Analisis yang dilakukan oleh kelompok membuka jalan untuk pengukuran yang lebih baik di masa depan menggunakan teleskop dari berbagai teleskop Cherenkov.Menggunakan teknologi dan metode paling modern, tim astrofisikawan Universitas Clemson telah menambahkan pendekatan baru untuk mengukur salah satu hukum paling mendasar di Alam Semesta.
Ilmuwan Clemson, Marco Agello, Abhishek Desai, Lea Marcotulli dan Dieter Hartmann, bersama dengan enam ilmuwan lain di seluruh dunia, telah mengembangkan dimensi baru konstanta Hubble - unit pengukuran yang digunakan untuk menggambarkan kecepatan ekspansi Semesta.
"Kosmologi adalah pemahaman tentang evolusi Semesta kita: bagaimana ia berkembang di masa lalu, apa yang dilakukannya sekarang dan apa yang akan terjadi di masa depan," kata Agello, profesor fisika dan astronomi di College of Science. - Pengetahuan kami didasarkan pada sejumlah parameter, termasuk konstanta Hubble, yang kami upayakan untuk mengukur seakurat mungkin. Dalam artikel ini, tim kami menganalisis data yang diperoleh dari teleskop berbasis orbital dan darat untuk mendapatkan salah satu pengukuran terbaru dari kecepatan ekspansi Semesta. "
Konsep alam semesta yang mengembang diajukan oleh astronom Amerika Edwin Hubble (1889-1953). Pada awal abad ke-20, Hubble adalah salah satu astronom pertama yang menyimpulkan bahwa alam semesta terdiri dari banyak galaksi. Penelitian selanjutnya mengarah pada penemuan paling terkenal: galaksi bergerak menjauh satu sama lain dengan kecepatan sebanding dengan jarak mereka.
Awalnya Hubble memperkirakan tingkat ekspansi 500 kilometer per detik per megaparsec, dengan setara megaparsec sekitar 3,26 juta tahun cahaya. Hubble menyimpulkan bahwa galaksi yang terletak dua megaparsec dari galaksi kita dua kali lebih cepat daripada galaksi yang hanya satu megaparsec. Perkiraan ini dikenal sebagai konstanta Hubble, yang untuk pertama kalinya membuktikan bahwa alam semesta mengembang.
Dengan bantuan teknologi yang terus meningkat, para astronom melakukan pengukuran yang sangat berbeda dari perhitungan awal Hubble - memperlambat kecepatan ekspansi hingga 50-100 kilometer per detik per megaparsec. Dan selama dekade terakhir, instrumen canggih seperti satelit Planck telah secara signifikan meningkatkan keakuratan pengukuran awal Hubble.
Dalam sebuah artikel berjudul "Pengukuran Baru Konstan Hubble dan Substansi di Alam Semesta Menggunakan Pelemahan Latar Belakang Extragalactic Radiasi Gamma", kelompok tersebut membandingkan data terbaru tentang pelemahan sinar gamma menggunakan teleskop ruang angkasa Fermi dan teleskop atmosfer Cherenkov untuk mengembangkan perkiraan mereka. lampu latar belakang extragalactic. Strategi baru ini menghasilkan pengukuran sekitar 67,5 kilometer per detik per megaparsec.
Sinar gamma adalah bentuk cahaya energi tertinggi. Extragalactic Background Light (EBL) adalah kabut kosmik yang terdiri dari semua sinar ultraviolet, cahaya tampak, dan inframerah yang dipancarkan oleh bintang atau debu di sekitarnya. Ketika sinar gamma dan EBL berinteraksi, mereka meninggalkan jejak yang nyata - hilangnya fluks secara bertahap, yang dapat dianalisis oleh para ilmuwan saat merumuskan hipotesis mereka.
