubble dinamai astronom Edwin P. Hubble, yang mengejutkan dunia pada 1920-an dengan mengonfirmasi bahwa alam semesta kita telah berkembang sejak meledak menjadi 13,7 miliar tahun yang lalu. Pada akhir 1990-an, para astronom menemukan ekspansi itu semakin cepat, atau semakin cepat dari waktu ke waktu. Menentukan tingkat ekspansi sangat penting untuk memahami usia dan ukuran alam semesta.
"Ini adalah teka-teki besar," kata penulis utama studi baru, Wendy Freedman dari Observatorium Carnegie Institution for Science di Pasadena. "Sangat menarik bahwa kami dapat menggunakan Spitzer untuk mengatasi masalah mendasar dalam kosmologi: tingkat tepat di mana alam semesta mengembang saat ini, serta mengukur jumlah energi gelap di alam semesta dari sudut lain." Freedman memimpin studi teleskop luar angkasa Hubble yang sebelumnya telah mengukur konstanta Hubble.
Glenn Wahlgren, ilmuwan program Spitzer di Markas Besar NASA di Washington, mengatakan pandangan yang lebih baik tentang cepheid memungkinkan Spitzer untuk meningkatkan pengukuran masa lalu dari konstanta Hubble.
"Bintang-bintang yang berdenyut ini adalah anak tangga penting dalam apa yang oleh para astronom disebut tangga jarak kosmik: seperangkat objek dengan jarak yang diketahui itu, ketika dikombinasikan dengan kecepatan di mana benda-benda bergerak menjauh dari kita, mengungkapkan laju ekspansi alam semesta," kata tingkat Wahlgren.
Cepheids sangat penting untuk perhitungan karena jarak mereka dari Bumi dapat diukur dengan mudah. Pada tahun 1908, Henrietta Leavitt menemukan bintang-bintang ini berdenyut secara langsung berkaitan dengan kecerahan intrinsiknya.
Untuk memvisualisasikan mengapa ini penting, bayangkan seseorang berjalan menjauh dari Anda sambil membawa lilin. Semakin jauh jarak lilin, semakin redup. Kecerahannya yang jelas akan mengungkapkan jarak. Prinsip yang sama berlaku untuk cepheid, lilin standar di kosmos kita. Dengan mengukur seberapa terang mereka muncul di langit, dan membandingkan ini dengan kecerahan yang diketahui seolah-olah mereka dekat, para astronom dapat menghitung jarak mereka dari Bumi.
Spitzer mengamati 10 cepheid di galaksi Bima Sakti kita dan 80 di galaksi tetangga terdekat yang disebut Awan Magellan Besar. Tanpa debu kosmik yang menghalangi pandangan mereka, tim peneliti Spitzer dapat memperoleh pengukuran yang lebih tepat dari kecerahan nyata bintang-bintang, dan dengan demikian jarak mereka. Data ini membuka jalan bagi perkiraan baru dan lebih baik dari laju ekspansi alam semesta kita.
"Lebih dari satu dekade yang lalu, menggunakan kata-kata 'presisi' dan 'kosmologi' dalam kalimat yang sama tidak mungkin, dan ukuran dan usia alam semesta tidak diketahui lebih baik daripada faktor dua," kata Freedman. “Sekarang kita berbicara tentang akurasi beberapa persen. Ini sangat luar biasa. ”
"Spitzer lagi-lagi melakukan sains di luar apa yang telah dirancang untuk dilakukan," kata ilmuwan proyek Michael Werner di Jet Propulsion Laboratory NASA. Werner telah mengerjakan misi tersebut sejak fase konsep awal lebih dari 30 tahun yang lalu. "Pertama, Spitzer mengejutkan kami dengan kemampuan perintisnya untuk mempelajari atmosfer planet ekstrasurya," kata Werner, "dan sekarang, dalam tahun-tahun misi selanjutnya, itu telah menjadi alat kosmologi yang berharga."
Studi ini muncul dalam Astrophysical Journal.
Kertas tentang arXiv: Kalibrasi Infra Merah Tengah dari Konstan Hubble
Sumber: JPL
