SuperNova / Probe Akselerasi, SNAP. Kredit gambar: Berkeley Lab Klik untuk memperbesar
Dengarkan wawancara: Nasib Semesta (6,2 MB)
Atau berlangganan ke Podcast: universetoday.com/audio.xml
Kain Fraser: Bisakah Anda menjabarkan dua takdir yang mungkin menunggu Semesta kita?
Eric Linder: Nah, gambaran kita tentang bagaimana nasib Semesta benar-benar telah berubah secara dramatis dalam 5-10 tahun terakhir. Kami dulu berpikir itu cukup sederhana, itu hanya masalah seberapa banyak konten yang ada di alam semesta, berapa banyak materi yang ada. Jika ada cukup banyak materi, maka tarikan gravitasi akan menyebabkan Semesta melambat dalam ekspansi saat ini, dan pada dasarnya kembali runtuh dan kita memiliki apa yang oleh beberapa orang disebut Big Crunch untuk mengakhiri Semesta kita. Dan jika tidak ada cukup materi, tidak akan ada gravitasi yang cukup untuk memperlambat ekspansi saat ini dan itu hanya akan menjadi lebih dan lebih tersebar - tempat yang lebih dingin dan lebih sepi untuk ditinggali. Pada tahun 1998, kedua kelompok ilmuwan ini menemukan kejadian aneh bahwa ekspansi Semesta tidak melambat baik secara dramatis atau bahkan secara bertahap, di bawah gravitasi materi di Semesta, tetapi justru semakin cepat. Itu mempercepat. Agak seperti jika Anda melempar bola bisbol di udara yang Anda tahu pada akhirnya itu akan melambat, mencapai puncak, dan biasanya turun kembali ke Bumi. Jika Anda melemparkannya cukup keras, itu akan terbang ke orbit. Tapi di sini Semesta melempar bisbol ke udara, dan sekarang bisbol itu melaju lebih cepat dan lebih cepat. Jadi ini benar-benar membingungkan para ilmuwan, dan sangat bertentangan dengan apa yang kami harapkan. Di bawah gambaran baru ini, nasib Semesta tampaknya adalah bahwa ia hanya akan berkembang selamanya, semakin dingin, semakin tersebar, atom akan semakin menyebar, jarak antar galaksi akan meningkat. Dan kita akan memiliki nasib Semesta yang kadang-kadang disebut "Kematian Panas", di mana semuanya menjadi sangat dingin dan tidak bergerak dan terisolasi satu sama lain.
Tetapi itu tergantung pada apa yang menyebabkan percepatan ini. Itulah misteri besar. Mungkin saja fisika yang memberi kita percepatan ini bisa tiba-tiba hilang, dalam hal ini kita akan kembali ke gambaran sebelumnya di mana Alam Semesta akan runtuh. Atau itu bisa melakukan sesuatu yang sangat aneh dan kami tidak tahu. Jadi ini adalah pertanyaan besar yang ingin kami ketahui. Apa nasib Semesta, tetapi mencoba mencari tahu, apa fisika dalam percepatan ini.
Fraser: Mengapa pertanyaan itu belum dijawab sejauh ini? Pernahkah kita melihat supernova dengan cukup baik?
