Hampir setiap pengukuran astronomis bergantung pada konstanta Hubble, angka yang menghitung ekspansi Semesta. Ini menegaskan bahwa Alam Semesta masih berusia antara 12 dan 14 miliar tahun.
Sejumlah sangat penting yang menentukan tingkat ekspansi Semesta, konstanta Hubble, telah ditentukan secara independen menggunakan Chandra X-ray Observatory milik NASA. Nilai baru ini cocok dengan pengukuran terbaru menggunakan metode lain dan memperluas validitasnya ke jarak yang lebih jauh, sehingga memungkinkan para astronom untuk menyelidiki zaman sebelumnya dalam evolusi Semesta.
"Alasan mengapa hasil ini sangat signifikan adalah bahwa kita membutuhkan konstanta Hubble untuk memberi tahu kita ukuran Semesta, umurnya, dan seberapa banyak kandungannya," kata Max Bonamente dari Pusat Penerbangan Antariksa Marshall (MSFC) NASA di Huntsville, Ala., Pemimpin penulis di atas kertas menggambarkan hasil. "Astronom benar-benar perlu mempercayai angka ini karena kita menggunakannya untuk perhitungan yang tak terhitung jumlahnya."
Konstanta Hubble dihitung dengan mengukur kecepatan objek bergerak menjauh dari kita dan membaginya berdasarkan jaraknya. Sebagian besar upaya sebelumnya untuk menentukan konstanta Hubble melibatkan penggunaan tangga multi-step, atau distance, di mana jarak ke galaksi terdekat digunakan sebagai dasar untuk menentukan jarak yang lebih besar.
Pendekatan yang paling umum adalah menggunakan jenis bintang berdenyut yang dipelajari dengan baik yang dikenal sebagai variabel Cepheid, dalam hubungannya dengan supernova yang lebih jauh untuk melacak jarak melintasi Semesta. Para ilmuwan yang menggunakan metode ini dan pengamatan dari Teleskop Luar Angkasa Hubble mampu mengukur konstanta Hubble hingga dalam 10%. Namun, hanya pemeriksaan independen yang akan memberi mereka kepercayaan yang mereka inginkan, mengingat banyak dari pemahaman kita tentang Semesta bergantung pada keseimbangan.
Dengan menggabungkan data sinar-X dari Chandra dengan pengamatan radio cluster galaksi, tim menentukan jarak ke 38 cluster galaksi mulai dari 1,4 miliar hingga 9,3 miliar tahun cahaya dari Bumi. Hasil ini tidak mengandalkan tangga jarak tradisional. Bonamente dan rekan-rekannya menemukan konstanta Hubble menjadi 77 kilometer per detik per megaparsec (megaparsec sama dengan 3,26 juta tahun cahaya), dengan ketidakpastian sekitar 15%.
Hasil ini setuju dengan nilai yang ditentukan menggunakan teknik lain. Konstanta Hubble sebelumnya ditemukan 72, memberi atau mengambil 8, kilometer per detik per kiloparsec berdasarkan pengamatan Hubble Space Telescope. Hasil Chandra yang baru ini penting karena menawarkan konfirmasi independen bahwa para ilmuwan telah mencari dan memperbaiki usia Semesta antara 12 dan 14 miliar tahun.
"Hasil baru ini sepenuhnya independen dari semua metode sebelumnya untuk mengukur konstanta Hubble," kata anggota tim Marshall Joy juga dari MSFC.
Para astronom menggunakan fenomena yang dikenal sebagai efek Sunyaev-Zeldovich, di mana foton dalam latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) berinteraksi dengan elektron dalam gas panas yang merasuki kluster galaksi yang sangat besar. Foton memperoleh energi dari interaksi ini, yang mengubah sinyal dari latar belakang gelombang mikro ke arah gugusan. Besarnya distorsi ini tergantung pada kepadatan dan suhu elektron panas dan ukuran fisik cluster. Menggunakan teleskop radio untuk mengukur distorsi latar belakang gelombang mikro dan Chandra untuk mengukur sifat-sifat gas panas, ukuran fisik cluster dapat ditentukan. Dari ukuran fisik ini dan pengukuran sudut sederhana yang dilakukan oleh kluster, aturan geometri dapat digunakan untuk menurunkan jaraknya. Konstanta Hubble ditentukan dengan membagi kecepatan cluster yang sebelumnya diukur dengan jarak-jarak yang baru diturunkan ini.
Proyek ini diperjuangkan oleh perancang cermin teleskop Chandra, Leon Van Speybroeck, yang meninggal pada tahun 2002. Yayasan ini diletakkan ketika anggota tim John Carlstrom (University of Chicago) dan Marshall Joy mendapatkan pengukuran radio yang cermat terhadap distorsi dalam radiasi CMB menggunakan radio. teleskop di Berkeley-Illinois-Maryland Array dan Caltech Owens Valley Radio Observatory. Untuk mengukur sifat-sifat sinar-X yang tepat dari gas dalam gugus yang jauh ini, diperlukan teleskop sinar-X berbasis ruang dengan resolusi dan sensitivitas Chandra.
"Itu adalah salah satu tujuan Leon untuk melihat proyek ini terjadi, dan itu membuat saya sangat bangga melihat ini membuahkan hasil," kata Chandra Project Scientist Martin Weisskopf dari MSFC.
Hasilnya dijelaskan dalam sebuah makalah yang muncul dalam edisi 10 Agustus The Astrophysical Journal. MSFC mengelola program Chandra untuk Direktorat Misi Sains agensi. Observatorium Astrofisika Smithsonian mengendalikan operasi sains dan penerbangan dari Chandra X-ray Centre, Cambridge, Mass.
Sumber Asli: Siaran Berita Chandra
