Kredit gambar: Chandra
Tenaga gelap. Adakah ia ada, dan apa khasiatnya? Dengan menggunakan gambar kelompok galaksi dari Observatorium X-ray Chandra NASA, para astronom telah menggunakan kaedah baru yang kuat untuk mengesan dan menyelidik tenaga gelap. Hasilnya memberikan petunjuk menarik mengenai sifat tenaga gelap dan nasib Alam Semesta. Pusat Marshall menguruskan program Chandra.
Foto: Gambar komposit kluster galaksi Abell 2029 (Optical: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; X-ray: NASA / CXC / IoA / S.Allen et al.)
Ahli astronomi telah mengesan dan menyiasat tenaga gelap dengan menggunakan kaedah baru yang kuat yang menggunakan gambar kelompok galaksi yang dibuat oleh Observatorium Chandra X-ray NASA. Hasilnya menelusuri peralihan pengembangan Alam Semesta dari fasa melambat ke tahap percepatan beberapa miliar tahun yang lalu, dan memberikan petunjuk menarik tentang sifat tenaga gelap dan nasib Alam Semesta.
"Tenaga gelap mungkin merupakan misteri terbesar dalam fizik," kata Steve Allen dari Institut Astronomi (IoA) di University of Cambridge di England, dan pemimpin kajian. "Oleh itu, sangat penting untuk membuat ujian bebas mengenai keberadaan dan sifatnya."
Allen dan rakan-rakannya menggunakan Chandra untuk mempelajari 26 kelompok galaksi pada jarak yang sepadan dengan masa perjalanan cahaya antara satu hingga lapan bilion tahun. Data ini merangkumi masa ketika Alam Semesta melambatkan dari pengembangan asalnya, sebelum mempercepat lagi kerana kesan tenaga gelap yang menjijikkan.
"Kami melihat secara langsung bahawa pengembangan Alam Semesta semakin cepat dengan mengukur jarak ke kelompok galaksi ini," kata Andy Fabian juga dari IoA, pengarang bersama dalam kajian ini. Hasil Chandra yang baru menunjukkan bahawa ketumpatan tenaga gelap tidak berubah dengan cepat dengan masa dan bahkan mungkin tetap, selaras dengan konsep "pemalar kosmologi" yang pertama kali diperkenalkan oleh Albert Einstein. Sekiranya demikian, Alam Semesta diharapkan terus berkembang selamanya, sehingga dalam berbilion tahun hanya sebagian kecil dari galaksi yang diketahui akan dapat dilihat.
Sekiranya ketumpatan tenaga gelap tetap, nasib yang lebih dramatik untuk Alam Semesta akan dielakkan. Ini termasuk "Big Rip," di mana tenaga gelap meningkat sehingga galaksi, bintang, planet dan akhirnya atom akhirnya terkoyak. "Big Crunch," di mana Alam Semesta akhirnya runtuh, juga akan dikesampingkan.
Pemeriksaan tenaga gelap Chandra bergantung pada kemampuan unik pemerhatian sinar-X untuk mengesan dan mengkaji gas panas dalam gugus galaksi. Dari data ini, nisbah jisim gas panas dan jisim bahan gelap dalam gugus dapat ditentukan. Nilai pecahan gas yang diperhatikan bergantung pada jarak yang diasumsikan ke gugus, yang seterusnya bergantung pada kelengkungan ruang dan jumlah tenaga gelap di alam semesta.
Oleh kerana gugus galaksi begitu besar, mereka dianggap mewakili sampel kandungan materi yang adil di alam semesta. Sekiranya demikian, jumlah gas panas dan bahan gelap relatif sama untuk setiap kelompok. Dengan menggunakan andaian ini, Allen dan rakannya menyesuaikan skala jarak untuk menentukan yang paling sesuai dengan data. Jarak-jarak ini menunjukkan bahawa pengembangan Alam Semesta mula-mula merosot dan kemudian mulai mempercepat sekitar enam bilion tahun yang lalu.
Pemerhatian Chandra setuju dengan hasil supernova termasuk hasil dari Hubble Space Telescope (HST), yang pertama kali menunjukkan kesan tenaga gelap terhadap percepatan Alam Semesta. Hasil Chandra benar-benar bebas dari teknik supernova - baik dalam panjang gelombang dan objek yang diperhatikan. Pengesahan bebas seperti itu adalah asas sains. Dalam kes ini, ia membantu menghilangkan keraguan yang tersisa bahawa teknik supernova itu cacat.
"Kaedah Chandra kami tidak ada kaitan dengan teknik lain, jadi mereka pasti tidak membandingkan nota, begitu juga," kata Robert Schmidt dari University of Potsdam di Jerman, seorang lagi penulis kajian ini.
Had yang lebih baik untuk jumlah tenaga gelap dan bagaimana ia berbeza-beza dengan masa diperoleh dengan menggabungkan hasil sinar-X dengan data dari NASA's Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), yang menggunakan pemerhatian terhadap sinaran latar gelombang mikro kosmik untuk mencari bukti untuk tenaga gelap di Alam Semesta yang sangat awal. Dengan menggunakan data gabungan, Allen dan rakan-rakannya mendapati bahawa tenaga gelap merangkumi sekitar 75% alam semesta, bahan gelap sekitar 21%, dan bahan kelihatan sekitar 4%.
Allen dan rakannya menekankan bahawa ketidakpastian dalam pengukuran sedemikian rupa sehingga data selaras dengan tenaga gelap yang mempunyai nilai tetap. Data Chandra yang ada sekarang, bagaimanapun, memungkinkan kemungkinan bahawa ketumpatan tenaga gelap semakin bertambah seiring berjalannya waktu. Kajian yang lebih terperinci dengan Chandra, HST, WMAP dan dengan misi masa depan Constellation-X harus memberikan kekangan yang lebih tepat mengenai tenaga gelap.
"Sehingga kita lebih memahami percepatan kosmik dan sifat tenaga gelap, kita tidak boleh berharap dapat memahami nasib Alam Semesta," kata pengulas bebas Michael Turner, dari University of Chicago.
Pasukan yang menjalankan penyelidikan itu juga termasuk Harald Ebeling dari University of Hawaii dan mendiang Leon van Speybroeck dari Pusat Astrofizik Harvard-Smithsonian. Hasil ini akan muncul dalam edisi Pemberitahuan Bulanan Persatuan Astronomi Diraja yang akan datang.
Pusat Penerbangan Angkasa Marshall NASA, Huntsville, Ala., Menguruskan program Chandra untuk Pejabat Sains Angkasa NASA, Washington. Northrop Grumman dari Pantai Redondo, Calif., Sebelumnya TRW, Inc., adalah kontraktor pembangunan utama untuk balai cerap. Observatorium Astrofizik Smithsonian mengendalikan operasi sains dan penerbangan dari Chandra X-ray Center di Cambridge, Mass.
Maklumat dan gambar tambahan boleh didapati di:
http://chandra.harvard.edu/
dan
http://chandra.nasa.gov/
Sumber Asal: Siaran Berita NASA
