Pada tahun 1929, Edwin Hubble selamanya mengubah pemahaman kita tentang kosmos dengan menunjukkan bahwa Alam Semesta dalam keadaan ekspansi. Pada 1990-an, para astronom menentukan bahwa laju ekspansi sebenarnya mempercepat, yang pada gilirannya mengarah pada teori "Energi Gelap". Sejak saat itu, para astronom dan fisikawan telah berusaha menentukan keberadaan kekuatan ini dengan mengukur pengaruh yang dimilikinya terhadap kosmos.
Upaya terbaru ini berasal dari Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III), di mana tim peneliti internasional telah mengumumkan bahwa mereka telah selesai membuat pengukuran yang paling tepat dari Semesta hingga saat ini. Dikenal sebagai Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), pengukuran mereka telah menempatkan kendala baru pada sifat-sifat Energi Gelap.
Pengukuran baru dipresentasikan oleh astronom Universitas Harvard Daniel Eisenstein pada pertemuan American Astronomical Society. Sebagai direktur Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), ia dan timnya telah menghabiskan sepuluh tahun terakhir untuk mengukur kosmos dan fluktuasi berkala dalam kepadatan materi normal untuk melihat bagaimana galaksi didistribusikan ke seluruh Alam Semesta.
Dan setelah satu dekade penelitian, tim BOSS mampu menghasilkan peta tiga dimensi kosmos yang mencakup lebih dari enam miliar tahun cahaya. Dan sementara survei terbaru lainnya telah melihat lebih jauh - hingga jarak 9 dan 13 miliar tahun cahaya - peta BOSS unik karena ia menawarkan akurasi tertinggi dari setiap peta kosmologis.
Bahkan, tim BOSS mampu mengukur distribusi galaksi di kosmos, dan pada jarak 6 miliar tahun cahaya, hingga dalam margin kesalahan 1% yang belum pernah terjadi sebelumnya. Menentukan sifat benda kosmik pada jarak yang jauh bukanlah hal yang mudah, karena efek relativitas. Seperti yang dikatakan Eisenstein kepada Space Magazine melalui email:
"Jarak adalah tantangan lama dalam astronomi. Sedangkan manusia sering dapat menilai jarak karena penglihatan teropong kita, galaksi di luar Bimasakti jauh terlalu jauh untuk menggunakannya. Dan karena galaksi memiliki berbagai ukuran intrinsik, sulit untuk menilai jaraknya. Ini seperti melihat gunung yang jauh; penilaian seseorang terhadap jarak diikat dengan penilaian seseorang tentang ketinggiannya. "
Di masa lalu, para astronom telah melakukan pengukuran yang akurat terhadap benda-benda di dalam alam semesta lokal (yaitu planet, bintang di sekitarnya, gugusan bintang) dengan mengandalkan segala sesuatu mulai dari radar hingga pergeseran merah - sejauh mana panjang gelombang cahaya digeser ke arah ujung merah dari planet. spektrum. Namun, semakin besar jarak suatu benda, semakin besar tingkat ketidakpastiannya.
Dan sampai sekarang, hanya benda-benda yang berjarak beberapa ribu tahun cahaya dari Bumi - yaitu di dalam galaksi Bima Sakti - yang jaraknya diukur dalam margin kesalahan satu persen. Sebagai yang terbesar dari empat proyek yang membentuk Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), yang membedakan BOSS adalah fakta bahwa BOSS terutama bergantung pada pengukuran apa yang disebut "baryon acoustic oscillations" (PAB).
Ini pada dasarnya adalah riak periodik yang halus dalam distribusi materi baryonic (yaitu normal) yang terlihat di kosmos. Daniel Eisenstein menjelaskan:
“BOSS mengukur ekspansi Semesta dengan dua cara utama. Yang pertama adalah dengan menggunakan osilasi akustik baryon (maka nama survei). Gelombang suara yang melintas dalam 400.000 tahun pertama setelah Big Bang menciptakan skala yang disukai untuk pemisahan pasangan galaksi. Dengan mengukur pemisahan yang disukai ini dalam sampel banyak galaksi, kita dapat menyimpulkan jarak ke sampel.
“Metode kedua adalah mengukur bagaimana pengelompokan galaksi berbeda antara pasangan yang berorientasi sepanjang garis pandang dibandingkan dengan garis melintang ke garis pandang. Perluasan Alam Semesta dapat menyebabkan pengelompokan ini menjadi asimetris jika seseorang menggunakan sejarah ekspansi yang salah ketika mengubah pergeseran merah menjadi jarak. ”
Dengan pengukuran jarak baru yang sangat akurat ini, para astronom BOSS akan dapat mempelajari pengaruh Dark Matter dengan presisi yang jauh lebih besar. "Berbagai model energi gelap berbeda dalam bagaimana percepatan ekspansi Alam Semesta berlangsung dari waktu ke waktu," kata Eisenstein. “BOSS sedang mengukur sejarah ekspansi, yang memungkinkan kita untuk menyimpulkan tingkat akselerasi. Kami menemukan hasil yang sangat konsisten dengan prediksi model konstanta kosmologis, yaitu model di mana energi gelap memiliki kepadatan konstan dari waktu ke waktu. "
Selain mengukur distribusi materi normal untuk menentukan pengaruh Energi Gelap, Kolaborasi SDSS-III bekerja untuk memetakan Bima Sakti dan mencari planet ekstrasurya. Pengukuran BOSS dirinci dalam serangkaian artikel yang dikirimkan ke jurnal oleh kolaborasi BOSS bulan lalu, yang semuanya sekarang tersedia online.
Dan BOSS bukan satu-satunya upaya untuk memahami struktur skala besar Alam Semesta kita, dan bagaimana semua kekuatan misteriusnya membentuknya. Baru bulan lalu, Profesor Stephen Hawking mengumumkan bahwa pusat superkomputer COSMOS di Universitas Cambridge akan membuat peta 3D Semesta yang paling detail hingga saat ini.
Mengandalkan data yang diperoleh dari data CMB yang diperoleh oleh satelit Planck ESA dan informasi dari Survei Energi Gelap, mereka juga berharap untuk mengukur pengaruh Energi Gelap terhadap distribusi materi di Alam Semesta kita. Siapa tahu? Dalam waktu beberapa tahun, kita mungkin akan memahami bagaimana semua kekuatan fundamental yang mengatur Semesta bekerja bersama.