Linder: Benar, seperti yang saya katakan, percepatan ekspansi ini baru ditemukan pada tahun 1998. Dan orang-orang belum duduk di tangan mereka, mereka berusaha menjawab pertanyaan ini dengan penuh semangat. Dengan mendapatkan lebih banyak supernova, kita dapat menggunakan bintang-bintang yang meledak ini seperti kembang api di Semesta. Jika kita tahu bahwa kembang api selalu menyala dengan energi yang sama, dengan kecerahan yang sama, kita dapat mengetahui seberapa jauh mereka dengan seberapa terang mereka muncul pada kita hari ini. Jadi kita membutuhkan lebih banyak supernova ini, dan kita membutuhkan lebih banyak supernova, sehingga kita bisa memetakan sejarah Semesta; perluasan Semesta selama periode waktu yang lebih besar. Dan orang-orang secara bertahap melakukan itu. Ada beberapa proyek yang sangat besar sedang berlangsung dengan teleskop di tanah berusaha untuk mendapatkan apa yang hanya puluhan supernova, sekarang kami mencoba untuk mendapatkan ratusan supernova. Tetapi pada akhirnya, untuk benar-benar menjawab pertanyaan mendasar ini, kita akan membutuhkan ribuan supernova pada jarak yang sangat jauh. Untuk mendapatkan itu, kita akan membutuhkan pengamatan dari luar angkasa, jadi saat ini kami memiliki satu teleskop luar angkasa - Teleskop Luar Angkasa Hubble - yang cocok untuk pengamatan semacam ini, dan itu melakukan pekerjaan yang baik. Ia melihat supernova paling jauh yang belum kami temukan; sekitar 10 miliar tahun dalam sejarah ruang, tetapi hanya dapat melihatnya satu per satu. Jadi yang diusulkan oleh para ilmuwan adalah kita membangun observatorium ruang angkasa baru, teleskop baru di luar angkasa, yang disebut SNAP (Supernova Acceleration Probe), dan ini akan dapat membuat ribuan supernova sangat efisien, sangat cepat, melihat mereka sangat pingsan dan lemah. sangat dalam. Dan ini benar-benar memikat imajinasi komunitas sains. Ada sejumlah rekomendasi dari National Academy of Sciences, dari berbagai organisasi profesional, bahwa semacam observatorium ruang angkasa seperti ini akan menemukan: apa fisika misterius ini yang menyebabkan percepatan yang sangat tidak biasa ini yang bertindak berlawanan dengan gravitasi? Jadi hampir seperti versi gravitasi yang menjijikkan yang benar-benar akan menulis ulang semua buku teks fisika. Jadi banyak orang berpikir bahwa kita benar-benar perlu untuk maju dengan pengamatan ini, pengamatan yang lebih tepat dan banyak pengamatan lainnya, seperti yang Anda bicarakan. Kita hanya perlu meningkatkan data yang sudah kita miliki, dan teknologinya cukup bagus sehingga kita bisa keluar dan melakukan ini. Itu hanya mengharuskan kita untuk duduk dan membangunnya, dan meluncurkannya dan mencoba mencari tahu jawaban ini.
Fraser: Sekarang saya sudah mendengar beberapa saran untuk energi gelap ini. Hal-hal macam apa yang akan Anda cari dalam pengamatan Anda yang mungkin bisa memetakan terhadap beberapa teori yang telah diajukan?
Linder: Jadi nenek moyang dari semua konsep energi gelap diajukan oleh Albert Einstein sejak tahun 1917, yang ia sebut konstanta kosmologis. Dan itu tidak setuju dengan pengamatan pada saat itu, dan jadi semacam pensiun untuk sementara waktu. Dan setiap beberapa dekade, para ilmuwan membawanya kembali untuk mengatakan, mungkin itu bisa menjelaskan beberapa pengamatan lain yang telah kami buat. Dan kemudian kembali ke masa pensiun karena tidak benar-benar cocok. Tapi sekarang sepertinya ini saatnya, untuk mengembalikan konsep berusia 90 tahun dari Einstein, karena ini dapat memberikan percepatan ekspansi Semesta ini. Ini adalah gambaran yang sangat sederhana tentang bagaimana Anda bisa mendapatkan akselerasi ini, tetapi itu tidak menyelesaikan semuanya. Ada beberapa aspek yang sangat membingungkan. Apa yang akan Anda pikirkan jika Anda melakukan perhitungan naif adalah bahwa ia seharusnya mempercepat Alam Semesta, tetapi seharusnya mulai mempercepat Alam Semesta sepanjang jalan kembali sejak saat pertama, dan kita tidak akan memiliki Alam Semesta yang kita lihat hari ini jika itu terjadi . Faktanya, kita tidak akan bisa mendapatkan bintang dan galaksi dan struktur yang kita lihat di Semesta. Dan karena