Pada tahun 1929, Edwin Hubble selamanya mengubah pemahaman kita tentang kosmos dengan menunjukkan bahawa Alam Semesta berada dalam keadaan pengembangan. Menjelang tahun 1990-an, para astronom menentukan bahawa tingkat di mana ia berkembang sebenarnya semakin cepat, yang pada gilirannya menyebabkan teori "Tenaga Gelap". Sejak masa itu, ahli astronomi dan ahli fizik berusaha untuk menentukan kewujudan daya ini dengan mengukur pengaruhnya terhadap kosmos.
Yang terbaru dalam usaha ini datang dari Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III), di mana pasukan penyelidik antarabangsa telah mengumumkan bahawa mereka telah selesai membuat pengukuran Alam Semesta yang paling tepat sehingga kini. Dikenali sebagai Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), pengukuran mereka telah meletakkan batasan baru pada sifat Tenaga Gelap.
Pengukuran baru itu disampaikan oleh ahli astronomi Universiti Harvard, Daniel Eisenstein pada pertemuan baru-baru ini Persatuan Astronomi Amerika. Sebagai pengarah Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), dia dan pasukannya telah menghabiskan sepuluh tahun terakhir untuk mengukur kosmos dan turun naik berkala dalam kepadatan bahan normal untuk melihat bagaimana galaksi diedarkan ke seluruh Alam Semesta.
Dan setelah satu dekad penyelidikan, pasukan BOSS dapat menghasilkan peta tiga dimensi kosmos yang merangkumi lebih dari enam bilion tahun cahaya. Dan sementara tinjauan baru-baru ini telah melihat lebih jauh - hingga jarak 9 dan 13 bilion tahun cahaya - peta BOSS unik kerana ia mempunyai ketepatan tertinggi dari peta kosmologi apa pun.
Sebenarnya, pasukan BOSS dapat mengukur penyebaran galaksi di kosmos, dan pada jarak 6 miliar tahun cahaya, ke dalam margin kesalahan 1% yang belum pernah terjadi sebelumnya. Menentukan sifat objek kosmik pada jarak yang jauh bukanlah perkara yang mudah, kerana kesan kerelatifan. Seperti yang dikatakan oleh Dr. Eisenstein kepada Space Magazine melalui e-mel:
"Jarak adalah cabaran lama dalam astronomi. Walaupun manusia sering dapat menilai jarak kerana penglihatan binokular kita, galaksi di luar Bima Sakti terlalu jauh untuk menggunakannya. Dan kerana galaksi terdapat dalam pelbagai ukuran intrinsik, sukar untuk menilai jaraknya. Ia seperti melihat gunung yang jauh; penilaian seseorang tentang jaraknya diikat dengan penilaian seseorang tentang ketinggiannya. "
Pada masa lalu, para astronom telah membuat pengukuran objek yang tepat di alam semesta tempatan (iaitu planet, bintang tetangga, gugus bintang) dengan bergantung pada segala-galanya dari radar ke pergeseran merah - tahap sejauh mana panjang gelombang cahaya dipindahkan ke hujung merah spektrum. Walau bagaimanapun, semakin besar jarak objek, semakin besar tahap ketidakpastian.
Dan hingga sekarang, hanya objek yang berjarak beberapa ribu tahun cahaya dari Bumi - iaitu di galaksi Bima Sakti - jaraknya diukur hingga dalam margin kesalahan satu persen. Sebagai yang terbesar dari empat projek yang membentuk Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), yang membezakan BOSS adalah kenyataan bahawa ia bergantung terutamanya pada pengukuran apa yang disebut "baryon akustik osilasi" (BAO).
Ini pada dasarnya adalah riak berkala yang halus dalam pembahagian bahan baryonic yang kelihatan (iaitu normal) di kosmos. Daniel Eisenstein menjelaskan:
“BOSS mengukur pengembangan Alam Semesta dengan dua cara utama. Yang pertama adalah dengan menggunakan osilasi akustik baryon (maka nama tinjauan). Gelombang suara bergerak dalam 400,000 tahun pertama setelah Big Bang membuat skala pilihan untuk pemisahan pasangan galaksi. Dengan mengukur pemisahan pilihan ini dalam sampel banyak galaksi, kita dapat menyimpulkan jarak ke sampel.
“Kaedah kedua adalah untuk mengukur bagaimana pengelompokan galaksi berbeza antara pasangan yang berorientasi sepanjang garis penglihatan dibandingkan dengan melintang ke garis penglihatan. Perluasan Alam Semesta dapat menyebabkan pengelompokan ini tidak simetri jika seseorang menggunakan sejarah pengembangan yang salah ketika menukar pergeseran merah ke jarak. "
Dengan pengukuran jarak baru yang sangat tepat ini, ahli astronomi BOSS akan dapat mengkaji pengaruh Dark Matter dengan ketepatan yang jauh lebih besar. "Model tenaga gelap yang berbeza-beza bervariasi dalam bagaimana percepatan pengembangan Alam Semesta berlangsung dari masa ke masa," kata Eisenstein. "BOSS mengukur sejarah pengembangan, yang memungkinkan kita menyimpulkan tingkat percepatan. Kami menjumpai hasil yang sangat konsisten dengan ramalan model pemalar kosmologi, iaitu model di mana tenaga gelap mempunyai ketumpatan tetap dari masa ke masa. "
Selain mengukur taburan bahan normal untuk menentukan pengaruh Tenaga Gelap, Kolaborasi SDSS-III juga berfungsi untuk memetakan Bima Sakti dan mencari planet ekstrasolar. Pengukuran BOSS diperincikan dalam serangkaian artikel yang diserahkan ke jurnal oleh kolaborasi BOSS bulan lalu, yang semuanya kini tersedia dalam talian.
Dan BOSS bukanlah satu-satunya usaha untuk memahami struktur skala besar Alam Semesta kita, dan bagaimana semua kekuatan misteriusnya membentuknya. Baru bulan lalu, Profesor Stephen Hawking mengumumkan bahawa pusat pengkomputeran super COSMOS di Cambridge University akan membuat peta 3D yang paling terperinci hingga kini.
Mengandalkan data yang diperoleh oleh data CMB yang diperoleh oleh satelit Planck ESA dan maklumat dari Dark Energy Survey, mereka juga berharap dapat mengukur pengaruh Dark Energy terhadap penyebaran jirim di Alam Semesta kita. Siapa tahu? Dalam beberapa tahun, kita mungkin dapat memahami bagaimana semua kekuatan asas yang mengatur Alam Semesta bekerjasama.
