Nombor asas yang mempengaruhi warna cahaya yang dipancarkan oleh atom serta semua interaksi kimia tidak berubah dalam lebih dari 7 bilion tahun, menurut pemerhatian oleh pasukan ahli astronomi yang memetakan evolusi galaksi dan alam semesta.
Hasilnya dilaporkan hari ini (Isnin, 18 April) pada pertemuan tahunan Persatuan Fizikal Amerika (APS) oleh ahli astronomi Jeffrey Newman, seorang rakan Hubble di Lawrence Berkeley National Laboratory yang mewakili DEEP2, sebuah kolaborasi yang diketuai oleh University of California, Berkeley , dan UC Santa Cruz. Newman sedang membentangkan data dan kemas kini mengenai projek DEEP2 pada jam 1 petang. Sidang media EDT di Marriott Waterside Hotel di Tampa, Fla.
Pemalar struktur halus, salah satu dari segelintir bilangan murni yang memegang peranan penting dalam fizik, muncul dalam hampir semua persamaan yang melibatkan elektrik dan magnet, termasuk yang menggambarkan pelepasan gelombang elektromagnetik - cahaya - oleh atom. Walaupun sifatnya mendasar, namun, beberapa ahli teori menyarankan agar ia berubah secara halus seiring dengan bertambahnya usia alam semesta, yang mencerminkan perubahan daya tarikan antara nukleus atom dan elektron yang berdengung di sekitarnya.
Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, sekumpulan ahli astronomi Australia melaporkan bahawa pemalar telah meningkat sepanjang hayat alam semesta sekitar satu bahagian dalam 100,000, berdasarkan pengukuran penyerapan cahaya dari kuarsa jauh ketika cahaya melewati galaksi semakin dekat kepada kita. Ahli astronomi lain, bagaimanapun, tidak menemui perubahan seperti menggunakan teknik yang sama.
Pemerhatian baru oleh pasukan tinjauan DEEP2 menggunakan kaedah yang lebih langsung untuk memberikan ukuran bebas dari pemalar, dan tidak menunjukkan perubahan dalam satu bahagian dalam 30.000.
"Pemalar struktur halus menetapkan kekuatan daya elektromagnetik, yang mempengaruhi bagaimana atom bersatu dan tahap tenaga dalam atom. Pada tahap tertentu, ini membantu mengatur skala semua perkara biasa yang terdiri daripada atom, ”kata Newman. "Hasil sia-sia ini bermaksud ahli teori tidak perlu mencari penjelasan mengapa ia akan berubah begitu banyak."
Pemalar struktur halus, yang ditentukan oleh huruf Yunani alpha, adalah nisbah sifat "pemalar" lain yang, dalam beberapa teori, dapat berubah sepanjang masa kosmik. Sama dengan kuasa dua muatan elektron dibahagi dengan kelajuan masa cahaya pemalar Planck, alpha akan berubah, menurut satu teori baru-baru ini, hanya jika kelajuan cahaya berubah dari masa ke masa. Beberapa teori mengenai tenaga gelap atau penyatuan besar, khususnya yang melibatkan banyak dimensi tambahan di luar ruang dan masa yang kita kenal, meramalkan evolusi secara beransur-ansur pemalar struktur halus, kata Newman.
DEEP2 adalah tinjauan lima tahun galaksi lebih dari 7 hingga 8-miliar-tahun cahaya yang jauh yang cahaya telah diregangkan atau diubah semula sehingga hampir dua kali ganda panjang gelombang asalnya dengan pengembangan alam semesta. Walaupun projek kolaboratif, yang disokong oleh National Science Foundation, tidak dirancang untuk mencari variasi dalam pemalar struktur halus, menjadi jelas bahawa sebahagian daripada 40,000 galaksi yang diperhatikan sejauh ini akan memenuhi tujuan tersebut.
"Dalam tinjauan raksasa ini, ternyata sebahagian kecil data tampaknya sempurna untuk menjawab pertanyaan yang diajukan oleh Jeff," kata penyelidik utama DEEP2 Marc Davis, profesor astronomi dan fizik di UC Berkeley. "Tinjauan ini benar-benar tujuan umum dan akan melayani sejuta kegunaan."
Beberapa tahun yang lalu, ahli astronomi John Bahcall dari Institut Kajian Lanjutan menunjukkan bahawa, dalam mencari variasi dalam pemalar struktur halus, mengukur garis pelepasan dari galaksi jauh akan menjadi lebih langsung dan kurang ralat yang mengukur garis penyerapan. Newman dengan cepat menyedari bahawa galaksi DEEP2 yang mengandungi saluran pelepasan oksigen sangat sesuai untuk memberikan ukuran tepat bagi setiap perubahan.
"Apabila hasil yang bertentangan dari garis penyerapan mula muncul, saya mempunyai idea bahawa, kerana kita mempunyai semua galaksi pergeseran merah tinggi ini, mungkin kita dapat melakukan sesuatu bukan dengan garis penyerapan, tetapi dengan garis pelepasan dalam sampel kita," kata Newman. "Garis pelepasan akan sedikit berbeza jika pemalar struktur halus berubah."
