Sejauh mana Semesta berkembang? Itulah soalan yang belum dapat dijawab oleh ahli astronomi dengan tepat. Mereka memiliki nama untuk tingkat pengembangan Universe: The Hubble Constant, atau Hubble's Law. Tetapi pengukuran terus muncul dengan nilai yang berbeza, dan ahli astronomi telah berdebat berulang-ulang mengenai isu ini selama beberapa dekad.
Idea asas di sebalik mengukur Constant Hubble adalah melihat sumber cahaya yang jauh, biasanya jenis supernova atau bintang berubah-ubah yang disebut sebagai 'lilin standard', dan untuk mengukur peralihan merah cahaya mereka. Tetapi tidak kira bagaimana ahli astronomi melakukannya, mereka tidak dapat menghasilkan nilai yang dipersetujui, hanya sebilangan nilai. Satu kajian baru yang melibatkan kuarsar dan lensa graviti mungkin membantu menyelesaikan masalah ini.
Bahawa Alam Semesta berkembang tidak dipersoalkan. Kami telah mengetahui perkara ini selama lebih kurang 100 tahun. Cahaya dari galaksi yang jauh berubah merah ketika mereka menjauh dari kita, dan mengukur bahawa pergeseran merah telah menghasilkan nilai yang berbeza untuk pengembangan sejagat.
"Pemalar Hubble merangkumi skala fizikal alam semesta."
Simon Birrer, sarjana pasca doktoral UCLA dan pengarang utama kajian ini.
Kadar pengembangan diukur dalam kilometer per saat per Megaparsec, ditulis sebagai (km / s) / Mpc. Oleh itu, sebagai contoh, sesuatu yang berkembang pada kadar 10 (km / s) / Mpc bermaksud bahawa dua titik dalam jarak 1 megaparsec (bersamaan dengan 3,26 juta tahun cahaya) saling berlari dengan kelajuan 10 kilometer per kedua.
Ketika pertama kali ditemui pada tahun 1920-an, laju pengembangan diperkirakan 625 kps / Mpc. Tetapi bermula pada tahun 1950-an, penyelidikan yang lebih baik mengukurnya kurang dari 100 kps / Mpc. Dalam beberapa dekad terakhir, beberapa kajian telah mengukur kadar pengembangan, dan mempunyai kelajuan antara sekitar 67 hingga 77 kps / Mpc.
Tetapi sains tidak akan menerima pelbagai jawapan untuk sesuatu yang seharusnya mempunyai satu nilai. Bukan sains jika memang begitu. Oleh itu para saintis terus mencuba pelbagai cara untuk mengukur Constant Hubble untuk melihat apakah mereka dapat melakukannya dengan betul, kerana pemalar Hubble lebih daripada sekadar ukuran pengembangan alam semesta.
"Pemalar Hubble merangkumi skala fizikal alam semesta," kata Simon Birrer, seorang sarjana pasca doktoral UCLA dan pengarang utama kajian ini. Tanpa nilai tepat untuk pemalar Hubble, para astronom tidak dapat menentukan dengan tepat ukuran galaksi terpencil, usia alam semesta atau sejarah pengembangan kosmos. Jadi memperbaikinya adalah masalah besar.
Satu kajian baru yang baru diterbitkan dalam Notis Bulanan Persatuan Astronomi Diraja sedang mencuba kaedah baru untuk mengukur Constant Hubble. Penyelidikan ini diketuai oleh pasukan ahli astronomi di UCLA, dan bergantung pada kuarsa jauh yang cahayanya mengalami lensa graviti sebelum sampai ke Bumi.
Quasar adalah objek yang sangat terang. Mereka juga disebut nukleus galaksi aktif, kerana dianggap disebabkan oleh lubang hitam supermasif di pusat galaksi. Sinaran elektromagnetik yang mereka pancarkan disebabkan oleh cakera pertambahan berpusing di sekitar lubang hitam. Oleh kerana cakera jirim di sekitar lubang semakin cepat, ia mengeluarkan tenaga yang sangat besar.
Oleh kerana quasar sangat bercahaya, mereka dapat dilihat dari jarak yang sangat jauh. Ini menjadikan mereka bukan sahaja objek kajian yang menarik, tetapi juga berguna sebagai penanda untuk mempelajari Hukum Hubble.
