Menerapkan ilmu komputer mutakhir untuk banyak data astronomi baru, peneliti dari Sloan Digital Sky Survey (SDSS) melaporkan hari ini deteksi kuat pertama pembesaran kosmik pada skala besar, prediksi Teori Relativitas Umum Einstein diterapkan pada distribusi galaksi , dark matter, dan quasar yang jauh.
Temuan-temuan ini, yang diterima untuk diterbitkan dalam The Astrophysical Journal, merinci distorsi halus yang dialami cahaya saat bergerak dari quasar yang jauh melalui jaringan materi gelap dan galaksi sebelum mencapai pengamat di Bumi.
Penemuan SDSS mengakhiri perselisihan dua dekade antara pengukuran pembesaran sebelumnya dan tes kosmologis lainnya dari hubungan antara galaksi, materi gelap dan geometri keseluruhan alam semesta.
"Penyimpangan bentuk galaksi latar belakang akibat pelensaan gravitasi pertama kali diamati lebih dari satu dekade yang lalu, tetapi tidak ada yang dapat mendeteksi bagian perbesaran dari sinyal pelapisan dengan andal", jelas ketua peneliti Ryan Scranton dari University of Pittsburgh.
Saat cahaya menempuh perjalanan 10 miliar tahun dari quasar yang jauh, ia dibelokkan dan difokuskan oleh tarikan gravitasi materi gelap dan galaksi, efek yang dikenal sebagai pelensaan gravitasi. Para peneliti SDSS secara definitif mengukur sedikit brightening, atau "pembesaran" quasar dan menghubungkan efeknya dengan kepadatan galaksi dan materi gelap di sepanjang jalur cahaya quasar. Tim SDSS telah mendeteksi pembesaran ini dalam kecerahan 200.000 quasar.
Sementara pelensaan gravitasi adalah prediksi fundamental Relativitas Umum Einstein, penemuan kolaborasi SDSS menambah dimensi baru.
"Mengamati efek pembesaran adalah konfirmasi penting dari prediksi dasar teori Einstein," jelas kolaborator SDSS Bob Nichol di University of Portsmouth (UK). "Ini juga memberi kita pemeriksaan konsistensi penting pada model standar yang dikembangkan untuk menjelaskan interaksi galaksi, kluster galaksi dan materi gelap."
Para astronom telah mencoba mengukur aspek pelensaan gravitasi ini selama dua dekade. Namun, sinyal pembesaran adalah efek yang sangat kecil - sekecil beberapa persen peningkatan cahaya yang berasal dari masing-masing quasar. Mendeteksi perubahan kecil seperti itu membutuhkan sampel quasar yang sangat besar dengan pengukuran kecerahan yang tepat.
"Sementara banyak kelompok telah melaporkan deteksi perbesaran kosmik di masa lalu, set data mereka tidak cukup besar atau cukup tepat untuk memungkinkan pengukuran definitif, dan hasilnya sulit untuk didamaikan dengan kosmologi standar," tambah Brice Menard, seorang peneliti di Institute for Advanced Study di Princeton, NJ.
Terobosan datang awal tahun ini menggunakan sampel 13 juta galaksi dan 200.000 quasar dari katalog SDSS yang dikalibrasi dengan tepat. Data sepenuhnya digital yang tersedia dari SDSS memecahkan banyak masalah teknis yang mengganggu upaya sebelumnya untuk mengukur perbesaran. Namun, kunci untuk pengukuran baru adalah pengembangan cara baru untuk menemukan quasar dalam data SDSS.
“Kami mengambil ide-ide terdepan dari dunia ilmu komputer dan statistik dan menerapkannya pada data kami,” jelas Gordon Richards dari Universitas Princeton.
Richards menjelaskan bahwa dengan menggunakan teknik statistik baru, para ilmuwan SDSS mampu mengekstraksi sampel quasar 10 kali lebih besar dari metode konvensional, memungkinkan untuk presisi luar biasa yang diperlukan untuk menemukan sinyal pembesaran. "Pendeteksian kami yang jelas terhadap sinyal lensa tidak dapat dilakukan tanpa teknik ini," Richards menyimpulkan.
Pengamatan terbaru tentang distribusi skala besar galaksi, Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik dan supernova jauh telah menyebabkan para astronom mengembangkan 'model standar' kosmologi. Dalam model ini, galaksi yang terlihat hanya mewakili sebagian kecil dari semua massa alam semesta, sisanya terbuat dari materi gelap.
Tetapi untuk merekonsiliasi pengukuran sebelumnya dari sinyal perbesaran kosmik dengan model ini diperlukan membuat asumsi yang tidak masuk akal tentang bagaimana galaksi didistribusikan relatif terhadap materi gelap yang dominan. Ini membuat beberapa orang menyimpulkan bahwa gambaran dasar kosmologis tidak benar atau setidaknya tidak konsisten. Namun, hasil SDSS yang lebih tepat menunjukkan bahwa set data sebelumnya kemungkinan tidak sesuai dengan tantangan pengukuran.
"Dengan data berkualitas dari SDSS dan metode kami yang lebih baik dalam memilih quasar, kami telah menyelesaikan masalah ini," kata Scranton. "Pengukuran kita sesuai dengan apa yang dikatakan alam semesta kepada kita dan ketidaksepakatan yang mengganggu diselesaikan."
"Sekarang kita telah menunjukkan bahwa kita dapat melakukan pengukuran perbesaran kosmik yang andal, langkah selanjutnya adalah menggunakannya sebagai alat untuk mempelajari interaksi antara galaksi, materi gelap, dan cahaya dengan detail yang jauh lebih besar," kata Andrew Connolly dari University of Pittsburgh.
Sumber Asli: Siaran Berita SDSS
