Arahan adalah sesuatu yang biasa kita manusia. Tinggal di lingkungan terestrial kita yang bersahabat, kita terbiasa melihat hal-hal dalam hal naik dan turun, kiri dan kanan, maju atau mundur. Dan bagi kami, kerangka acuan kami adalah tetap dan tidak berubah, kecuali kami bergerak atau sedang dalam proses bergerak. Tetapi ketika menyangkut kosmologi, segalanya menjadi sedikit lebih rumit.
Untuk waktu yang lama sekarang, para kosmolog telah meyakini bahwa alam semesta adalah homogen dan isotropik - yaitu, pada dasarnya sama di semua arah. Dalam pengertian ini, tidak ada yang namanya "naik" atau "turun" ketika datang ke ruang, hanya titik referensi yang sepenuhnya relatif. Dan berkat penelitian baru oleh para peneliti dari University College London, pandangan itu terbukti benar.
Demi penelitian mereka, berjudul "Bagaimana isotropik adalah Semesta?", Tim peneliti menggunakan data survei Cosmic Microwave Background (CMB) - radiasi termal yang tersisa dari Big Bang. Data ini diperoleh oleh pesawat ruang angkasa Planck ESA antara 2009 dan 2013.
Tim kemudian menganalisanya menggunakan superkomputer untuk menentukan apakah ada pola polarisasi yang akan menunjukkan apakah ruang memiliki "arah pilihan" ekspansi. Tujuan dari tes ini adalah untuk melihat apakah salah satu asumsi dasar yang mendasari model kosmologis yang paling banyak diterima ternyata benar.
Asumsi pertama adalah bahwa Semesta diciptakan oleh Big Bang, yang didasarkan pada penemuan bahwa Semesta dalam keadaan ekspansi, dan penemuan Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik. Asumsi kedua adalah bahwa ruang itu homogen dan istropis, artinya tidak ada perbedaan besar dalam distribusi materi dalam skala besar.
Keyakinan ini, yang juga dikenal sebagai Prinsip Kosmologis, sebagian didasarkan pada Prinsip Copernicus (yang menyatakan bahwa Bumi tidak memiliki tempat khusus di Alam Semesta) dan Teori Relativitas Einstein - yang menunjukkan bahwa pengukuran inersia dalam sistem apa pun adalah relatif kepada pengamat.
Teori ini selalu memiliki keterbatasan, karena materi jelas tidak terdistribusi secara merata pada skala yang lebih kecil (mis. Sistem bintang, galaksi, kluster galaksi, dll.). Akan tetapi, para ahli kosmologi telah memperdebatkan hal ini dengan mengatakan bahwa fluktuasi pada skala kecil disebabkan oleh fluktuasi kuantum yang terjadi di alam semesta awal, dan bahwa struktur skala besar adalah salah satu homogenitas.
Dengan mencari fluktuasi dalam cahaya tertua di Semesta, para ilmuwan telah berusaha untuk menentukan apakah ini memang benar. Dalam tiga puluh tahun terakhir, pengukuran semacam ini telah dilakukan oleh banyak misi, seperti misi Cosmic Background Explorer (COBE), Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), dan pesawat ruang angkasa Planck.
Demi penelitian mereka, tim peneliti UCL - yang dipimpin oleh Daniela Saadeh dan Stephen Feeney - memandang hal-hal yang sedikit berbeda. Alih-alih mencari ketidakseimbangan dalam latar belakang gelombang mikro, mereka mencari tanda-tanda bahwa ruang dapat memiliki arah ekspansi yang disukai, dan bagaimana ini dapat membekas pada CMB.
Seperti Daniela Saadeh - seorang mahasiswa PhD di UCL dan penulis utama di atas kertas - mengatakan kepada Space Magazine melalui email:
“Kami menganalisis suhu dan polarisasi latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB), radiasi peninggalan dari Big Bang, menggunakan data dari misi Planck. Kami membandingkan CMB nyata dengan prediksi kami seperti apa jadinya di alam semesta anisotropik. Setelah pencarian ini, kami menyimpulkan bahwa tidak ada bukti untuk pola-pola ini dan bahwa asumsi bahwa Semesta adalah isotropik pada skala besar adalah bagus. "
Pada dasarnya, hasil mereka menunjukkan bahwa hanya ada 1 dalam 121.000 kemungkinan bahwa Semesta adalah anisotropik. Dengan kata lain, bukti menunjukkan bahwa Semesta telah berkembang ke segala arah secara seragam, sehingga menghilangkan keraguan apakah mereka memiliki indra pengarahan yang sebenarnya dalam skala besar.
Dan dalam satu hal, ini agak mengecewakan, karena Semesta yang tidak homogen dan sama di semua arah akan mengarah ke serangkaian solusi untuk persamaan bidang Einstein. Dengan sendirinya, persamaan ini tidak memaksakan simetri pada waktu ruang, tetapi Model Standar (di mana mereka menjadi bagian) tidak menerima homogenitas sebagai semacam pemberian.
Solusi ini dikenal sebagai model Bianchi, yang diusulkan oleh matematikawan Italia Luigi Bianchi pada akhir abad ke-19. Teori-teori aljabar ini, yang dapat diterapkan pada ruangwaktu tiga dimensi, diperoleh dengan menjadi kurang membatasi, dan dengan demikian memungkinkan untuk Semesta yang anisotropik.
Di sisi lain, penelitian yang dilakukan oleh Saadeh, Feeney, dan rekan-rekan mereka telah menunjukkan bahwa salah satu asumsi utama bahwa model kosmologis kita saat ini memang benar. Dengan melakukan hal itu, mereka juga telah memberikan perasaan yang sangat dibutuhkan untuk mendekati debat jangka panjang.
"Dalam sepuluh tahun terakhir telah ada diskusi besar tentang apakah ada tanda-tanda anisotropi berskala besar yang bersembunyi di CMB," kata Saadeh. “Jika Semesta bersifat anisotropik, kita perlu merevisi banyak perhitungan kita tentang sejarah dan isinya. Data berkualitas tinggi Planck datang dengan peluang emas untuk melakukan pemeriksaan kesehatan ini pada model standar kosmologi dan kabar baiknya adalah itu aman. "
Jadi lain kali Anda mendapati diri memandang ke langit malam, ingatlah ... itu adalah kemewahan yang Anda miliki hanya ketika Anda berdiri di Bumi. Di luar sana, itu adalah g nother ballgame keseluruhan! Jadi nikmati hal ini yang kami sebut "arah" kapan dan di mana Anda bisa.
Dan pastikan untuk melihat animasi ini yang dihasilkan oleh tim UCL, yang menggambarkan data CMB misi Planck:
