Hampir setiap pengukuran astronomi bergantung pada pemalar Hubble, nombor yang mengira pengembangan Alam Semesta. Ini mengesahkan bahawa Alam Semesta masih berusia antara 12 hingga 14 bilion tahun.
Nombor penting yang menentukan kadar pengembangan Alam Semesta, yang disebut pemalar Hubble, telah ditentukan secara bebas menggunakan Observatorium Chandra X-ray NASA. Nilai baru ini sesuai dengan pengukuran baru-baru ini menggunakan kaedah lain dan memperluas kesahannya ke jarak yang lebih jauh, sehingga memungkinkan para astronom menyiasat zaman sebelumnya dalam evolusi Alam Semesta.
"Sebab hasil ini sangat penting adalah bahawa kita memerlukan pemalar Hubble untuk memberitahu kita tentang ukuran Alam Semesta, umurnya, dan berapa banyak isi kandungannya," kata Max Bonamente dari Pusat Penerbangan Angkasa Marshall NASA (MSFC) di Huntsville, Ala., Pengarang utama di kertas yang menerangkan hasilnya. "Ahli astronomi semestinya perlu mempercayai nombor ini kerana kami menggunakannya untuk pengiraan yang tidak terkira banyaknya."
Pemalar Hubble dikira dengan mengukur kelajuan di mana objek menjauh dari kita dan membahagi dengan jaraknya. Sebilangan besar percubaan sebelumnya untuk menentukan pemalar Hubble melibatkan pendekatan multi-langkah, atau jarak, di mana jarak ke galaksi berdekatan dijadikan asas untuk menentukan jarak yang lebih besar.
Pendekatan yang paling umum adalah menggunakan jenis bintang berdenyut yang dikaji dengan baik yang dikenali sebagai pemboleh ubah Cepheid, bersama dengan supernova yang lebih jauh untuk mengesan jarak di seluruh Alam Semesta. Para saintis menggunakan kaedah ini dan pemerhatian dari Teleskop Angkasa Hubble dapat mengukur pemalar Hubble hingga dalam lingkungan 10%. Walau bagaimanapun, hanya pemeriksaan bebas yang akan memberi mereka keyakinan yang mereka mahukan, memandangkan banyak pemahaman kita tentang Alam Semesta tergantung pada keseimbangan.
Dengan menggabungkan data sinar-X dari Chandra dengan pengamatan radio dari gugus galaksi, tim menentukan jarak ke 38 gugus galaksi antara 1,4 miliar hingga 9,3 miliar tahun cahaya dari Bumi. Hasil ini tidak bergantung pada tangga jarak tradisional. Bonamente dan rakannya mendapati pemalar Hubble menjadi 77 kilometer sesaat per megaparsec (megaparsec sama dengan 3,26 juta tahun cahaya), dengan ketidakpastian sekitar 15%.
Hasil ini sesuai dengan nilai yang ditentukan menggunakan teknik lain. Pemalar Hubble sebelumnya ditemukan 72, memberi atau mengambil 8, kilometer per detik per kiloparsec berdasarkan pengamatan Hubble Space Telescope. Hasil Chandra yang baru penting kerana ia memberikan pengesahan bebas bahawa para saintis telah mencari dan menetapkan usia Alam Semesta antara 12 dan 14 bilion tahun.
"Hasil baru ini sepenuhnya bebas dari semua kaedah sebelumnya untuk mengukur pemalar Hubble," kata anggota pasukan Marshall Joy juga dari MSFC.
Ahli astronomi menggunakan fenomena yang dikenali sebagai kesan Sunyaev-Zeldovich, di mana foton pada latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) berinteraksi dengan elektron dalam gas panas yang merangkumi kelompok galaksi yang sangat besar. Foton memperoleh tenaga dari interaksi ini, yang memutarbalikkan isyarat dari latar gelombang mikro ke arah kluster. Besarnya herotan ini bergantung kepada ketumpatan dan suhu elektron panas dan ukuran fizikal kluster. Dengan menggunakan teleskop radio untuk mengukur penyimpangan latar gelombang mikro dan Chandra untuk mengukur sifat gas panas, ukuran fizikal kluster dapat ditentukan. Dari ukuran fizikal ini dan pengukuran sederhana dari sudut yang dipelihara oleh kluster, peraturan geometri dapat digunakan untuk memperoleh jaraknya. Pemalar Hubble ditentukan dengan membahagikan kelajuan kelompok yang diukur sebelumnya dengan jarak yang baru diturunkan ini.
Projek ini diperjuangkan oleh pereka cermin teleskop Chandra, Leon Van Speybroeck, yang meninggal dunia pada tahun 2002. Yayasan ini diletakkan ketika anggota pasukan John Carlstrom (University of Chicago) dan Marshall Joy memperoleh pengukuran radio yang teliti mengenai penyimpangan radiasi CMB menggunakan radio teleskop di Berkeley-Illinois-Maryland Array dan Balai Cerap Radio Caltech Owens Valley. Untuk mengukur sifat sinar-X gas yang tepat dalam kelompok jauh ini, diperlukan teleskop sinar-X berasaskan ruang dengan resolusi dan kepekaan Chandra.
"Ini adalah salah satu tujuan Leon untuk melihat projek ini berlaku, dan membuat saya sangat bangga melihat ini membuahkan hasil," kata Saintis Projek Chandra Martin Weisskopf dari MSFC.
Hasilnya dijelaskan dalam makalah yang muncul dalam edisi 10 Ogos The Astrophysical Journal. MSFC menguruskan program Chandra untuk Direktorat Misi Sains agensi. Observatorium Astrofizik Smithsonian mengendalikan operasi sains dan penerbangan dari Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Sumber Asal: Siaran Berita Chandra
