Bintang-bintang neutron menjerit dalam gelombang ruangwaktu ketika mereka mati, dan para astronom telah menguraikan rencana untuk menggunakan penderitaan gravitasi mereka untuk melacak sejarah alam semesta. Bergabunglah dengan kami saat kami menjelajahi cara mengubah rasa sakit mereka menjadi keuntungan kosmologis kami.
Ahli kosmologi terobsesi dengan standar. Alasan obsesi ini terletak pada upaya mereka yang melelahkan untuk mengukur jarak ekstrem di alam semesta kita. Lihatlah bintang atau galaksi acak. Seberapa jauh jaraknya? Apakah lebih dekat atau lebih jauh dari bintang atau galaksi di sebelahnya? Bagaimana jika yang satu lebih terang atau lebih redup daripada yang lain?
Ini adalah situasi yang cukup tanpa harapan, kecuali jika kosmos tersebar dengan hal-hal standar - benda dengan sifat yang diketahui. Bayangkan jika bola lampu 100 watt atau meteran berserakan di alam semesta. Jika kita bisa melihat bola lampu atau tongkat meteran, kita bisa membandingkan bagaimanamereka melihat kita di Bumi ini untuk apa yang kitatahu mereka tampak dekat dan pribadi. Jika kita melihat bola lampu di alam semesta, dan tahu bahwa itu seharusnya sama dengan bohlam 100 watt standar, maka kita dapat melakukan beberapa trigonometri untuk merobohkan jarak ke bohlam itu. Sama untuk tongkat: jika kita melihat tongkat acak melayang-layang, dan tahu bahwa itu seharusnya tepat satu meter, kita dapat membandingkan panjangnya di bidang pandang kita dan menghitung jaraknya.
Tentu saja bola lampu dan tongkat meteran akan membuat penyelidikan kosmologis yang buruk, karena mereka redup dan kecil. Untuk pekerjaan serius kita membutuhkan hal-hal yang cemerlang, hal-hal besar, dan hal-hal umum. Dan ada beberapa standar berharga di alam semesta: supernova Tipe 1a berfungsi sebagai "lilin standar" dan osilasi akustik baryon (sisa yang dipanggang ke dalam distribusi galaksi yang tersisa dari alam semesta awal, dan subjek artikel lain) dapat berfungsi sebagai "penguasa standar".
Tetapi kita akan membutuhkan lebih dari sekadar lilin dan tongkat untuk mengeluarkan kita dari teka-teki kosmologis saat ini yang kita temukan.
Kita hidup di alam semesta yang mengembang. Setiap hari, galaksi semakin menjauh satu sama lain (rata-rata; masih ada tabrakan dan pengelompokan "skala kecil"). Dan laju ekspansi alam semesta kita telah berubah selama 13,8 miliar tahun terakhir dalam sejarah kosmik. Alam semesta terbuat dari banyak karakter yang berbeda: radiasi, bintang, gas, hal-hal aneh seperti neutrino, hal-hal aneh seperti materi gelap, dan hal-hal aneh seperti energi gelap. Ketika masing-masing komponen ini menyala, mati, mulai mendominasi, atau berhenti mendominasi, laju ekspansi alam semesta pada gilirannya bergeser.
Kembali ke masa lalu yang indah, materi dulunya adalah bos alam semesta. Jadi ketika alam semesta mengembang, ekspansi itu melambat dari gravitasi konstan yang menarik semua hal itu. Tapi kemudian masalah itu menyebar, terlalu tipis, dan terlalu lemah untuk mengendalikan kosmos.
Sekitar lima miliar tahun yang lalu, energi gelap mengambil kendali, membalik sedikit perlambatan ekspansi alam semesta dan mendorong kelopak ke logam, menyebabkan ekspansi alam semesta tidak hanya terus berlanjut, tetapi juga untuk mempercepat. Energi gelap - apa pun itu - melanjutkan dominasi menyeramkan dari kosmos hingga hari ini.
Sangat penting untuk mengukur tingkat ekspansi alam semestasekarang juga - karena tingkat ekspansi terkait dengan isi alam semesta, mengukur tingkat ekspansi hari ini memberitahu kita siapa pemain kosmologis utama dan kepentingan relatif mereka. Kita dapat mengukur tingkat ekspansi hari ini, yang dikenal sebagai konstanta Hubble, banyak cara, seperti dengan tongkat dan lilin.
Dan di sinilah letak ketegangan yang mengejutkan. Pengukuran konstanta Hubble dari alam semesta terdekat menggunakan hal-hal seperti supernova memberikan satu nilai tertentu. Tetapi pengukuran alam semesta awal menggunakan latar belakang gelombang mikro kosmik juga menyebabkan kendala pada konstanta Hubble saat ini, dan pengukuran ini tidak cukup saling bersesuaian.
Masalah lengket: dua metode independen untuk mengukur angka yang sama menyebabkan hasil yang berbeda. Ini bisa menjadi tanda fisika baru atau pengamatan yang kurang dipahami. Tapi apa pun masalahnya, sementara beberapa ahli kosmologi melihat situasi ini sebagai tantangan, yang lain melihatnya sebagai peluang. Yang kita butuhkan adalah lebih banyak pengukuran, dan terutama yang benar-benar independen dari yang sudah ada. Kami memiliki penggaris standar dan lilin standar, jadi bagaimana dengan ... sirene standar.
Tentu, mengapa tidak.
Gelombang gravitasi hiruk-pikuk meledak dari saat-saat terakhir dari tabrakan dua bintang neutron membawa informasi kosmologis berair. Karena kita memahami fisika mereka dengan sangat baik, kita dapat mempelajari struktur ultra-tepat dari gelombang gravitasi untuk mengetahui seberapa keras (dalam gravitasi, bukan dalam suara, tetapi Anda hanya perlu berguling dengan metafora) mereka berteriak ketika mereka bertabrakan . Kemudian kita dapat membandingkannya dengan seberapa keras suara mereka di Bumi, dan voila: suatu jarak.
Teknik ini telah menghasilkan pengukuran (relatif kasar) dari konstanta Hubble dari satu dan hanya mengamati merger bintang neutron.
Tapi itu seharusnya bukan jeritan kematian bintang neutron terakhir yang kita dengar. Selama tahun-tahun mendatang kami berharap (berharap?) Untuk menangkap lusinan lagi. Dan dengan setiap tabrakan kita dapat menentukan jarak yang dapat diandalkan ke peristiwa berapi-api dan mengukur sejarah ekspansi alam semesta sejak malapetaka mereka, menyediakan jalur yang sama sekali berbeda untuk mengungkapkan nilai konstanta Hubble.
Ahli kosmologi di University of Chicago meramalkan bahwa dalam waktu lima tahun, teknik sirene standar akan memberikan pengukuran yang kompetitif dengan metode yang ada. Tetapi ketika sampai pada perdebatan kosmologis besar abad ke-21, pertanyaannya tetap: apakah sirene standar menjadi faktor penentu, atau hanya memperdalam misteri?
Baca selengkapnya: “Pengukuran konstan Hubble 2 persen dari sirene standar dalam 5 tahun”
