Jika dilihat pada ketepatan, setiap orang berusaha mencapai seratus persen, tetapi mengukur jarak kosmik sedikit lebih banyak peluang. Beberapa hari yang lalu, para penyelidik dari Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) mengumumkan kepada dunia bahawa mereka dapat mengukur jarak ke galaksi yang terletak lebih dari enam bilion tahun cahaya ke tahap keyakinan hanya satu peratus. Sekiranya pengumuman ini nampaknya tidak menggembirakan, maka fikirkan apakah maksudnya untuk kajian lain. Pengukuran baru ini memberikan parameter kepada sifat-sifat "tenaga gelap" di mana-mana - sumber pengembangan universal.
"Tidak banyak perkara dalam kehidupan seharian yang kita ketahui dengan ketepatan satu persen," kata David Schlegel, seorang ahli fizik di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley (LBNL) dan penyiasat utama BOSS. "Sekarang saya tahu ukuran alam semesta lebih baik daripada saya mengetahui ukuran rumah saya."
Penemuan pasukan penyelidik disampaikan pada pertemuan Persatuan Astronomi Amerika oleh ahli astronomi Universiti Harvard, Daniel Eisenstein, pengarah Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), organisasi seluruh dunia yang merangkumi BOSS. Mereka terperinci dalam serangkaian artikel yang diserahkan kepada jurnal oleh kolaborasi BOSS bulan lalu, semuanya kini tersedia sebagai prapetak dalam talian.
"Menentukan jarak adalah cabaran mendasar astronomi," kata Eisenstein. "Anda melihat sesuatu di langit - sejauh mana itu? Sebaik sahaja anda mengetahui sejauh mana jaraknya, belajar perkara lain secara tiba-tiba menjadi lebih mudah. "
Ketika mengukur jarak di ruang angkasa, para astronom telah menggunakan banyak kaedah. Untuk mengukur jarak ke planet telah dicapai dengan menggunakan radar, tetapi ia mempunyai kekangan dan melangkah lebih jauh ke angkasa bermaksud kaedah yang kurang langsung. Walaupun terbukti sangat tepat, masih ada faktor ketidakpastian - faktor yang dinyatakan sebagai peratusan. Sebagai contoh, jika anda mengukur jarak dari objek sejauh 200 batu ke dalam nilai sebenar 2 batu, maka anda telah mengukur dengan ketepatan 1%. Secara kosmetik, hanya beberapa ratus bintang dan segelintir gugus bintang sebenarnya cukup dekat sehingga jaraknya dapat diramalkan dengan tepat. Mereka tinggal di Bima Sakti dan hanya beberapa ribu tahun cahaya. BOSS membawanya secara melampau… pengukurannya melampaui batas galaksi kita, lebih dari satu juta kali lebih jauh, dan memetakan Alam Semesta dengan ketepatan yang tiada tandingannya.
Terima kasih kepada pengukuran jarak baru yang sangat tepat ini, ahli astronomi BOSS membuat kemajuan dalam bidang tenaga gelap. "Kami belum memahami apa itu tenaga gelap," jelas Eisenstein, "tetapi kami dapat mengukur sifatnya. Kemudian, kita membandingkan nilai-nilai itu dengan apa yang kita harapkan, memandangkan pemahaman kita tentang alam semesta sekarang. Lebih baik pengukuran kita, semakin banyak kita dapat belajar. "
Bagaimana ia dilakukan? Untuk mencapai pengukuran satu persen pada enam miliar tahun cahaya tidak semudah mengukur objek sistem suria, atau bahkan yang terdapat di dalam galaksi kita. Di situlah BOSS dimainkan. Ini adalah yang terbesar dari empat projek yang membentuk Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), dan dibangun untuk memanfaatkan teknik ini: mengukur apa yang disebut "ayunan akustik baryon" (BAO), riak berkala yang halus di pengedaran galaksi di kosmos. Riak ini adalah tanda gelombang tekanan yang pernah melayari Alam Semesta awal pada saat keadaan sangat panas dan padat sehingga foton bergerak bersama baryon - benda yang mewujudkan inti atom. Oleh kerana ukuran riak diketahui, ukuran itu sekarang dapat diukur dengan memetakan galaksi.
