Letupan supernova dan turun naik ruang-waktu yang dihasilkan oleh penggabungan dua bintang neutron telah membantu para saintis untuk mengukur kadar pengembangan alam semesta secara tepat. Pengukuran masa depan seperti ini akan membantu menyelesaikan paradoks utama kosmologi, kata para saintis dalam jurnal Nature Astronomy.
Kembali pada tahun 1929, ahli astronomi terkenal Edwin Hubble membuktikan bahawa Alam Semesta kita tidak berhenti, tetapi secara beransur-ansur berkembang. Pada akhir abad yang lalu, ahli astrofizik mendapati, memerhatikan supernova tipe I, bahawa ia berkembang tidak dengan kelajuan tetap, tetapi dengan percepatan. Sebab untuk ini hari ini dianggap sebagai "tenaga gelap" - bahan misteri yang membuat peregangan ruang-waktu lebih cepat dan cepat.
Pada bulan Jun 2016, pemenang Nobel Adam Riess dan rakan-rakannya, yang menemui fenomena ini, mengira kadar pengembangan alam semesta yang tepat hari ini menggunakan bintang Cepheid yang berubah-ubah di Bima Sakti dan galaksi yang berdekatan, jarak yang dapat dikira dengan ketepatan ultra tinggi.
Penyempurnaan ini memberikan hasil yang sangat tidak dijangka - ternyata dua galaksi, dipisahkan dengan jarak sekitar 3 juta tahun cahaya, berselerak dengan kecepatan sekitar 73 kilometer sesaat. Tahun ini, mereka menerbitkan hasil pemerhatian yang dikemas kini, di mana nilai ini menjadi lebih tinggi - 74 kilometer sesaat.
Pengukuran baru oleh Riesz dan rakan-rakannya ternyata hampir 10% lebih tinggi daripada data yang diperoleh menggunakan teleskop yang mengorbit WMAP dan Planck - 69 kilometer sesaat, dan ia tidak dapat dijelaskan menggunakan idea semasa kami mengenai sifat tenaga gelap dan mekanisme kelahiran Alam Semesta.
Perbezaan ini telah menyebabkan ahli kosmologi memikirkan dua cara yang mungkin untuk menjelaskan anomali ini. Di satu pihak, sangat mungkin bahawa pengukuran oleh Planck atau Riesz dan rakan-rakannya adalah salah atau tidak lengkap. Sebaliknya, dapat diterima bahawa zat "gelap" ketiga, yang berbeza dari bahan gelap dan tenaga, dapat wujud di Alam Semesta awal, dan juga yang terakhir dapat menjadi tidak stabil dan secara beransur-ansur membusuk.
Kenta Hotokezaka dari Princeton University (USA) dan rakan-rakannya menjadikan masalah ini menjadi lebih akut dan kontroversial dengan membuat pengukuran kadar pengembangan Alam Semesta yang pertama yang tepat dengan menggunakan observatori graviti LIGO dan sejumlah teleskop optik "konvensional".
Pengukuran pertama seperti ini, seperti yang diperhatikan oleh ahli astrofizik, saintis dilakukan pada akhir tahun 2017, ketika LIGO mencatatkan letupan yang dihasilkan oleh penggabungan dua bintang neutron, dan beratus-ratus teleskop darat dan angkasa dapat melokalisasikan sumbernya di galaksi NGC 4993 di buruj Hydra.
Video promosi:
Pengukuran LIGO pertama hampir dengan data yang diperoleh oleh pasukan Riesz, yang mana banyak saintis menganggap bukti lebih lanjut bahawa kadar pengembangan alam semesta dapat berubah dengan ketara. Hotokezaka dan rakan-rakannya mendapati bahawa ini tidak semestinya berlaku dengan mengesan bukan sahaja gelombang graviti, tetapi juga kilatan cahaya dan pelepasan bahan yang dihasilkan oleh bencana ini.
Dalam pemerhatian ini, para saintis dibantu oleh fakta bahawa aliran plasma pijar, jet dalam bahasa ahli fizik, diarahkan tidak langsung ke Bumi, tetapi agak jauh darinya. Berkat ini, para pemerhati di planet kita nampaknya bergerak sekitar empat kali lebih cepat daripada kelajuan cahaya, "melanggar" teori relativiti, seperti sinar matahari atau bayangan.
Sifat pelepasan ini, ditambah dengan pengukuran "ketebalan" jet pada titik permulaannya, memungkinkan untuk menentukan arah yang diarahkan dengan tepat dengan Bumi dan mengukur kelajuannya. Semua data ini, pada gilirannya, membolehkan kita menentukan jarak ke sumber gelombang graviti dan mengira dengan lebih tepat berapa banyak "regangan" mereka semasa perjalanan dari galaksi NGC 4993 ke Bumi.
Penyempurnaan seperti itu, seperti yang dinyatakan oleh Hotokezaka, mengejutkan - nilai pemalar Hubble semakin dekat bukan dengan pengukuran Riesz dan rakan-rakannya, tetapi hasil Planck dan teleskop lain yang memerhatikan gema gelombang mikro dari Big Bang.
Di satu pihak, ini benar-benar bermaksud bahawa pemenang Nobel dan rakan-rakannya keliru, tetapi di sisi lain, ketepatan pengukuran "graviti" masih jauh lebih rendah - kira-kira 7% daripada mereka dan peserta lain pertikaian sejagat ini (kurang dari 2%). Hasil terkini, saintis menekankan, sesuai dengan kedua teori, tetapi keadaan akan berubah dalam masa terdekat.
Menurut anggaran terkini pasukan ilmiah LIGO dan ViRGO "sepupu" Itali, kedua-dua pemerhati graviti harus menemui sekitar sepuluh peristiwa seperti itu dalam setahun. Oleh itu, dalam 2-3 tahun ke depan, kita dapat berharap bahawa pengamatan penggabungan bintang-bintang neutron akan membantu kita untuk mengetahui dengan jelas apakah ada "fizik baru" dalam pengembangan Alam Semesta atau tidak, penulis artikel menyimpulkan.
