Ada misteri yang membingungkan terjadi di alam semesta. Pengukuran laju ekspansi kosmik menggunakan metode yang berbeda terus memunculkan hasil yang tidak setuju. Situasi ini disebut "krisis."
Masalahnya berpusat pada apa yang dikenal sebagai konstanta Hubble. Dinamai untuk astronom Amerika Edwin Hubble, unit ini menggambarkan seberapa cepat alam semesta mengembang pada jarak yang berbeda dari Bumi. Dengan menggunakan data dari satelit Planck dari European Space Agency (ESA), para ilmuwan memperkirakan kecepatannya menjadi 46.200 mph per juta tahun cahaya (atau, menggunakan unit kosmologis, 67,4 kilometer / detik per megaparsec). Tetapi perhitungan menggunakan bintang berdenyut yang disebut Cepheids menunjukkan kecepatannya adalah 50.400 mph per juta tahun cahaya (73,4 km / s / Mpc).
Jika angka pertama benar, itu berarti para ilmuwan telah mengukur jarak ke objek yang jauh di alam semesta yang salah selama beberapa dekade. Tetapi jika yang kedua benar, maka para peneliti mungkin harus menerima keberadaan fisika baru yang eksotis. Para astronom, dapat dimengerti, cukup memahami perbedaan ini.
Apa yang seharusnya dilakukan oleh orang awam terhadap situasi ini? Dan seberapa pentingkah perbedaan ini, yang bagi orang luar terlihat kecil? Untuk mencapai dasar pertikaian, Live Science memanggil Barry Madore, seorang astronom di University of Chicago dan anggota dari salah satu tim yang melakukan pengukuran konstanta Hubble.
Masalahnya dimulai dengan Edwin Hubble sendiri. Kembali pada tahun 1929, ia memperhatikan bahwa galaksi yang lebih jauh bergerak menjauh dari Bumi lebih cepat daripada rekan-rekan mereka yang lebih dekat. Dia menemukan hubungan linear antara jarak objek dari planet kita dan kecepatan mundurnya objek.
"Itu berarti sesuatu yang menyeramkan sedang terjadi," kata Madore kepada Live Science. "Mengapa kita menjadi pusat alam semesta? Jawabannya, yang tidak intuitif, apakah itu tidak bergerak. Semakin banyak ruang yang diciptakan di antara semuanya."
Hubble menyadari bahwa alam semesta mengembang, dan tampaknya melakukannya dengan kecepatan konstan - karenanya, konstanta Hubble. Dia mengukur nilainya sekitar 342.000 mil per jam per juta tahun cahaya (501 km / s / Mpc) - hampir 10 kali lebih besar dari apa yang saat ini diukur. Selama bertahun-tahun, para peneliti telah memperbaiki angka itu.
Segalanya menjadi lebih aneh pada akhir 1990-an, ketika dua tim astronom memperhatikan bahwa supernova jauh lebih redup, dan karenanya lebih jauh dari yang diperkirakan, kata Madore. Ini menunjukkan bahwa tidak hanya alam semesta mengembang, tetapi juga mempercepat dalam perluasannya. Para astronom menyebut penyebab fenomena misterius ini adalah energi gelap.
Setelah menerima bahwa alam semesta melakukan sesuatu yang aneh, kosmolog beralih ke tugas nyata berikutnya: mengukur percepatan seakurat mungkin. Dengan melakukan ini, mereka berharap untuk menelusuri kembali sejarah dan evolusi kosmos dari awal hingga akhir.
Madore menyamakan tugas ini dengan masuk ke arena pacuan kuda dan melihat sekilas kuda yang berlari di sekitar lapangan. Dari sedikit informasi itu, bisakah seseorang menyimpulkan di mana semua kuda dimulai dan siapa dari mereka yang akan menang?
Pertanyaan semacam itu mungkin terdengar mustahil untuk dijawab, tetapi itu tidak menghentikan para ilmuwan untuk mencoba. Selama 10 tahun terakhir, satelit Planck telah mengukur latar belakang gelombang mikro kosmik, gema jauh dari Big Bang, yang memberikan gambaran tentang alam semesta bayi 13 miliar tahun yang lalu. Dengan menggunakan data observatorium, kosmolog dapat memastikan angka untuk konstanta Hubble dengan tingkat ketidakpastian yang sangat kecil.
"Cantik," kata Madore. Tapi, "itu bertentangan dengan apa yang telah dilakukan orang selama 30 tahun terakhir," kata Madore.
