Terdapat misteri yang membingungkan berlaku di alam semesta. Pengukuran kadar pengembangan kosmik menggunakan kaedah yang berbeza terus menimbulkan keputusan tidak setuju. Keadaan ini telah dipanggil "krisis."
Masalahnya berpusat pada apa yang dikenali sebagai pemalar Hubble. Dinamakan sebagai ahli astronomi Amerika, Edwin Hubble, unit ini menggambarkan betapa pantas alam semesta berkembang pada jarak yang berbeza dari Bumi. Menggunakan data dari satelit Planck Agensi Angkasa Eropah (ESA), saintis menganggarkan kadar 46,200 mph per juta tahun cahaya (atau, menggunakan unit kosmologi, 67.4 kilometer / saat per megaparsec). Tetapi pengiraan menggunakan bintang berdenyut yang dipanggil Cepheids mencadangkan ia adalah 50,400 mph per juta tahun cahaya (73.4 km / s / Mpc).
Sekiranya nombor pertama adalah betul, ini bermakna saintis telah mengukur jarak ke objek jauh di alam semesta yang salah selama beberapa dekad. Tetapi jika yang kedua adalah betul, maka penyelidik mungkin harus menerima kewujudan eksotik, fizik baru. Para astronom, difahami, cukup bekerja mengenai perbezaan ini.
Apakah yang dimaksudkan oleh orang awam tentang keadaan ini? Dan betapa pentingnya perbezaan ini, yang mana orang luar kelihatan kecil? Untuk mendapatkan bahagian bawah pertembungan, Live Science memanggil Barry Madore, seorang ahli astronomi di University of Chicago dan ahli salah satu pasukan yang menjalankan pengukuran berterusan Hubble.
Masalahnya bermula dengan Edwin Hubble sendiri. Kembali pada tahun 1929, dia menyedari bahawa galaksi yang lebih jauh bergerak jauh dari Bumi lebih cepat daripada rakan-rakan mereka yang lebih dekat. Beliau mendapati hubungan linear antara jarak objek adalah dari planet kita dan kelajuan di mana ia telah surut.
"Ini bermakna sesuatu yang menyeramkan berlaku," kata Madore kepada Sains Live. "Kenapa kita menjadi pusat alam semesta? Jawapannya, yang tidak intuitif, adalah tidak bergerak, semakin banyak ruang yang diciptakan antara semuanya."
Hubble menyedari bahawa alam semesta telah berkembang, dan ia seolah-olah berbuat demikian pada kadar malar - oleh itu, pemalar Hubble. Dia mengukur nilai kira-kira 342,000 batu sejam per juta tahun cahaya (501 km / s / Mpc) - hampir 10 kali lebih besar daripada yang diukur saat ini. Selama bertahun-tahun, penyelidik telah menilai kadar tersebut.
Perkara-perkara yang diperolehi pada akhir 1990-an, apabila dua pasukan ahli astronomi menyedari bahawa supernova jauh jauh redup, dan oleh itu lebih jauh dari yang dijangkakan, kata Madore. Ini menunjukkan bahawa bukan sahaja alam semesta berkembang, tetapi ia juga mempercepatkan perkembangannya. Ahli astronomi menamakan penyebab fenomena misteri ini tenaga gelap.
Setelah menerima bahawa alam semesta telah melakukan sesuatu yang pelik, para ahli kosmologi beralih kepada tugas yang seterusnya: mengukur percepatan secepat mungkin. Dengan melakukan ini, mereka berharap dapat menjejaki sejarah dan evolusi kosmos dari awal hingga akhir.
Madore menyamakan tugas ini untuk berjalan di litar lumba dan mendapatkan sekilas kuda yang berjalan di sekitar padang. Dari sekadar sedikit maklumat, bolehkah seseorang menyimpulkan di mana semua kuda bermula dan yang manakah akan menang?
Persoalan semacam itu mungkin terdengar mustahil untuk dijawab, tetapi itu tidak menghentikan saintis daripada mencuba. Selama 10 tahun yang lalu, satelit Planck telah mengukur latar belakang mikrob kosmik, gema jauh dari Big Bang, yang memberikan gambaran tentang alam semesta bayi 13 bilion tahun yang lalu. Dengan menggunakan data pemerhatian, ahli kosmologi dapat menentukan nombor untuk pemalar Hubble dengan tahap ketidakpastian yang sangat kecil.
"Ia cantik," kata Madore. Tetapi, "ia bertentangan dengan apa yang telah dilakukan oleh orang-orang selama 30 tahun yang lalu," kata Madore.
