Tepat ketika kita berpikir kita memahami Semesta dengan cukup baik, datanglah beberapa astronom untuk membalikkan segalanya. Dalam hal ini, sesuatu yang penting untuk semua yang kita ketahui dan lihat telah dipalingkan: laju ekspansi Semesta itu sendiri, alias Konstan Hubble.
Sebuah tim astronom yang menggunakan teleskop Hubble telah menentukan bahwa laju ekspansi adalah antara lima dan sembilan persen lebih cepat dari yang sebelumnya diukur. Konstan Hubble bukanlah suatu keingintahuan yang dapat ditangguhkan sampai kemajuan selanjutnya dalam pengukuran. Ini adalah bagian tak terpisahkan dari sifat segala sesuatu yang ada.
"Temuan mengejutkan ini mungkin merupakan petunjuk penting untuk memahami bagian misterius dari alam semesta yang membentuk 95 persen dari segalanya dan tidak memancarkan cahaya, seperti energi gelap, materi gelap, dan radiasi gelap," kata pemimpin studi dan Peraih Nobel Peraih Nobel Adam Riess dari Institut Ilmu Pengetahuan Teleskop Luar Angkasa dan Universitas Johns Hopkins, keduanya di Baltimore, Maryland.
Tetapi sebelum kita masuk ke konsekuensi dari penelitian ini, mari kita kembali sedikit dan melihat bagaimana Konstan Hubble diukur.
Mengukur tingkat ekspansi Semesta adalah bisnis yang rumit. Menggunakan gambar di atas, ini berfungsi seperti ini:
- Di dalam Bima Sakti, teleskop Hubble digunakan untuk mengukur jarak ke variabel Cepheid, sejenis bintang yang berdenyut. Parallax digunakan untuk melakukan ini, dan paralaks adalah alat dasar geometri, yang juga digunakan dalam survei. Para astronom tahu apa kecerahan sebenarnya dari Cepheids, jadi membandingkannya dengan kecerahan nyata dari Bumi memberikan pengukuran akurat jarak antara bintang dan kita. Tingkat denyut nadi mereka juga menyempurnakan perhitungan jarak. Variabel Cepheid kadang-kadang disebut "tolok ukur kosmik" karena alasan ini.
- Kemudian para astronom mengalihkan pandangan mereka ke galaksi-galaksi terdekat lainnya yang tidak hanya berisi variabel Cepheid, tetapi juga supernova Tipe 1a, jenis bintang lain yang dipahami dengan baik. Supernova ini, yang tentu saja meledak bintang, adalah tolok ukur lain yang dapat diandalkan untuk para astronom. Jarak ke galaksi-galaksi ini diperoleh dengan menggunakan Cepheids untuk mengukur kecerahan supernova yang sebenarnya.
- Selanjutnya, para astronom mengarahkan Hubble ke galaksi yang bahkan lebih jauh. Yang ini begitu jauh, sehingga Cepheid mana pun di galaksi-galaksi itu tidak dapat dilihat. Tetapi supernova Tipe 1a sangat terang sehingga dapat dilihat, bahkan pada jarak yang sangat jauh ini. Kemudian, para astronom membandingkan kecerahan supernova yang benar dan jelas untuk mengukur jarak sejauh mana perluasan Semesta dapat terlihat. Cahaya dari supernova yang jauh "red-shifted", atau diregangkan, oleh perluasan ruang. Ketika jarak yang diukur dibandingkan dengan pergeseran merah cahaya, ia menghasilkan pengukuran laju ekspansi Semesta.
- Ambil napas dalam-dalam dan baca semua itu lagi.
Sebagian besar dari semua ini adalah bahwa kita memiliki pengukuran laju ekspansi Semesta yang bahkan lebih akurat. Ketidakpastian dalam pengukuran turun ke 2,4%. Bagian yang menantang adalah bahwa laju perluasan Alam Semesta modern ini tidak cocok dengan pengukuran dari Semesta awal.
Tingkat ekspansi Semesta awal diperoleh dari radiasi sisa dari Big Bang. Ketika sisa cahaya kosmik itu diukur oleh Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) NASA dan satelit Planck ESA, NASA menghasilkan laju ekspansi yang lebih kecil. Jadi keduanya tidak berbaris. Ini seperti membangun jembatan, di mana konstruksi dimulai di kedua ujungnya dan harus berbaris pada saat Anda sampai di tengah. (Peringatan: Saya tidak tahu apakah jembatan dibangun seperti itu.)
"Kamu mulai dari dua ujung, dan kamu berharap bertemu di tengah jika semua gambarmu benar dan ukuranmu benar," kata Riess. "Tapi sekarang ujungnya tidak cukup bertemu di tengah dan kami ingin tahu mengapa."
"Jika kita mengetahui jumlah awal benda-benda di alam semesta, seperti energi gelap dan materi gelap, dan kita memiliki fisika yang benar, maka Anda dapat pergi dari pengukuran pada waktu tidak lama setelah big bang dan menggunakan pemahaman itu untuk memprediksi bagaimana cepat alam semesta harus mengembang hari ini, ”kata Riess. "Namun, jika perbedaan ini bertahan, tampaknya kita mungkin tidak memiliki pemahaman yang benar, dan itu mengubah seberapa besar konstanta Hubble seharusnya hari ini."
Mengapa tidak semuanya ditambahkan adalah bagian yang menyenangkan, dan mungkin menjengkelkan, dari ini.
Apa yang kita sebut Energi Gelap adalah kekuatan yang mendorong ekspansi Semesta. Apakah Energi Gelap tumbuh lebih kuat? Atau bagaimana dengan Dark Matter, yang terdiri dari sebagian besar massa di Semesta. Kami tahu kami tidak tahu banyak tentang itu. Mungkin kita tahu lebih sedikit dari itu, dan sifatnya berubah seiring waktu.
"Kami hanya tahu sedikit tentang bagian gelap alam semesta, penting untuk mengukur bagaimana mereka mendorong dan menarik ruang di atas sejarah kosmik," kata Lucas Macri dari Universitas A&M Texas di College Station, kolaborator utama dalam penelitian ini.
Tim masih bekerja dengan Hubble untuk mengurangi ketidakpastian dalam pengukuran tingkat ekspansi. Instrumen seperti James Webb Space Telescope dan European Extremely Large Telescope mungkin membantu memperbaiki pengukuran lebih jauh, dan membantu mengatasi masalah yang mendesak ini.
