Ketika datang ke akurasi, semua orang berjuang untuk seratus persen, tetapi mengukur jarak kosmik menyisakan sedikit lebih banyak peluang. Hanya beberapa hari yang lalu, para peneliti dari Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) mengumumkan kepada dunia bahwa mereka telah dapat mengukur jarak ke galaksi yang terletak lebih dari enam miliar tahun cahaya ke tingkat kepercayaan hanya satu persen. Jika pengumuman ini tidak tampak menarik, pikirkan apa artinya bagi penelitian lain. Pengukuran baru ini memberikan parameter pada sifat "energi gelap" di mana-mana - sumber ekspansi universal.
"Tidak banyak hal dalam kehidupan kita sehari-hari yang kita tahu akurat satu persen," kata David Schlegel, seorang ahli fisika di Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) dan peneliti utama BOSS. "Aku sekarang tahu ukuran alam semesta lebih baik daripada aku tahu ukuran rumahku."
Temuan tim peneliti dipresentasikan pada pertemuan American Astronomical Society oleh astronom Universitas Harvard Daniel Eisenstein, direktur Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), organisasi dunia yang mencakup BOSS. Mereka dirinci dalam serangkaian artikel yang dikirim ke jurnal oleh kolaborasi BOSS bulan lalu, yang semuanya sekarang tersedia sebagai pracetak online.
"Menentukan jarak adalah tantangan mendasar astronomi," kata Eisenstein. “Kamu melihat sesuatu di langit - seberapa jauh jaraknya? Begitu Anda tahu seberapa jauh jaraknya, mempelajari segala sesuatu tentangnya tiba-tiba jauh lebih mudah. ”
Ketika datang untuk mengukur jarak di ruang angkasa, para astronom telah menggunakan banyak metode. Untuk mengukur jarak ke planet-planet telah dilakukan dengan menggunakan radar, tetapi memiliki kendala dan melangkah lebih jauh ke ruang angkasa berarti metode yang kurang langsung. Meskipun mereka telah terbukti sangat akurat, masih ada faktor ketidakpastian yang terlibat - yang dinyatakan sebagai persentase. Misalnya, jika Anda mengukur jarak dari objek 200 mil ke dalam nilai sebenarnya 2 mil, maka Anda telah mengukur dengan akurasi 1%. Berbicara secara kosmik, hanya beberapa ratus bintang dan beberapa gugus bintang yang sebenarnya cukup dekat sehingga jaraknya dapat diprediksi secara akurat. Mereka tinggal di Bima Sakti dan hanya beberapa ribu tahun cahaya. BOSS membawanya ke ekstrem ... pengukurannya jauh melampaui batas galaksi kita, lebih dari satu juta kali lebih jauh, dan memetakan Alam Semesta dengan akurasi yang tak tertandingi.
Berkat pengukuran jarak baru yang sangat akurat ini, para astronom BOSS membuat kemajuan di bidang energi gelap. "Kami belum memahami apa itu energi gelap," jelas Eisenstein, "tetapi kami dapat mengukur propertinya. Kemudian, kita membandingkan nilai-nilai itu dengan apa yang kita harapkan, mengingat pemahaman kita saat ini tentang alam semesta. Semakin baik pengukuran kita, semakin banyak yang bisa kita pelajari. ”
Bagaimana caranya? Untuk mencapai pengukuran satu persen pada enam miliar tahun cahaya tidaklah semudah mengukur objek tata surya, atau bahkan yang ada di galaksi kita. Di situlah BOSS berperan. Ini yang terbesar dari empat proyek yang membentuk Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), dan dibangun untuk mengambil keuntungan dari teknik ini: mengukur apa yang disebut "baryon akustik osilasi" (PAB), riak periodik halus di distribusi galaksi di kosmos. Riak-riak ini adalah tanda-tanda gelombang tekanan yang pernah melanda Alam Semesta awal pada saat segala sesuatu begitu panas dan padat sehingga foton berbaris bersama dengan baron - benda yang menciptakan inti atom. Karena ukuran riak diketahui, ukuran itu sekarang dapat diukur dengan memetakan galaksi.
"Dengan ukuran galaksi ini, alam telah memberi kita penguasa yang indah," kata Ashley Ross, seorang astronom dari University of Portsmouth. “Penguasa kebetulan panjangnya setengah miliar tahun cahaya, jadi kita bisa menggunakannya untuk mengukur jarak secara tepat, bahkan dari jarak yang sangat jauh.
Menggunakan instrumentasi khusus yang dapat melakukan pengukuran terperinci dari seribu galaksi sekaligus, BOSS menghadapi tantangan besar - memetakan lokasi lebih dari satu juta galaksi. "Pada malam yang cerah ketika semuanya berjalan dengan sempurna, kita dapat menambahkan lebih dari 8000 galaksi dan quasar ke peta," kata Kaike Pan, yang memimpin tim pengamat di SDSS-III's Sloan Foundation dengan teleskop 2,5 meter di Apache Point Observatory di New Mexico.
Meskipun tim peneliti BOSS mempresentasikan peta galaksi awal dan memulai pengukuran PAB setahun yang lalu, data baru ini mencakup wilayah dua kali lebih banyak dan memberikan pengukuran yang lebih akurat - termasuk galaksi terdekat. "Melakukan pengukuran ini pada dua jarak yang berbeda memungkinkan kita untuk melihat bagaimana ekspansi alam semesta telah berubah dari waktu ke waktu, yang akan membantu kita memahami mengapa itu mempercepat," jelas astronom University of Portsmouth Rita Tojeiro, yang ikut memimpin klaster galaksi BOSS kelompok kerja bersama Jeremy Tinker dari New York University.
Juga melakukan studi serupa adalah Mariana Vargas-Magana, seorang peneliti postdoctoral di Carnegie Mellon University. Untuk mengaktifkan akurasi yang lebih besar lagi, dia mencari efek halus yang dapat memengaruhi pengukuran BOSS. "Ketika Anda mencoba untuk mencapai satu persen, Anda harus paranoid tentang segala sesuatu yang bahkan bisa sedikit salah," kata Vargas-Magana - misalnya, sedikit perbedaan dalam bagaimana galaksi diidentifikasi dapat membuang seluruh pengukuran dari mereka distribusi, sehingga bagian langit yang berbeda harus diperiksa dengan cermat. “Untungnya,” kata Vargas-Magana, “ada banyak orang yang berhati-hati dalam tim kami untuk memeriksa asumsi kami. Pada saat mereka semua puas, kami yakin kami tidak melewatkan apa pun. "
Sampai saat ini, temuan BOSS baru ini tampaknya konsisten dengan apa yang kami anggap sebagai bentuk energi gelap - sebuah konstanta yang ditemukan sepanjang sejarah Semesta. Menurut rilis berita, "konstanta kosmologis" ini adalah satu dari hanya enam angka yang diperlukan untuk membuat model yang bertepatan dengan skala dan struktur Semesta. Schlegel membandingkan model enam angka ini dengan panel kaca, yang disematkan dengan baut yang mewakili pengukuran berbeda dari sejarah Semesta. "BOSS sekarang memiliki salah satu baut yang paling ketat, dan kami hanya memberikan setengah putaran lagi," kata Schlegel. "Setiap kali Anda meningkatkan ketegangan dan gelas tidak pecah, itu adalah kesuksesan model."
Sumber Cerita Asli: Rilis Berita Sloan Digital Sky Survey III. Untuk bacaan lebih lanjut: Siaran Berita Max Planck Institute.
