Menerapkan sains komputer canggih kepada banyak data astronomi baru, para penyelidik dari Sloan Digital Sky Survey (SDSS) melaporkan hari ini pengesanan kuat pembesaran kosmik pada skala besar, ramalan Teori Relativiti Umum Einstein yang diterapkan pada pengedaran galaksi , bahan gelap, dan kuarsa jauh.
Penemuan ini, diterima untuk diterbitkan dalam The Astrophysical Journal, memperincikan penyimpangan halus yang dilalui cahaya ketika bergerak dari quasar yang jauh melalui jaring bahan gelap dan galaksi sebelum sampai ke pemerhati di Bumi.
Penemuan SDSS mengakhiri perselisihan berusia dua dekad antara pengukuran pembesaran sebelumnya dan ujian kosmologi lain mengenai hubungan antara galaksi, jirim gelap dan geometri keseluruhan alam semesta.
"Penyelewengan bentuk galaksi latar belakang akibat lensa graviti pertama kali diperhatikan lebih dari satu dekad yang lalu, tetapi tidak ada yang dapat dengan pasti mengesan bahagian pembesaran isyarat lensa", jelas penyelidik utama Ryan Scranton dari University of Pittsburgh.
Oleh kerana cahaya membuat perjalanan 10 miliar tahun dari quasar yang jauh, cahaya terpesong dan difokuskan oleh tarikan graviti dari bahan gelap dan galaksi, kesan yang dikenali sebagai lensa graviti. Para penyelidik SDSS secara pasti mengukur sedikit pencerahan, atau "pembesaran" quasar dan menghubungkan kesannya dengan ketumpatan galaksi dan bahan gelap di sepanjang jalan cahaya quasar. Pasukan SDSS telah mengesan pembesaran ini dalam kecerahan 200,000 quasar.
Walaupun lensa graviti adalah ramalan asas Relativiti Umum Einstein, penemuan kolaborasi SDSS menambah dimensi baru.
"Memerhatikan kesan pembesaran adalah pengesahan penting ramalan asas teori Einstein," jelas kolaborator SDSS Bob Nichol di University of Portsmouth (UK). "Ini juga memberi kita pemeriksaan konsistensi penting pada model standar yang dikembangkan untuk menjelaskan interaksi galaksi, kelompok galaksi dan materi gelap."
Ahli astronomi telah berusaha mengukur aspek lensa graviti ini selama dua dekad. Walau bagaimanapun, isyarat pembesaran adalah kesan yang sangat kecil - sekecil beberapa peratus peningkatan cahaya yang datang dari setiap quasar. Mengesan perubahan sekecil itu memerlukan sampel quasar yang sangat besar dengan ukuran kecerahan yang tepat.
"Walaupun banyak kumpulan telah melaporkan pengesanan pembesaran kosmik pada masa lalu, kumpulan data mereka tidak cukup besar atau cukup tepat untuk memungkinkan pengukuran yang pasti, dan hasilnya sukar didamaikan dengan kosmologi standard," tambah Brice Menard, seorang penyelidik di Institut Kajian Lanjutan di Princeton, NJ.
Terobosan ini dibuat awal tahun ini menggunakan sampel yang dikalibrasi dengan tepat iaitu 13 juta galaksi dan 200,000 quasar dari katalog SDSS. Data digital sepenuhnya yang tersedia dari SDSS menyelesaikan banyak masalah teknikal yang melanda usaha mengukur pembesaran sebelumnya. Namun, kunci pengukuran baru adalah pengembangan cara baru untuk mencari kuasar dalam data SDSS.
"Kami mengambil idea canggih dari dunia sains komputer dan statistik dan menerapkannya pada data kami," jelas Gordon Richards dari Princeton University.
Richards menjelaskan bahawa dengan menggunakan teknik statistik baru, saintis SDSS dapat mengekstrak sampel kuarsa 10 kali lebih besar daripada kaedah konvensional, memungkinkan ketepatan luar biasa yang diperlukan untuk mencari isyarat pembesaran. "Pengesanan yang jelas mengenai isyarat lensa tidak akan dapat dilakukan tanpa teknik ini," kata Richards.
Pemerhatian terkini mengenai taburan galaksi berskala besar, Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik dan supernova jauh telah mendorong para astronom untuk mengembangkan 'model standard' kosmologi. Dalam model ini, galaksi yang dapat dilihat hanya mewakili sebahagian kecil dari semua jisim alam semesta, selebihnya terbuat dari bahan gelap.
Tetapi untuk menyelaraskan pengukuran sebelumnya dari isyarat pembesaran kosmik dengan model ini diperlukan membuat andaian yang tidak masuk akal mengenai bagaimana galaksi diedarkan berbanding dengan benda gelap yang dominan. Ini menyebabkan beberapa orang menyimpulkan bahawa gambaran kosmologi asasnya tidak betul atau sekurang-kurangnya tidak konsisten. Walau bagaimanapun, hasil SDSS yang lebih tepat menunjukkan bahawa set data sebelumnya kemungkinan tidak sesuai dengan cabaran pengukuran.
"Dengan data berkualiti dari SDSS dan kaedah memilih quasar kami yang jauh lebih baik, kami telah meletakkan masalah ini," kata Scranton. "Pengukuran kami sesuai dengan sisa dari apa yang diberitahu oleh alam semesta kepada kami dan perselisihan yang tidak menyenangkan itu diselesaikan."
"Sekarang setelah kami menunjukkan bahawa kami dapat membuat pengukuran pembesaran kosmik yang dapat dipercayai, langkah selanjutnya adalah menggunakannya sebagai alat untuk mempelajari interaksi antara galaksi, benda gelap, dan cahaya dengan lebih terperinci," kata Andrew Connolly Universiti Pittsburgh.
Sumber Asal: Siaran Berita SDSS