"Dengan ukuran galaksi ini, alam memberi kita penguasa yang indah," kata Ashley Ross, seorang astronom dari University of Portsmouth. "Penguasa kebiasaannya panjang setengah miliar tahun cahaya, jadi kita dapat menggunakannya untuk mengukur jarak dengan tepat, bahkan dari jarak yang sangat jauh.
Dengan menggunakan instrumen khasnya yang dapat membuat pengukuran terperinci dari seribu galaksi pada satu masa, BOSS menghadapi tantangan besar - memetakan lokasi lebih dari satu juta galaksi. "Pada malam yang cerah ketika semuanya berjalan dengan sempurna, kita dapat menambahkan lebih dari 8000 galaksi dan quasar ke peta," kata Kaike Pan, yang memimpin pasukan pemerhati di Teleskop 2.5 meter Sloan Foundation SDSS-III di Balai Cerap Apache Point di Mexico baru.
Walaupun pasukan penyelidik BOSS membentangkan peta galaksi awalnya dan memulakan pengukuran BAO setahun yang lalu, data baru ini meliputi wilayah dua kali lebih banyak dan memberikan pengukuran yang lebih tepat - termasuk pengukuran ke galaksi berdekatan. "Membuat pengukuran ini pada dua jarak yang berbeza memungkinkan kita untuk melihat bagaimana pengembangan alam semesta telah berubah dari masa ke masa, yang akan membantu kita memahami mengapa ia mempercepat," jelas ahli astronomi University of Portsmouth, Rita Tojeiro, yang bersama-sama mempengerusikan pengelompokan galaksi BOSS kumpulan kerja bersama dengan Jeremy Tinker dari New York University.
Juga melakukan kajian serupa adalah Mariana Vargas-Magana, seorang penyelidik pasca doktoral di Carnegie Mellon University. Untuk membolehkan ketepatan yang lebih banyak lagi, dia melihat kesan halus yang boleh mempengaruhi pengukuran BOSS. "Apabila anda berusaha mencapai satu peratus, anda harus paranoid terhadap semua perkara yang boleh berlaku sedikit salah," kata Vargas-Magana - misalnya, sedikit perbezaan bagaimana galaksi dikenal pasti dapat membuang keseluruhan pengukuran mereka pengedaran, sehingga bahagian langit yang berbeza harus diperiksa dengan teliti. "Untungnya," kata Vargas-Magana, "ada banyak orang yang berhati-hati dalam pasukan kami untuk memeriksa andaian kami. Pada masa mereka semua berpuas hati, kita pasti tidak akan kehilangan apa-apa. "
Sehingga kini, penemuan BOSS baru ini sepertinya selaras dengan apa yang kita anggap sebagai bentuk tenaga gelap - pemalar yang terdapat sepanjang sejarah Alam Semesta. Menurut siaran berita, "pemalar kosmologi" ini adalah satu dari enam nombor yang diperlukan untuk membuat model yang bertepatan dengan skala dan struktur Alam Semesta. Schlegel membandingkan model enam nombor ini dengan panel kaca, yang dipasang pada baut yang mewakili ukuran yang berbeza dari sejarah Alam Semesta. "BOSS sekarang memiliki salah satu baut yang paling ketat, dan kami hanya memberikannya setengah putaran," kata Schlegel. "Setiap kali anda meningkatkan ketegangan dan kaca tidak pecah, itu adalah kejayaan model."
Sumber Kisah Asal: Siaran Berita Sloan Digital Sky Survey III. Untuk bacaan selanjutnya: Siaran Berita Institut Max Planck.
