Sesuatu yang tidak beres di alam semesta. Setidaknya berdasarkan semua yang diketahui fisikawan sejauh ini. Bintang-bintang, galaksi, lubang hitam dan semua benda langit lainnya saling menjauh satu sama lain dengan lebih cepat dari waktu ke waktu. Pengukuran masa lalu di lingkungan lokal kita di alam semesta menemukan bahwa alam semesta meledak lebih cepat dari pada awalnya. Seharusnya tidak demikian, berdasarkan penjelasan terbaik ilmuwan tentang alam semesta.
Jika pengukuran mereka dari nilai yang dikenal sebagai Konstan Hubble benar, itu berarti bahwa model saat ini kehilangan fisika baru yang penting, seperti partikel fundamental yang tidak diketahui, atau sesuatu yang aneh terjadi dengan zat misterius yang dikenal sebagai energi gelap.
Sekarang, dalam sebuah studi baru, yang diterbitkan 22 Januari dalam jurnal Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society, para ilmuwan telah mengukur Konstan Hubble dengan cara yang sama sekali baru, membenarkan bahwa, memang, alam semesta berkembang lebih cepat sekarang daripada di masa lalu. dini hari.
"Sesuatu yang menarik sedang terjadi"
Untuk menjelaskan bagaimana alam semesta berubah dari setitik kecil pekat plasma pekat ke bentangan luas yang kita lihat hari ini, para ilmuwan telah mengusulkan apa yang dikenal sebagai model Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Model ini menempatkan batasan pada sifat-sifat materi gelap, sejenis materi yang memberikan tarikan gravitasi tetapi tidak memancarkan cahaya, dan energi gelap, yang tampaknya menentang gravitasi. LCDM dapat berhasil mereproduksi struktur galaksi dan latar belakang gelombang mikro kosmik - cahaya pertama alam semesta - serta jumlah hidrogen dan helium di alam semesta. Tapi itu tidak bisa menjelaskan mengapa alam semesta berkembang lebih cepat sekarang daripada sebelumnya.
Itu berarti bahwa salah satu model LCDM salah atau pengukuran laju ekspansi adalah.
Metode baru yang bertujuan untuk akhirnya menyelesaikan debat tingkat ekspansi, Simon Birrer, seorang peneliti di University of California, Los Angeles, dan penulis utama studi baru ini, mengatakan kepada Live Science. Sejauh ini, pengukuran independen baru mengkonfirmasi perbedaan, menunjukkan fisika baru mungkin diperlukan.
Untuk mengetahui Konstan Hubble, para ilmuwan sebelumnya menggunakan beberapa metode berbeda. Beberapa menggunakan supernova di alam semesta lokal (bagian terdekat dari alam semesta), dan yang lain mengandalkan Cepheids, atau jenis bintang yang berdenyut dan secara teratur berkedip-kedip dalam kecerahan. Yang lain lagi telah mempelajari radiasi latar belakang kosmik.
Penelitian baru menggunakan teknik yang melibatkan cahaya dari quasar - galaksi yang sangat terang didukung oleh lubang hitam besar - dalam upaya untuk memutuskan ikatan.
"Tidak peduli seberapa cermat eksperimen itu, selalu ada beberapa efek yang dibangun ke dalam jenis alat yang mereka gunakan untuk melakukan pengukuran itu. Jadi ketika sebuah kelompok datang seperti ini dan menggunakan satu set alat yang sama sekali berbeda ... dan mendapatkan jawaban yang sama, maka Anda dapat dengan cepat menyimpulkan bahwa jawaban itu bukan hasil dari beberapa efek serius dalam teknik, "kata Adam Riess, seorang peraih Nobel dan peneliti di Space Telescope Science Institute dan di Johns Hopkins University. "Saya pikir kepercayaan diri kita tumbuh bahwa ada sesuatu yang sangat menarik terjadi," kata Riess, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, kepada Live Science.
