Penggambaran seorang seniman tentang dua bintang neutron yang bergabung dan melepaskan gelombang gravitasi.
(Gambar: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Menganalisa riak dalam jalinan ruang dan waktu diciptakan oleh pasangan bintang mati dapat segera memecahkan misteri kosmik yang mengelilingi seberapa cepat alam semesta mengembang - jika para ilmuwan beruntung.
Itulah vonis penelitian baru, yang mungkin juga menjelaskan nasib akhir alam semesta, kata para peneliti yang mengerjakannya.
Kosmos terus berkembang sejak kelahirannya sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu. Dengan mengukur tingkat sekarang dari ekspansi alam semesta, yang dikenal sebagai Konstanta hubble, para ilmuwan dapat menyimpulkan usia kosmos dan detail dari kondisi saat ini. Mereka bahkan dapat menggunakan nomor tersebut untuk mencoba belajar nasib alam semesta, seperti apakah itu akan berkembang selamanya, runtuh dengan sendirinya atau tercabik sepenuhnya.
Para ilmuwan menggunakan dua metode utama untuk mengukur konstanta Hubble. Salah satunya melibatkan pemantauan objek terdekat yang propertinya dipahami dengan baik oleh para ilmuwan, seperti ledakan bintang yang dikenal sebagai supernova dan bintang-bintang yang berdenyut dikenal sebagai Variabel cepheid, untuk memperkirakan jarak mereka dan kemudian menyimpulkan laju ekspansi alam semesta. Yang lain berfokus pada latar belakang gelombang mikro kosmik, radiasi sisa dari Big Bang, dan meneliti bagaimana ia telah berubah dari waktu ke waktu untuk menghitung seberapa cepat kosmos telah berkembang.
Namun, teknik pasangan ini telah menghasilkan dua hasil berbeda untuk nilai konstanta Hubble. Data dari latar belakang gelombang mikro kosmik menunjukkan bahwa alam semesta saat ini berkembang pada kecepatan sekitar 41,6 mil (67 kilometer) per detik per 3,26 juta tahun cahaya, sementara data dari supernova dan Cepheid di alam semesta terdekat menunjukkan laju sekitar 45,3 mil ( 73 km) per detik per 3,26 juta tahun cahaya.
Perbedaan ini menunjukkan bahwa model kosmologis standar - pemahaman ilmuwan tentang struktur dan sejarah alam semesta - bisa salah. Menyelesaikan perdebatan ini, yang dikenal sebagai Konflik konstan Hubble, dapat menjelaskan evolusi dan nasib akhir kosmos.
Dalam studi baru, fisikawan menunjukkan bahwa data masa depan dari riak-riak dalam struktur ruang dan waktu yang dikenal sebagai gelombang gravitasi dapat membantu memecahkan kebuntuan ini. "Konflik terus-menerus Hubble - petunjuk terbesar yang kita miliki bahwa model alam semesta kita tidak lengkap - dapat diselesaikan dalam lima hingga 10 tahun," pemimpin penulis studi Stephen Feeney, seorang astrofisikawan di Institut Flatiron di New York, mengatakan kepada Space.com.
Menurut Einstein teori relativitas umum, Gravitasi dihasilkan dari bagaimana massa mengubah ruang-waktu. Ketika benda apa pun dengan gerakan massa, benda itu harus menghasilkan gelombang gravitasi yang bergerak dengan kecepatan cahaya, meregangkan dan meremas ruang-waktu di sepanjang jalan.
Gelombang gravitasi sangat lemah, dan baru pada tahun 2016 para ilmuwan mendeteksi bukti langsung pertama dari mereka. Pada 2017, para ilmuwan juga mendeteksi gelombang gravitasi dari tabrakan bintang-bintang neutron, sisa-sisa bintang yang musnah dalam ledakan-ledakan katastropik yang dikenal sebagai supernova. Jika sisa-sisa bintang tidak cukup besar untuk runtuh menjadi lubang hitam, mereka malah akan berakhir sebagai bintang neutron, dinamakan demikian karena tarikan gravitasinya cukup kuat untuk menghancurkan proton bersama-sama dengan elektron untuk membentuk neutron.
Tidak seperti lubang hitam, bintang-bintang neutron memancarkan cahaya tampak, dan begitu juga tabrakan mereka. Gelombang gravitasi dari merger ini, dijuluki "sirene standar," akan membantu para ilmuwan menentukan jarak mereka dari Bumi, sementara cahaya dari tabrakan ini akan membantu menentukan kecepatan di mana mereka bergerak relatif terhadap Bumi. Peneliti kemudian dapat menggunakan kedua set data ini untuk menghitung konstanta Hubble. Menurut Feeney dan rekan-rekannya, menganalisis tabrakan antara sekitar 50 pasang bintang neutron dalam lima hingga 10 tahun mendatang dapat menghasilkan data yang cukup untuk menentukan pengukuran terbaik dari konstanta Hubble.
Namun, perkiraan itu tergantung pada seberapa sering tabrakan bintang neutron. "Ada ketidakpastian yang cukup besar dalam tingkat suku bunga merger bintang neutron - bagaimanapun, kita hanya melihat satu sampai saat ini, "kata Feeney." Jika kita sangat beruntung melihat yang satu itu, dan merger sebenarnya jauh lebih jarang daripada yang kita pikirkan, maka mengamati jumlah merger yang diperlukan untuk menjelaskan konstanta Hubble konflik bisa memakan waktu lebih lama dari yang kami nyatakan dalam pekerjaan kami. "
Gelombang gravitasi mungkin akhirnya mendukung satu nilai untuk konstanta Hubble di atas yang lain, tetapi mereka juga dapat menentukan nilai ketiga baru untuk konstanta Hubble, kata Feeney. Jika ini terjadi, itu mungkin mengarah pada wawasan baru tentang perilaku supernova, Cepheids atau bintang neutron, tambahnya.
Para ilmuwan merinci temuan mereka online 14 Februari di jurnal Physical Review Letters.
