Bagaimana misteri terbesar alam semesta mengadu para ilmuwan dari seluruh dunia.
Kosmolog dihadapkan pada masalah ilmiah yang serius, yang menunjukkan ketidaksempurnaan pengetahuan manusia tentang Alam Semesta. Kompleksitas ini menyangkut hal yang tampaknya sepele seperti laju ekspansi alam semesta. Faktanya adalah bahwa metode yang berbeda menunjukkan arti yang berbeda - dan sejauh ini tidak ada yang dapat menjelaskan perbedaan yang aneh tersebut.
Misteri Kosmik
Saat ini, model kosmologis standar "Lambda-CDM" (ΛCDM) paling akurat menggambarkan evolusi dan struktur alam semesta. Menurut model ini, alam semesta memiliki konstanta kosmologis positif bukan nol (suku lambda) yang menyebabkan percepatan ekspansi. Selain itu, ΛCDM menjelaskan struktur CMB yang diamati (latar belakang gelombang mikro kosmik), distribusi galaksi di Alam Semesta, kelimpahan hidrogen dan atom cahaya lainnya, serta laju ekspansi vakum. Namun, perbedaan yang serius dalam tingkat ekspansi mungkin menunjukkan perlunya perubahan radikal dalam model.
Fisikawan teoretis Vivian Poulin dari Pusat Penelitian Ilmiah Nasional Prancis dan Laboratorium untuk Alam Semesta dan Partikel di Montpellier berpendapat bahwa ini berarti sebagai berikut: sesuatu yang penting telah terjadi di alam semesta muda yang belum kita ketahui. Mungkin ini adalah fenomena yang terkait dengan jenis energi gelap yang tidak diketahui atau jenis partikel subatom baru. Jika model memperhitungkannya, perbedaan tersebut akan hilang.
Di ambang krisis
Video promosi:
Salah satu cara untuk menentukan laju perluasan alam semesta adalah dengan mempelajari latar belakang gelombang mikro - radiasi relik, yang muncul 380 ribu tahun setelah Big Bang. ΛCDM dapat digunakan untuk menurunkan konstanta Hubble dengan mengukur fluktuasi besar dalam CMB. Ternyata sama dengan 67,4 kilometer per detik untuk setiap megaparsec, atau sekitar tiga juta tahun cahaya (dengan kecepatan seperti itu, benda-benda yang jauh pada jarak yang sesuai saling menyimpang). Dalam kasus ini, kesalahan hanya 0,5 kilometer per detik per megaparsec.
Jika kita mendapatkan nilai yang sama dengan menggunakan metode yang berbeda, maka ini akan mengkonfirmasi validitas model kosmologi standar. Ilmuwan mengukur kecerahan lilin standar - benda yang selalu diketahui luminositasnya. Objek semacam itu, misalnya, supernova tipe Ia - katai putih yang tidak dapat lagi menyerap materi dari bintang pendamping besar dan meledak. Dengan kecerahan nyata dari lilin standar, Anda dapat menentukan jaraknya. Secara paralel, Anda dapat mengukur pergeseran merah supernova, yaitu pergeseran panjang gelombang cahaya ke wilayah spektrum merah. Semakin besar pergeseran merah, semakin besar kecepatan perpindahan objek dari pengamat.
Dengan demikian, menjadi mungkin untuk menentukan laju ekspansi Semesta, yang dalam hal ini ternyata sama dengan 74 kilometer per detik untuk setiap megaparsec. Ini tidak cocok dengan nilai yang diperoleh dari ΛCDM. Namun, kesalahan pengukuran tidak mungkin dapat menjelaskan perbedaan tersebut.
