Gambaran seorang artis mengenai dua bintang neutron bergabung dan melepaskan gelombang graviti.
(Imej: © R. Hurt / Caltech-JPL)
Menganalisis riak di kain ruang dan masa diciptakan oleh sepasang bintang mati akan segera menyelesaikan misteri kosmik di sekitar seberapa cepat alam semesta berkembang - jika saintis bernasib baik.
Itulah keputusan kajian baru, yang juga dapat menjelaskan nasib akhir alam semesta, kata para penyelidik yang mengusahakannya.
Kosmos terus berkembang sejak kelahirannya sekitar 13.8 bilion tahun yang lalu. Dengan mengukur kadar pengembangan alam semesta sekarang, yang dikenal sebagai Pemalar Hubble, saintis dapat menyimpulkan usia kosmos dan perincian keadaannya sekarang. Mereka bahkan boleh menggunakan nombor untuk cuba belajar nasib alam semesta, seperti sama ada ia akan berkembang selamanya, runtuh pada dirinya sendiri atau hancur sepenuhnya.
Para saintis menggunakan dua kaedah utama untuk mengukur pemalar Hubble. Salah satunya melibatkan pemantauan objek berdekatan yang sifatnya difahami oleh saintis, seperti letupan bintang yang dikenali sebagai supernova dan bintang berdenyut yang dikenali sebagai Pemboleh ubah Cepheid, untuk mengira jarak mereka dan kemudian menyimpulkan kadar pengembangan alam semesta. Yang lain memberi tumpuan kepada latar belakang gelombang mikro kosmik, sisa radiasi dari Big Bang, dan mengkaji bagaimana ia berubah dari masa ke masa untuk mengira seberapa cepat kosmos berkembang.
Walau bagaimanapun, sepasang teknik ini telah menghasilkan dua hasil yang berbeza untuk nilai pemalar Hubble. Data dari latar belakang gelombang mikro kosmik menunjukkan bahawa alam semesta sedang berkembang pada kadar sekitar 41.6 batu (67 kilometer) sesaat setiap 3.26 juta tahun cahaya, sementara data dari supernova dan Cepheids di alam semesta yang berdekatan menunjukkan kadar sekitar 45.3 batu ( 73 km) sesaat setiap 3.26 juta tahun cahaya.
Perbezaan ini menunjukkan bahawa model kosmologi standard - pemahaman saintis mengenai struktur dan sejarah alam semesta - mungkin salah. Menyelesaikan perbahasan ini, yang dikenali sebagai Konflik berterusan Hubble, dapat menjelaskan evolusi dan nasib akhir kosmos.
Dalam kajian baru itu, ahli fizik mencadangkan bahawa data masa depan dari riak di ruang ruang dan waktu yang dikenali sebagai gelombang graviti dapat membantu memecahkan kebuntuan ini. "Konflik berterusan Hubble - petunjuk terbesar yang kita miliki bahawa model alam semesta kita tidak lengkap - dapat diselesaikan dalam lima hingga 10 tahun," kata penulis kajian utama Stephen Feeney, ahli astrofizik di Institut Flatiron di New York, kepada Space.com.
Menurut Einstein teori relativiti am, graviti terhasil dari bagaimana jisim memutar ruang-waktu. Apabila ada objek yang bergerak secara massa, objek tersebut akan menghasilkan gelombang graviti yang bergerak pada kelajuan cahaya, meregangkan dan menekan ruang-waktu sepanjang perjalanan.
Gelombang graviti sangat lemah, dan hanya pada tahun 2016 saintis mengesan bukti langsung pertama dari mereka. Pada tahun 2017, saintis juga mengesan gelombang graviti dari bintang neutron bertabrakan, sisa-sisa bintang yang binasa dalam letupan bencana yang dikenali sebagai supernova. Sekiranya sisa-sisa bintang tidak cukup besar sehingga runtuh menjadi lubang hitam, ia akan berakhir sebagai bintang neutron, dinamakan demikian kerana tarikan gravitinya cukup kuat untuk menghancurkan proton bersamaan dengan elektron untuk membentuk neutron.
Tidak seperti lubang hitam, bintang neutron memancarkan cahaya yang kelihatan, dan begitu juga perlanggarannya. Gelombang graviti dari penggabungan ini, yang dijuluki "sirene standard", akan membantu para saintis menentukan jarak mereka dari Bumi, sementara cahaya dari perlanggaran ini akan membantu menentukan kelajuan pergerakan mereka berbanding Bumi. Penyelidik kemudian dapat menggunakan kedua-dua kumpulan data ini untuk mengira pemalar Hubble. Menurut Feeney dan rakannya, menganalisis kerosakan antara kira-kira 50 pasang bintang neutron dalam lima hingga 10 tahun akan datang dapat menghasilkan data yang cukup untuk menentukan pengukuran terbaik dari pemalar Hubble.
Walau bagaimanapun, anggaran itu bergantung pada seberapa kerap perlanggaran bintang-neutron berlaku. "Terdapat banyak ketidakpastian dalam kadar penggabungan bintang neutron - Bagaimanapun, kita hanya melihat satu hingga kini, "kata Feeney." Sekiranya kita sangat beruntung melihatnya, dan penggabungan sebenarnya jauh lebih jarang daripada yang kita fikirkan, maka memerhatikan jumlah penggabungan yang diperlukan untuk menjelaskan pemalar Hubble konflik boleh memakan masa lebih lama daripada yang kami nyatakan dalam karya kami. "
Gelombang graviti mungkin menyokong satu nilai untuk pemalar Hubble daripada yang lain, tetapi mereka juga dapat menentukan nilai ketiga baru untuk pemalar Hubble, kata Feeney. Sekiranya ini berlaku, ini mungkin menimbulkan pandangan baru mengenai tingkah laku supernova, Cepheids atau bintang neutron, tambahnya.
Para saintis memperincikan penemuan mereka dalam talian 14 Februari dalam jurnal Physical Review Letters.
