Pengamatan baru dilakukan oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) semakin mengukuhkan salah satu pengamatan teraneh dalam seluruh ilmu fisika: bahwa alam semesta mengembang dengan kecepatan berbeda-beda di berbagai tahap kehidupannya.
Teka-teki tersebut, yang dikenal sebagai strain Hubble, telah memicu perdebatan di kalangan astronom yang dapat mengganggu atau bahkan membalikkan bidang ini sepenuhnya.
Pada tahun 2019, pengukuran Teleskop luar angkasa Hubble menegaskan bahwa masalahnya adalah nyata. Kemudian pada tahun 2023 dan 2024 dilakukan pengukuran JWST yang lebih tepat lagi tampaknya mengkonfirmasi perbedaan tersebut.
Kini, pengukuran baru telah menggunakan sampel terbesar data JWST yang dikumpulkan selama dua tahun pertama di luar angkasa untuk lebih memperkuat permasalahan tersebut. Fisika baru yang dapat menjawab misteri tersebut masih belum jelas, namun seperti yang dijelaskan para peneliti dalam sebuah artikel yang diterbitkan pada 9 Desember di jurnal tersebut. Majalah AstrofisikaKetegangan tidak mengarah ke mana pun.
“Semakin banyak kita bekerja, semakin jelas bahwa penyebabnya adalah sesuatu yang jauh lebih menarik daripada cacat pada teleskop. Sebaliknya, hal itu tampaknya merupakan fitur alam semesta,” kata penulis utama studi tersebut dan peraih Nobel. Adam Riesskata LiveScience, seorang profesor fisika dan astronomi di Universitas Johns Hopkins. “[The] Ada banyak langkah selanjutnya. “Dibutuhkan lebih banyak data di banyak bidang dan ide-ide baru.”
Ada dua metode standar untuk menghitung konstanta Hubble, yaitu nilai yang mengukur laju ekspansi alam semesta. Yang pertama diambil dengan mengukur fluktuasi kecil pada latar belakang gelombang mikro kosmik: sebuah potret kuno dari cahaya pertama alam semesta yang dihasilkan hanya 380.000 tahun setelah ledakan besar.
Setelah memetakan desisan gelombang mikro ini menggunakan Badan Antariksa Eropa Planck, ahli kosmologi menyimpulkan konstanta Hubble sekitar 46.200 mph per juta tahun cahaya, atau sekitar 67 kilometer per detik per megaparsec (km/s/Mpc). Ini, bersama-sama Pengukuran lain dari alam semesta awal.selaras dengan prediksi teoretis.
Metode kedua beroperasi pada jarak yang lebih dekat dan di kemudian hari kehidupan alam semesta menggunakan bintang-bintang yang disebut berdenyut Variabel Cepheid. Bintang Cepheid perlahan-lahan mati, lapisan luar gas heliumnya tumbuh dan menyusut saat menyerap dan melepaskan radiasi bintang, menyebabkannya berkedip secara berkala seperti lampu sinyal di kejauhan.
Saat Cepheid menjadi lebih terang, denyutnya menjadi lebih lambat, sehingga para astronom dapat mengukur kecerahan intrinsik bintang-bintang tersebut. Dengan membandingkan kecerahan ini dengan kecerahan yang diamati, para astronom dapat merantai Cepheids pada “tangga jarak kosmik” untuk melihat lebih dalam dan lebih dalam. di masa lalu alam semesta.
Dengan adanya tangga ini, dan setelah mengaitkan cahaya Cepheid ke ledakan supernova Tipe Ia, para astronom dapat menemukan angka pasti laju perluasan alam semesta berdasarkan bagaimana cahaya dari bintang-bintang yang berkelap-kelip dipantulkan atau dipantulkan. Konstanta Hubble yang dihasilkan metode ini adalah sekitar 73 km/s/Mpc: nilai yang jauh di luar rentang kesalahan pengukuran Planck.
Terkait: ‘Ini bisa jadi sangat dalam’: Bagaimana astronom Wendy Freedman mencoba memperbaiki alam semesta
Para astronom telah memberikan beberapa penjelasan mengenai penyebab perselisihan ini, dan beberapa telah berupaya mengungkap penyebabnya. kemungkinan kesalahan sistematik dalam hasil. Sementara itu, Riess dan timnya sedang membangun ketegangan semakin tepat dan studi yang lebih luas.
Studi baru ini merupakan satu lagi mata rantai dalam rantai ini. Analisis baru, yang mencakup sekitar sepertiga ukuran sampel studi Hubble tahun 2019, menggunakan JWST untuk mengukur jarak Cepheids dari sampel hingga 2%, yang merupakan peningkatan besar dibandingkan akurasi Hubble yang hanya 8-9%.
Membandingkan hasil ini dengan bintang pengukur jarak lainnya, seperti bintang kaya karbon dan raksasa merah terang, menghasilkan nilai 72,6 km/s/Mpc, sehingga hampir identik dengan pengukuran awal Hubble.
Tidak jelas apa sebenarnya yang menyebabkan ketidakcocokan yang aneh ini (“Saya harap saya tahu,” kata Riess kepada LiveScience). Namun spekulasi bermunculan di kalangan astronom.
Salah satu kemungkinannya adalah “ada sesuatu yang hilang dalam pemahaman kita tentang alam semesta awal, seperti komponen materi baru – alam semesta awal – energi gelap [the mysterious phenomenon driving cosmic expansion] — yang memberikan dorongan tak terduga pada alam semesta setelah big bang,” Marc Kamionkowskikosmolog di Universitas Johns Hopkins yang membantu menghitung konstanta Hubble dan tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan dalam sebuah pernyataan. “Dan ada gagasan lain, seperti sifat aneh materi gelap, partikel eksotik, perubahan massa elektron, atau medan magnet purba yang bisa berhasil. Para ahli teori punya izin untuk menjadi cukup kreatif.”