Melihat ganda
Begini cara teknik ini bekerja: Ketika cahaya dari quasar melewati galaksi yang mengintervensi, gravitasi dari galaksi menyebabkan cahaya itu "secara gravitasi menekuk" sebelum mengenai Bumi. Galaksi bertindak seperti lensa untuk mengubah cahaya quasar menjadi beberapa salinan - paling umum dua atau empat tergantung pada penyelarasan quasar sehubungan dengan galaksi. Setiap salinan itu menempuh jalur yang sedikit berbeda di sekitar galaksi.
Quasar biasanya tidak bersinar terus seperti banyak bintang. Karena materi jatuh ke lubang hitam pusat mereka, mereka berubah kecerahan pada skala jam hingga jutaan tahun. Jadi, ketika gambar quasar di-lensakan menjadi beberapa salinan dengan jalur cahaya yang tidak sama, setiap perubahan dalam kecerahan quasar akan menghasilkan kerlip halus di antara salinan, karena cahaya dari salinan tertentu membutuhkan sentuhan lebih lama untuk mencapai Bumi.
Dari perbedaan ini, para ilmuwan dapat dengan tepat menentukan seberapa jauh kita dari quasar dan galaksi perantara. Untuk menghitung Konstan Hubble, para astronom kemudian membandingkan jarak itu dengan pergeseran merah objek, atau pergeseran panjang gelombang cahaya menuju ujung merah spektrum (yang menunjukkan seberapa banyak cahaya benda telah membentang ketika alam semesta mengembang).
Mempelajari cahaya dari sistem yang membuat empat gambar, atau salinan, dari quasar telah dilakukan di masa lalu. Namun, dalam makalah baru, Birrer dan kolaboratornya berhasil menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk mengukur Konstan Hubble dari sistem yang hanya menghasilkan gambar ganda quasar. Ini secara dramatis meningkatkan jumlah sistem yang dapat dipelajari, yang pada akhirnya akan memungkinkan Hubble Constant diukur lebih tepat.
"Gambar quasar yang muncul empat kali sangat langka - mungkin hanya ada 50 hingga 100 di seluruh langit, dan tidak semua cukup cerah untuk diukur," kata Birrer kepada Live Science. "Sistem lensa ganda, bagaimanapun, lebih sering sekitar faktor lima."
Hasil baru dari sistem berlensa ganda, dikombinasikan dengan tiga sistem berkaki empat yang sebelumnya diukur, menempatkan nilai untuk Konstan Hubble pada 72,5 kilometer per detik per megaparsec; itu sesuai dengan pengukuran alam semesta lokal lainnya, tetapi masih sekitar 8 persen lebih tinggi daripada pengukuran dari alam semesta yang jauh (yang lebih tua, atau awal, alam semesta). Karena teknik baru diterapkan pada lebih banyak sistem, para peneliti akan dapat menemukan perbedaan yang tepat antara jagat raya jauh (atau awal) dan pengukuran jagat raya lokal (lebih baru).
"Kuncinya adalah pergi dari titik di mana kita mengatakan, ya, hal-hal ini tidak setuju, untuk memiliki ukuran yang sangat tepat dari tingkat yang mereka tidak setuju, karena pada akhirnya itu akan menjadi petunjuk yang memungkinkan teori untuk mengatakan apa yang sedang terjadi, "kata Riess kepada Live Science.
Mengukur Hubble Constant dengan akurat membantu para ilmuwan memahami lebih dari seberapa cepat alam semesta terbang terpisah. Nilai ini sangat penting dalam menentukan usia alam semesta dan ukuran fisik galaksi jauh. Ini juga memberi petunjuk astronom tentang jumlah materi gelap, dan energi gelap, di luar sana.
Adapun menjelaskan apa yang mungkin fisika eksotis dapat menjelaskan ketidakcocokan mereka dalam pengukuran laju ekspansi, itu jauh di depan.