Selama tiga dekad ini, ahli astronomi juga telah menggunakan teleskop untuk melihat Cepheid jauh dan menghitung pemalar Hubble. Bintang-bintang ini berkedip pada kadar yang tetap bergantung kepada kecerahan mereka, jadi para penyelidik dapat mengetahui betapa cerahnya Cepheid berdasarkan denyutannya. Dengan melihat betapa buruknya bintang-bintang itu, para astronom dapat menghitung jarak kepada mereka. Tetapi anggaran pemalar Hubble menggunakan Cepheid tidak sepadan dengan yang dari Planck.
Perbezaan mungkin kelihatan agak kecil, tetapi setiap titik data agak tepat dan tidak ada pertindihan antara ketidakpastian mereka. Pihak yang berbeza telah menunjuk jari satu sama lain, mengatakan bahawa pihak lawan mereka termasuk kesilapan yang membuang keputusan mereka, kata Madore.
Tetapi, katanya, setiap keputusan juga bergantung pada banyak andaian. Kembali ke analogi kuda-kuda, Madore menyamakannya untuk cuba memikirkan pemenang sambil menyimpulkan kuda mana yang akan menjadi letih pertama, yang akan mendapat letupan tenaga tiba-tiba di akhir, yang akan tergelincir sedikit di basah patch rumput dari hujan semalam dan banyak lagi pembolehubah sukar untuk menentukan.
Sekiranya pasukan Cepheids adalah salah, itu bermakna para astronom telah mengukur jarak di alam semesta dengan tidak sengaja sepanjang masa ini, kata Madore. Tetapi jika Planck salah, maka fizik baru dan eksotik perlu diperkenalkan kepada model kosmologi 'alam semesta,' tambahnya. Model-model ini termasuk pendaratan berlainan, seperti bilangan jenis zarah subatom yang dikenali sebagai neutrinos yang wujud, dan ia digunakan untuk mentafsir data satelit mengenai latar gelombang mikro kosmik. Untuk mendamaikan nilai Planck untuk pemalar Hubble dengan model yang sedia ada, sesetengah pelicinan perlu ditapis, kata Madore, tetapi kebanyakan ahli fizik tidak begitu bersedia melakukannya.
Berharap untuk memberikan satu lagi titik data yang boleh menjadi perantara antara kedua belah pihak, Madore dan rakan-rakannya baru-baru ini melihat cahaya bintang gergasi merah. Objek ini mencapai kecerahan puncak yang sama pada akhir hayat mereka, yang bermaksud, seperti dengan Cepheid, para astronom dapat melihat betapa malapnya mereka muncul dari Bumi untuk mendapatkan anggaran yang baik dari jarak mereka dan oleh karenanya, mengira pemalar Hubble.
Hasilnya, yang dikeluarkan pada bulan Julai, memberikan sejumlah tepat antara dua ukuran sebelumnya: 47,300 mph per juta tahun cahaya (69.8 km / s / Mpc). Dan ketidakpastian yang terkandung cukup tumpang tindih untuk berpotensi bersetuju dengan keputusan Planck.
Tetapi para penyelidik tidak meminum corks champagne mereka, kata Madore. "Kami mahu membuat pemutus seri," katanya. "Tetapi ia tidak mengatakan sebelah ini atau sebelah itu betul. Ia berkata terdapat lebih banyak slop daripada semua yang difikirkan sebelum ini."
Pasukan lain telah ditimbang. Kumpulan yang dipanggil H0 Lens di Wellspring COSMOGRAIL (H0LICOW) melihat benda-benda cerah jauh di alam semesta awal yang disebut kuarsa yang cahayanya telah digali secara graviti oleh objek besar di antara kita dan mereka. Dengan mempelajari quasars ini, kumpulan baru-baru ini datang dengan anggaran lebih dekat kepada pihak astronomi. Maklumat dari Observatori Gelombang Gravitational-Wave Interferometer (LIGO), yang melihat gelombang graviti daripada menembusi bintang neutron, dapat memberikan titik data bebas yang lain. Tetapi pengiraan sedemikian masih dalam peringkat awal mereka, kata Madore, dan masih belum mencapai kematangan penuh.
Bagi pihaknya, Madore berkata beliau berpendapat bahawa bilangan pertengahan antara Planck dan nilai-nilai astronom akhirnya akan menang, walaupun dia tidak akan terlalu bertaruh pada kemungkinan itu pada masa ini. Tetapi sehingga beberapa kesimpulan ditemui, dia ingin melihat sikap para penyelidik berkurang sedikit.
"Banyak bau busuk telah diletakkan di atasnya oleh orang-orang yang mendesak mereka betul," katanya. "Ia cukup penting bahawa ia perlu diselesaikan, tetapi ia akan mengambil masa."
