Nama "energi gelap" hanyalah pengganti bagi gaya - apa pun itu - yang menyebabkan Semesta mengembang. Pengamatan baru dari beberapa bintang variabel Cepheid oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble telah menyempurnakan pengukuran tingkat ekspansi sekarang Universe ke presisi di mana kesalahan lebih kecil dari lima persen. Nilai baru untuk laju ekspansi, yang dikenal sebagai konstanta Hubble, atau H0 (setelah Edwin Hubble yang pertama kali mengukur ekspansi alam semesta hampir seabad yang lalu), adalah 74,2 kilometer per detik per megaparsec (margin kesalahan ± 3,6). Hasilnya sangat sesuai dengan pengukuran sebelumnya yang diperoleh dari Hubble 72 ± 8 km / detik / megaparsec, tetapi sekarang lebih dari dua kali lebih akurat.
Pengukuran Hubble, yang dilakukan oleh SHOES (Supernova H0 untuk Persamaan Negara) dan dipimpin oleh Adam Riess, dari Space Telescope Science Institute dan Universitas Johns Hopkins, menggunakan sejumlah penyempurnaan untuk merampingkan dan memperkuat konstruksi kosmik "Tangga jarak," panjangnya satu miliar tahun cahaya, yang digunakan para astronom untuk menentukan tingkat ekspansi alam semesta.
Pengamatan Hubble dari variabel Cepheid yang berdenyut dalam penanda jarak kosmik terdekat, galaksi NGC 4258, dan dalam galaksi induk supernova baru-baru ini, secara langsung menghubungkan indikator jarak ini. Penggunaan Hubble untuk menjembatani anak tangga ini di tangga menghilangkan kesalahan sistematis yang hampir tidak dapat dihindari diperkenalkan dengan membandingkan pengukuran dari teleskop yang berbeda.
Riess menjelaskan teknik baru: "Ini seperti mengukur bangunan dengan pita pengukur panjang alih-alih memindahkan tongkat halaman ujung ke ujung. Anda menghindari memperparah kesalahan kecil yang Anda buat setiap kali Anda memindahkan tolok ukur. Semakin tinggi bangunan, semakin besar kesalahannya. "
Lucas Macri, profesor fisika dan astronomi di Texas A&M, dan kontributor signifikan untuk hasil, mengatakan, “Cepheids adalah tulang punggung tangga jarak karena periode denyutnya, yang mudah diamati, berkorelasi langsung dengan luminositasnya. Penyempurnaan lain dari tangga kami adalah kenyataan bahwa kami telah mengamati Cepheids di bagian inframerah-dekat dari spektrum elektromagnetik di mana bintang variabel ini merupakan indikator jarak yang lebih baik daripada pada panjang gelombang optik. "
Nilai konstanta Hubble yang baru dan lebih tepat ini digunakan untuk menguji dan membatasi sifat-sifat energi gelap, bentuk energi yang menghasilkan gaya tolak di ruang angkasa, yang menyebabkan laju ekspansi alam semesta berakselerasi.
Dengan mengurung sejarah ekspansi alam semesta antara hari ini dan ketika alam semesta baru berusia sekitar 380.000 tahun, para astronom dapat menempatkan batasan pada sifat energi gelap yang menyebabkan perluasan itu semakin cepat. (Pengukuran untuk jauh, alam semesta awal berasal dari fluktuasi dalam latar belakang gelombang mikro kosmik, sebagaimana diselesaikan oleh Wilkinson Microwave Anisotropy Probe NASA, WMAP, pada tahun 2003.)
Hasil mereka konsisten dengan interpretasi paling sederhana dari energi gelap: bahwa secara matematis setara dengan konstanta kosmologis Albert Einstein yang dihipotesiskan, yang diperkenalkan seabad lalu untuk mendorong jalinan ruang dan mencegah alam semesta runtuh di bawah tarikan gravitasi. (Einstein, bagaimanapun, menghapus konstanta setelah perluasan alam semesta ditemukan oleh Edwin Hubble.)
"Jika Anda memasukkan ke dalam kotak semua cara energi gelap mungkin berbeda dari konstanta kosmologis, kotak itu sekarang akan menjadi tiga kali lebih kecil," kata Riess. "Itu kemajuan, tetapi kita masih memiliki jalan panjang untuk menjabarkan sifat energi gelap."
Meskipun konstanta kosmologis dikandung sejak lama, bukti pengamatan untuk energi gelap tidak muncul sampai 11 tahun yang lalu, ketika dua studi, satu dipimpin oleh Riess dan Brian Schmidt dari Mount Stromlo Observatory, dan yang lainnya oleh Saul Perlmutter dari Lawrence Berkeley Laboratorium Nasional, menemukan energi gelap secara mandiri, sebagian dengan pengamatan Hubble. Sejak itu para astronom melakukan pengamatan untuk lebih mengkarakterisasi energi gelap.
Pendekatan Riess untuk mempersempit penjelasan alternatif untuk energi gelap — apakah itu konstanta kosmologis statis atau bidang dinamik (seperti gaya tolak yang mendorong inflasi setelah big bang) —adalah untuk lebih menyempurnakan pengukuran sejarah ekspansi alam semesta.
Sebelum Hubble diluncurkan pada tahun 1990, perkiraan konstanta Hubble bervariasi dengan faktor dua. Pada akhir 1990-an Proyek Utama Teleskop Luar Angkasa Hubble pada Skala Jarak Extragalactic memperbaiki nilai konstanta Hubble menjadi kesalahan hanya sekitar sepuluh persen. Hal ini dicapai dengan mengamati variabel Cepheid pada panjang gelombang optik hingga jarak yang lebih besar dari yang diperoleh sebelumnya dan membandingkannya dengan pengukuran serupa dari teleskop berbasis darat.
Tim SHOES menggunakan Near Infrared Camera dari Hubble dan Multi-Object Spectrometer (NICMOS) dan Advanced Camera for Surveys (ACS) untuk mengamati 240 bintang variabel Cepheid di tujuh galaksi. Salah satu galaksi ini adalah NGC 4258, yang jaraknya sangat akurat ditentukan melalui pengamatan dengan teleskop radio. Enam galaksi lainnya baru-baru ini meng-host supernova Tipe Ia yang merupakan indikator jarak yang dapat diandalkan untuk pengukuran lebih jauh di alam semesta. Supernova Tipe Ia meledak dengan jumlah energi yang hampir sama dan karenanya memiliki kecerahan intrinsik yang hampir sama.
Dengan mengamati Cepheids dengan sifat yang sangat mirip pada panjang gelombang inframerah-dekat di ketujuh galaksi, dan menggunakan teleskop dan instrumen yang sama, tim dapat lebih tepat mengkalibrasi luminositas supernova. Dengan kemampuan Hubble yang kuat, tim mampu menghindari beberapa anak tangga yang paling sulit dijangkau sepanjang tangga jarak sebelumnya yang melibatkan ketidakpastian dalam perilaku Cepheids.
Riess akhirnya ingin melihat konstanta Hubble disempurnakan ke nilai dengan kesalahan tidak lebih dari satu persen, untuk menempatkan kendala yang lebih ketat pada solusi energi gelap.
Sumber: Lembaga Ilmu Pengetahuan Teleskop Luar Angkasa