Ilmuwan Marco Ajello, Abhishek Desai, Lea Marcotulli dan Dieter Hartmann, bersama dengan enam ilmuwan lain di seluruh dunia, telah mengembangkan dimensi baru untuk konstanta Hubble."Komunitas astronomi menginvestasikan banyak uang dan sumber daya untuk menciptakan kosmologi yang akurat dengan banyak parameter berbeda, termasuk konstanta Hubble," kata Dieter Hartmann, profesor fisika dan astronomi. - Pemahaman kita tentang konstanta fundamental ini mendefinisikan Semesta seperti yang kita kenal sekarang. Ketika pemahaman kita tentang hukum menjadi lebih akurat, definisi kita tentang alam semesta juga menjadi lebih akurat, yang mengarah pada wawasan dan penemuan baru. "
Analogi umum untuk ekspansi Semesta adalah balon bertitik, dengan setiap titik mewakili galaksi. Ketika balon dipompa, bintik-bintik menyebar semakin jauh.
"Beberapa ahli teori menyatakan bahwa balon akan mengembang ke titik waktu tertentu dan kemudian runtuh lagi," kata Desai, seorang mahasiswa pascasarjana di Departemen Fisika dan Astronomi. "Tetapi kepercayaan yang paling umum adalah bahwa Semesta akan terus berkembang sampai semuanya terpisah begitu jauh sehingga tidak akan ada lagi cahaya yang diamati." Pada saat ini, alam semesta akan menderita kematian dingin. Tapi kita tidak perlu khawatir. Jika itu terjadi, maka dalam triliunan tahun. "
Tetapi jika analogi balon itu benar, lalu apa sebenarnya balon yang menggembung itu?
"Materi adalah bintang, planet, bahkan kita hanyalah sebagian kecil dari keseluruhan komposisi Semesta," Agello menjelaskan. - Sebagian besar alam semesta terdiri dari energi gelap dan materi gelap. Dan kami percaya bahwa energi gelap ini "mengembang balon." Energi gelap mendorong hal-hal yang terpisah. Gravitasi, yang menarik objek satu sama lain, adalah kekuatan yang lebih kuat di tingkat lokal, sehingga beberapa galaksi terus bertabrakan. Tetapi pada jarak kosmik, energi gelap adalah kekuatan dominan. "
“Sangat bagus bahwa kami menggunakan sinar gamma untuk mempelajari kosmologi. Metodologi kami memungkinkan kami untuk menggunakan strategi independen - metodologi baru yang independen dari yang sudah ada - untuk mengukur sifat paling penting dari alam semesta, kata Dominguez, yang juga seorang peneliti dalam kelompok Agello. - Hasil kami menunjukkan kematangan yang dicapai dalam dekade terakhir mengenai bidang astrofisika berenergi tinggi. Analisis yang kami kembangkan membuka pintu untuk pengukuran yang lebih baik di masa depan menggunakan array teleskop Cherenkov, yang masih dalam pengembangan dan akan menjadi array paling ambisius dari teleskop berenergi tinggi berbasis darat yang pernah ada. "
Banyak metode yang digunakan dalam artikel ini konsisten dengan pekerjaan sebelumnya yang dilakukan oleh Agello dan rekan-rekannya. Dalam proyek sebelumnya yang muncul di majalah Science, Agello dan timnya mampu mengukur semua cahaya bintang yang pernah dipancarkan dalam sejarah alam semesta.
"Kita tahu bahwa foton sinar gamma dari sumber-sumber extragalactic bergerak di Semesta menuju Bumi, di mana mereka dapat diserap ketika berinteraksi dengan foton cahaya bintang," kata Agello. - Kecepatan interaksi tergantung pada lamanya perjalanan mereka di alam semesta. Dan panjang yang mereka lalui tergantung pada ekstensi. Jika ekspansi kecil, mereka bergerak jarak pendek. Jika ekspansi besar, mereka menempuh jarak yang sangat besar. Dengan demikian, jumlah penyerapan yang kami ukur sangat tergantung pada nilai konstanta Hubble. Apa yang kami lakukan adalah mengubahnya dan menggunakannya untuk membatasi laju ekspansi alam semesta. "
Baca lebih banyak artikel di Saluran Quant Telegram saya (@proquantum)
Saluran yang didedikasikan untuk fisika, mekanika kuantum dan astrofisika.
Berlangganan dan perluas pengetahuan Anda!