Menurut David Gross dari Kavli Institute for Theoretical Physics di University of California, Santa Barbara, dalam fisika partikel, ketidaksesuaian seperti itu tidak akan disebut masalah, tetapi krisis. Namun, sejumlah ilmuwan tidak setuju dengan penilaian ini. Situasi ini diperumit dengan metode lain, yang juga didasarkan pada studi tentang alam semesta awal, yaitu osilasi akustik baryonic - osilasi dalam kepadatan materi tampak yang mengisi alam semesta awal. Getaran ini disebabkan oleh gelombang akustik plasma dan selalu dalam dimensi yang diketahui, membuatnya terlihat seperti lilin standar. Dikombinasikan dengan pengukuran lain, mereka memberikan konstanta Hubble yang konsisten dengan ΛCDM.
Model baru
Ada kemungkinan para ilmuwan melakukan kesalahan dengan menggunakan supernova Tipe Ia. Untuk menentukan jarak ke objek yang jauh, Anda perlu membangun tangga jarak.
Langkah pertama dari tangga ini adalah Cepheid - bintang variabel dengan hubungan periode-luminositas yang tepat. Dengan menggunakan Cepheid, Anda dapat menentukan jarak ke supernova tipe Ia terdekat. Dalam salah satu penelitian, alih-alih Cepheid, raksasa merah digunakan, yang pada tahap kehidupan tertentu mencapai kecerahan maksimumnya - itu sama untuk semua raksasa merah.
Hasilnya, konstanta Hubble ternyata sama dengan 69,8 kilometer per detik per megaparsec. Tidak ada krisis, kata Wendy Freedman dari University of Chicago, salah satu penulis makalah.
Namun pernyataan ini juga dipertanyakan. Kolaborasi H0LiCOW mengukur konstanta Hubble menggunakan lensa gravitasi, efek yang terjadi ketika benda besar membelokkan sinar dari objek yang jauh di belakangnya. Yang terakhir bisa jadi quasar - inti galaksi aktif yang diberi makan oleh lubang hitam supermasif. Karena lensa gravitasi, beberapa gambar dari satu quasar dapat muncul sekaligus. Dengan mengukur kedipan gambar-gambar ini, para ilmuwan telah memperoleh konstanta Hubble yang diperbarui sebesar 73,3 kilometer per detik per megaparsec. Pada saat yang sama, para ilmuwan hingga yang terakhir tidak mengetahui kemungkinan hasil, yang mengecualikan kemungkinan penipuan.
Hasil pengukuran konstanta Hubble dari maser alami yang terbentuk saat gas berputar mengelilingi lubang hitam adalah 74 kilometer per detik per megaparsec. Metode lain memberikan 76,5 dan 73,6 kilometer per detik per megaparsec. Masalah juga muncul dalam pengukuran distribusi materi di alam semesta, karena lensa gravitasi memberikan nilai yang berbeda dibandingkan dengan pengukuran gelombang mikro latar.
Jika ternyata perbedaan tersebut bukan karena kesalahan pengukuran, maka diperlukan teori baru untuk menjelaskan semua data yang tersedia saat ini. Salah satu solusi yang mungkin adalah mengubah jumlah energi gelap yang menyebabkan alam semesta mengembang dengan cepat. Meskipun sebagian besar ilmuwan mendukung melakukan tanpa memperbarui fisika, masalahnya tetap tidak terpecahkan.
PS
Tetapi tentang apa yang kita lihat * (dengan bantuan teleskop dan instrumen) cahaya bintang yang sudah lama padam tidak mungkin, tetapi mengapa?
Lagipula, cahaya sebuah bintang mendatangi kita tepat waktu - Anda bisa menghitung.. (menghitung) tidak persis, tapi kira-kira. Artinya, apa yang kita lihat di tempat bintang yang tampak terang, hari ini, mungkin hanya sebuah ruang kosong. Bintang sudah tidak ada lagi dan kami mengamati cahayanya.
Untuk memahami jarak universal, tonton materi video ini:
Anda duduk dan berpikir setelah menonton video ini, tapi siapakah KAMI, apakah KAMI?
Kami pikir
Kami percaya itu …
Kami mengerti
Ehh..
Penulis: Slavik Yablochny