Data DEEP2 membolehkan Newman dan rakannya mengukur panjang gelombang garis pelepasan oksigen terion (OIII, iaitu oksigen yang telah kehilangan dua elektron) hingga ketepatan lebih baik daripada 0.01 Angstrom daripada 5.000 Angstrom. Angstrom, kira-kira lebar atom hidrogen, bersamaan dengan 10 nanometer.
"Ini adalah ketepatan yang dilampaui hanya oleh orang-orang yang berusaha mencari planet," katanya, merujuk pada pengesanan getaran samar di bintang kerana planet menarik bintang.
Pasukan DEEP2 membandingkan panjang gelombang dua garis pelepasan OIII untuk 300 galaksi individu pada pelbagai jarak atau pergeseran merah, mulai dari pergeseran merah sekitar 0,4 (kira-kira 4 miliar tahun yang lalu) hingga 0,8 (sekitar 7 miliar tahun yang lalu). Pemalar struktur halus yang diukur tidak berbeza dengan nilai hari ini, iaitu sekitar 1/137. Tidak ada trend kenaikan atau penurunan nilai alpha dalam jangka masa 4-bilion tahun ini.
"Hasil nol kami bukan pengukuran yang paling tepat, tetapi kaedah lain (melihat garis penyerapan) yang memberikan hasil yang lebih tepat melibatkan kesalahan sistematik yang menyebabkan orang yang berbeza menggunakan kaedah untuk menghasilkan hasil yang berbeza," kata Newman.
Newman juga mengumumkan pada pertemuan APS peluncuran data musim pertama (2002) dari tinjauan DEEP2, yang mewakili 10 peratus dari 50,000 galaksi yang jauh yang diharapkan oleh pasukan untuk ditinjau. DEEP2 menggunakan spektrograf DEIMOS di teleskop Keck II di Hawaii untuk merakam pergeseran merah, kecerahan dan spektrum warna galaksi yang jauh ini, terutamanya untuk membandingkan pengelompokan galaksi berbanding dengan sekarang. Tinjauan ini, sekarang lebih daripada 80 peratus selesai, harus menyelesaikan pemerhatian pada musim panas ini, dengan pelepasan data penuh pada tahun 2007.
"Ini benar-benar satu set data yang unik untuk membatasi bagaimana galaksi telah berkembang dan bagaimana alam semesta telah berkembang dari masa ke masa," kata Newman. "The Sloan Digital Sky Survey membuat pengukuran sekitar redshift 0,2, melihat kembali 2-3 miliar tahun terakhir. Kami benar-benar bermula pada pergeseran merah 0,7 dan mencapai puncak pada 0,8 atau 0,9, bersamaan dengan 7-8 miliar tahun yang lalu, ketika alam semesta sudah setengah tua seperti sekarang. "
Tinjauan ini juga telah menyelesaikan pengukuran yang dapat menjelaskan sifat tenaga gelap - tenaga misterius yang meresap ke alam semesta dan sepertinya menyebabkan pengembangan alam semesta menjadi lebih cepat. Pasukan sekarang memodelkan pelbagai teori tenaga gelap untuk membandingkan ramalan teori dengan pengukuran DEEP2 baru.
Seperti yang dijelaskan oleh Davis, jumlah tenaga gelap, yang kini dianggarkan 70 peratus daripada semua tenaga di alam semesta, menentukan evolusi galaksi dan kelompok galaksi. Dengan menghitung jumlah kumpulan kecil dan kelompok galaksi besar dalam isipadu ruang yang jauh sebagai fungsi dari pergeseran merah dan jisimnya, adalah mungkin untuk mengukur jumlah sejauh mana alam semesta telah berkembang hingga sekarang, yang bergantung pada sifat tenaga gelap.
"Pada dasarnya, anda menghitung kelompok dan bertanya, 'Adakah banyak, atau sedikit?'" Kata Davis. "Itu sahaja. Sekiranya terdapat banyak kelompok, itu bermakna alam semesta berkembang dengan banyak cara. Dan jika terdapat banyak kelompok, alam semesta tidak berkembang begitu banyak. "
Davis ketika ini membandingkan pengukuran DEEP2 dengan ramalan teori tenaga gelap yang paling sederhana, tetapi berharap dapat berkolaborasi dengan ahli teori lain untuk menguji teori tenaga gelap yang lebih eksotik.
"Apa yang mereka benar-benar cuba dapatkan adalah bagaimana ketumpatan tenaga gelap berubah ketika alam semesta berkembang," kata ahli fizik teori UC Berkeley, Martin White, seorang profesor astronomi dan fizik yang telah bekerja dengan Davis. "Sekiranya ketumpatan tenaga gelap adalah pemalar kosmologi Einstein, maka ramalan teoritis adalah bahawa ia tidak akan berubah. Grail suci sekarang adalah untuk mendapatkan beberapa bukti bahawa itu bukan pemalar kosmologi, sebenarnya ia berubah. "
Sumber Asal: UC Berkeley