Selama tiga dekade itu, para astronom juga telah menggunakan teleskop untuk melihat Cepheids yang jauh dan menghitung konstanta Hubble. Bintang-bintang ini berkedip dengan kecepatan konstan tergantung pada kecerahannya, sehingga para peneliti dapat mengetahui dengan tepat seberapa terang sebuah Cepheid harus didasarkan pada denyutnya. Dengan melihat seberapa redupnya bintang-bintang sebenarnya, para astronom dapat menghitung jarak ke bintang-bintang itu. Tetapi perkiraan konstanta Hubble menggunakan Cepheids tidak cocok dengan yang dari Planck.
Perbedaannya mungkin terlihat cukup kecil, tetapi setiap titik data cukup tepat dan tidak ada tumpang tindih antara ketidakpastian mereka. Sisi yang berbeda telah saling menunjuk satu sama lain, mengatakan bahwa lawan mereka termasuk kesalahan membuang hasil mereka, kata Madore.
Namun, tambahnya, setiap hasil juga tergantung pada sejumlah besar asumsi. Kembali ke analogi pacuan kuda, Madore menyamakannya dengan mencoba mencari tahu pemenangnya sambil harus menyimpulkan kuda mana yang akan lelah pertama, yang pada akhirnya akan mendapatkan ledakan energi yang tiba-tiba, yang akan tergelincir sedikit pada basah sepetak rumput dari hujan kemarin dan banyak variabel sulit lainnya untuk ditentukan.
Jika tim Cepheids salah, itu berarti para astronom telah mengukur jarak di alam semesta secara tidak benar selama ini, kata Madore. Tetapi jika Planck salah, maka mungkin saja fisika baru dan eksotis harus dimasukkan ke dalam model semesta kosmologis, tambahnya. Model-model ini mencakup beberapa dial yang berbeda, seperti jumlah jenis partikel subatom yang dikenal sebagai neutrino, dan mereka digunakan untuk menginterpretasikan data satelit dari latar belakang gelombang mikro kosmik. Untuk merekonsiliasi nilai Planck untuk konstanta Hubble dengan model-model yang ada, beberapa tombol harus di-tweak, kata Madore, tetapi sebagian besar fisikawan belum mau melakukannya.
Berharap untuk memberikan titik data lain yang dapat menengahi antara kedua belah pihak, Madore dan rekan-rekannya baru-baru ini melihat cahaya bintang raksasa merah. Objek-objek ini mencapai kecerahan puncak yang sama pada akhir hidup mereka, yang berarti bahwa, seperti halnya dengan Cepheids, para astronom dapat melihat seberapa redupnya mereka dari Bumi untuk mendapatkan perkiraan jarak yang baik dan, karenanya, menghitung konstanta Hubble.
Hasilnya, dirilis pada bulan Juli, memberikan angka tepat antara dua pengukuran sebelumnya: 47.300 mph per juta tahun cahaya (69,8 km / s / Mpc). Dan ketidakpastian mengandung cukup banyak tumpang tindih untuk berpotensi menyetujui hasil Planck.
Tetapi para peneliti belum membuka sumbat gabus sampanye mereka, kata Madore. "Kami ingin membuat tie breaker," katanya. "Tapi itu tidak mengatakan sisi ini atau sisi itu benar. Dikatakan ada lebih banyak sampah daripada yang dipikirkan semua orang sebelumnya."
Tim lain telah mempertimbangkan. Kelompok yang disebut Lensa H0 di Mata Air COSMOGRAIL (H0LICOW) sedang mengamati benda-benda yang jauh di jagat raya awal yang disebut quasar yang cahayanya secara gravitasi telah di-gravitasi oleh benda-benda besar di antara kita dan mereka. Dengan mempelajari quasar ini, kelompok baru-baru ini muncul dengan perkiraan yang lebih dekat ke sisi astronom. Informasi dari Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), yang melihat gelombang gravitasi dari tabrakan bintang-bintang neutron, dapat memberikan titik data independen lainnya. Tetapi perhitungan seperti itu masih dalam tahap awal, kata Madore, dan belum mencapai kematangan penuh.
Untuk bagiannya, Madore mengatakan dia berpikir angka tengah antara Planck dan nilai astronom pada akhirnya akan menang, meskipun dia tidak akan bertaruh terlalu banyak pada kemungkinan itu saat ini. Tetapi sampai beberapa kesimpulan ditemukan, dia ingin melihat sikap peneliti sedikit melunak.
"Banyak buih yang ditambahkan oleh orang-orang yang bersikeras mereka benar," katanya. "Ini cukup penting bahwa itu perlu diselesaikan, tetapi itu akan memakan waktu."