Lensa graviti terjadi apabila sumber cahaya dari objek yang sangat jauh, kuarsar dalam kajian ini, menemui galaksi yang berselang sebelum mencapai pemerhati di Bumi. Jisim galaksi yang melampau cukup untuk membengkokkan cahaya, sama dengan cara lensa kaca. Hasilnya adalah sejenis kesan 'rumah cermin'. Gambar di bawah menunjukkan seperti apa rupa. Penemuan lensa graviti paling berkait rapat dengan Einstein, walaupun pada tahun 1979 ia diperhatikan.
Kajian ini memfokuskan pada kuarsa berganda. Quasar berganda, kadang-kadang disebut quasar kembar, bukan dua quasar yang berdekatan antara satu sama lain, melainkan kesan dari lensa graviti. Dengan quasar berganda, cahaya mereka dipusatkan di sekitar galaksi campur tangan sebelum sampai ke Bumi, menghasilkan dua gambar quasar. Tidak ada kajian sebelumnya yang menggunakannya untuk menentukan kadar pengembangan Semesta.
Oleh kerana cahaya dari quasar membungkuk di sekitar galaksi yang berselang, menghasilkan dua gambar dari quasar yang sama, ia memberikan peluang pengamatan yang unik. Cahaya yang membuat gambar terpisah dari quasar menempuh jalan yang berbeza ke setiap gambar. Oleh kerana cahaya dari quasar berubah-ubah, terdapat kelewatan antara kerlipan dalam kedua-dua gambar.
Dengan mengukur kelewatan waktu antara kerlipan, dan dengan mengetahui massa galaksi yang berselang, tim menyimpulkan jarak antara Bumi, galaksi lensa, dan quasar. Mengetahui pergeseran merah quasar dan galaksi membolehkan para saintis mengira seberapa cepat alam semesta berkembang.
Kajian ini memfokuskan pada quasar ganda yang disebut SDSS J1206 + 4332, dan juga bergantung pada data dari Teleskop Angkasa Hubble, Gemini dan W.M. Keck observatorium, dan dari rangkaian Pemantauan Kosmologi Lensa Graviti, atau COSMOGRAIL. Pasukan tersebut menghabiskan beberapa tahun untuk mengambil gambar harian quasar berganda, yang memberi mereka ukuran yang sangat tepat mengenai kelewatan masa antara kerlipan. Apabila digabungkan dengan data lain, astronomi memberikan satu ukuran terbaik dari Pemalar Hubble.
"Keindahan pengukuran ini adalah sangat melengkapi dan tidak bergantung kepada yang lain," kata Tommasso Treu, profesor fizik dan astronomi UCLA dan pengarang kanan makalah tersebut.
Jadi, Seberapa Pantaskah Ia Meluaskan?
“... alam semesta sedikit lebih rumit.
Tommasso Treu, profesor fizik dan astronomi UCLA.
Pasukan itu hadir dengan nilai untuk Konstanta Hubble 72.5 kilometer sesaat per megaparsec. Ini sesuai dengan ukuran lain yang menggunakan supernova jauh sebagai lilin standard untuk mengukur Pemalar Hubble. Tetapi kira-kira 7% lebih tinggi daripada pengukuran yang bergantung pada Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik untuk mengukurnya.
Ini bukan akhir perbahasan mengenai Hukum Hubble. Masih ada perbezaan yang mengganggu antara kaedah pengukuran. Apakah maksudnya? "Sekiranya terdapat perbezaan yang sebenarnya antara nilai-nilai itu, ini bermaksud alam semesta sedikit lebih rumit," kata Treu. Treu juga mengatakan bahawa salah satu ukuran, atau ketiga-tiganya, adalah salah.
Pasukan ini akan bertahan dengan kaedah pengukuran lensa quasar mereka. Mereka melihat 40 quasruple quadrup untuk memberikan pengukuran yang lebih tepat mengenai kadar pengembangan Universe.
Sumber:
- Kertas Penyelidikan: H0LiCOW - IX. Analisis kosmografi SDSS 1206 + 4332 quasar berganda dan pengukuran pemalar Hubble baru
- Siaran Akhbar UCLA: Melihat berganda dapat membantu menyelesaikan perselisihan mengenai seberapa cepat alam semesta berkembang
- H0LiCOW
- Entri Wikipedia: Undang-undang Hubble