alasan tertentu harus ada jauh lebih lemah daripada yang kita pikirkan sebagai nilai alaminya. Jadi mungkin itu jawabannya, tapi kami tidak mengerti mengapa itu sangat lemah, relatif terhadap apa yang kami pikir seharusnya. Untuk menyiasatinya, orang-orang datang dengan ide-ide lain ini, ide intisari, atau substansi ke-5 ke Semesta di mana ia bertindak seperti konstanta kosmologis, tetapi bervariasi dalam waktu, sehingga dapat dimulai dengan sangat lemah dan sekarang hari ini bisa mendominasi ekspansi Semesta. Dan itu ide yang menarik, tetapi tidak ada yang benar-benar memiliki ide dasar dan pertama tentang bagaimana membuatnya bekerja dengan tepat. Saat ini merupakan konsep tetapi detailnya belum dipecahkan tentang bagaimana hal itu muncul dari fisika. Jadi itu hal lain yang sangat menarik bagi kami. Kemungkinan lain adalah cara kami menganalisis data, dengan mengatakan, gravitasi adalah kekuatan yang menarik, diberikan oleh Teori Relativitas Umum Einstein. Mungkin ada sesuatu yang rusak di sana. Mungkin yang kita lihat adalah gangguan dalam teori gravitasi seperti yang kita pahami. Orang-orang datang dengan ide-ide yang melibatkan dimensi ekstra misalnya. Alih-alih hanya tiga dimensi dalam ruang, mungkin ada beberapa dimensi ekstra di ruang angkasa, dan gravitasi secara bertahap bocor ke dimensi ekstra ini di ruang angkasa dan itu membuatnya lebih lemah dan yang akan bertindak berlawanan dengan gravitasi dan memberi kita akselerasi . Jadi kami memiliki semua kemungkinan yang sangat menarik untuk mengubah fisika dan kami tidak tahu mana itu. Jadi yang kita butuhkan adalah pengamatan yang sangat terperinci tentang pemetaan ekspansi Semesta misalnya melalui supernova, bintang-bintang yang meledak ini - dan ada metode lain juga - untuk benar-benar mencoba dan memutuskan, bagaimana kita akan menulis ulang buku teks fisika ; arah mana kita perlu mulai menghapus sesuatu dan menulis hal-hal baru. Jadi, sangat menarik bagi para ilmuwan yang memiliki teka-teki yang menghadapinya seperti ini.
Fraser: Kapan misi ini direncanakan untuk diluncurkan? Kapan mereka harus beroperasi?
Linder: Jadi NASA dan Departemen Energi AS telah sepakat untuk bekerja sama untuk menempatkan misi ke orbit. Nama umum untuk itu disebut Misi Energi Gelap Bersama. Dan saat ini ada penelitian yang sedang berlangsung tentang bagaimana seseorang merancang teleskop ruang angkasa tersebut. Dan kami berharap jika cukup banyak masyarakat menunjukkan minat yang kuat, dan masyarakat profesional - seperti Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional, yang merekomendasikan misi semacam itu. Jika mereka terus mendukung ini, maka kami berharap kami dapat maju dan meluncurkannya dalam waktu sekitar 6-7 tahun. Jadi sangat mungkin bahwa siswa di sekolah sekarang akan mengetahui jawaban untuk hal-hal dalam 6-7 tahun yang saat ini tidak ada ilmuwan profesional yang memiliki petunjuk sedikit pun untuk apa jawabannya. Jadi, selalu sangat menyenangkan untuk dapat memberi tahu siswa, dan untuk dapat memberi tahu publik: Anda akan mengetahui hal-hal 6-7 tahun dari sekarang sehingga kami tidak tahu apa jawabannya sekarang. Anda akan menjadi lebih pintar dalam 6 atau 7 tahun dari kita sekarang. Jadi benar-benar upaya yang menyenangkan untuk berada di tengah-tengah.
Fraser: Dan jika Anda bisa, apakah itu kematian panas yang berapi-api, atau kematian yang membekukan dingin?
Linder: Saya pikir hal utama yang saya sukai adalah itu jauh. Jadi kita tahu akhir dari Semesta tidak akan menjadi setidaknya 10-an miliar tahun - tentang lamanya waktu yang kita miliki di Semesta - jadi tidak ada yang harus kita perhatikan dengan bermalam, tapi aku tidak tahu apa yang akan menjadi solusi terbaik. Anda dapat berargumen bahwa sesuatu seperti menjungkirbalikkan Teori Gravitasi Einstein dan hanya kerangka kerja fisika yang sama sekali baru, dan wilayah baru untuk dijelajahi. Itu mungkin hasil yang paling menarik di mana Anda mungkin memiliki segala macam kemungkinan yang berbeda muncul. Tetapi ketika Anda menyinggung, nasib Semesta yang benar-benar merebut imajinasi kita, semua orang, dari para ilmuwan hingga anak-anak sekolah.
