Energi gelap mungkin tidak konstan – bagaimana penemuan ini dapat mengubah sains
Fisikawan Rusia yang hebat dan pemenang Nobel Lev Landau Setelah mengatakan bahwa “ahli kosmologi sering kali salah, tetapi tidak pernah ragu”. Dalam mempelajari sejarah alam semesta itu sendiri, selalu ada kemungkinan bahwa kita telah salah, tetapi kita tidak pernah membiarkan ini menghalangi pertanyaan kita.
Beberapa hari yang lalu, a siaran pers baru mengumumkan temuan inovatif dari instrumen spektroskopi energi gelap (Desi), yang dipasang di teleskop Mayall di Arizona. Survei luas ini, yang berisi posisi 15 juta galaksi, merupakan pemetaan tiga dimensi terbesar dari alam semesta hingga saat ini. Untuk konteks, cahaya dari galaksi paling terpencil yang dicatat dalam katalog Desi dipancarkan 11 miliar tahun yang lalu, ketika alam semesta sekitar seperlima dari usia saat ini.
Desi peneliti mempelajari fitur dalam distribusi galaksi yang oleh para astronom disebut “Osilasi Akustik Baryon”. Dengan membandingkannya dengan pengamatan alam semesta dan supernova yang sangat awal, mereka telah mampu menyarankan bahwa energi gelap – kekuatan misterius yang mendorong ekspansi alam semesta kita – tidak konstan sepanjang sejarah alam semesta.
Pandangan optimis tentang situasinya adalah cepat atau lambat sifat materi gelap dan energi gelap akan ditemukan. Sekilas dari hasil Desi menawarkan setidaknya sepotong kecil harapan untuk mencapai ini.
Namun, itu mungkin tidak terjadi. Kami mungkin mencari dan tidak membuat kemajuan dalam memahami situasi. Jika itu terjadi, kita perlu memikirkan kembali tidak hanya penelitian kita, tetapi studi tentang kosmologi itu sendiri. Kita perlu menemukan model kosmologis yang sama sekali baru, yang berfungsi serta model kita saat ini, tetapi itu juga menjelaskan perbedaan ini. Tak perlu dikatakan, itu akan sangat sulit.
Bagi banyak orang yang tertarik pada sains, ini adalah prospek yang menarik dan berpotensi revolusioner. Namun, penciptaan kembali kosmologi semacam ini, dan memang semua sains, bukanlah hal baru, seperti yang dikemukakan dalam buku 2023 Reinvention of Science.
Pencarian untuk dua angka
Kembali pada tahun 1970, Allan Sandage menulis a Kertas yang banyak dikutip Menunjuk dua angka yang membawa kita lebih dekat ke jawaban tentang sifat ekspansi kosmik. Tujuannya adalah untuk mengukur mereka dan menemukan bagaimana mereka berubah dengan waktu kosmik. Angka -angka itu adalah konstanta hubble, h₀, dan Parameter perlambatanq₀.
Yang pertama dari dua angka ini memberi tahu kita seberapa cepat alam semesta berkembang. Yang kedua adalah tanda tangan gravitasi: sebagai gaya yang menarik, gravitasi harus ditarik melawan ekspansi kosmik. Beberapa data telah menunjukkan penyimpangan dari HUKUM HUBBLE-LEMAîtredari mana angka kedua Sandage, q₀, adalah ukuran.
Tidak ada penyimpangan yang signifikan dari garis lurus Hubble yang dapat ditemukan sampai terobosan dilakukan pada tahun 1997 oleh Saul Perlmutter'S Proyek Kosmologi Supernova dan Tim Pencarian SN High-Z dipimpin oleh Adam Riess Dan Brian Schmidt. Tujuan dari proyek -proyek ini adalah untuk mencari dan mengikuti supernova yang meledak di galaksi yang sangat jauh.
Proyek-proyek ini menemukan penyimpangan yang jelas dari garis lurus sederhana dari hukum Hubble-Lemaître, tetapi dengan satu perbedaan penting: ekspansi alam semesta semakin cepat, tidak melambat. Perlmutter, Riess, dan Schmidt mengaitkan penyimpangan ini dengan Einstein konstanta kosmologisyang diwakili oleh surat Yunani lambda, λ, dan terkait dengan parameter deselerasi.
Pekerjaan mereka memberi mereka Hadiah Nobel 2011 dalam Fisika.
Energi Gelap: 70% dari Semesta
Yang mengejutkan, materi lambda ini, juga dikenal sebagai Dark Energy, adalah komponen dominan dari alam semesta. Ini telah mempercepat ekspansi alam semesta ke titik di mana kekuatan gravitasi ditimpa, dan menyumbang hampir 70% dari total kepadatan alam semesta.
Kita tahu sedikit atau tidak sama sekali tentang konstanta kosmologis, λ. Bahkan, kita bahkan tidak tahu bahwa itu konstan. Einstein pertama kali mengatakan ada medan energi yang konstan ketika ia menciptakan model kosmologis pertamanya yang berasal dari relativitas umum pada tahun 1917, tetapi solusinya tidak berkembang atau berkontraksi. Itu statis dan tidak berubah, sehingga lapangan harus konstan.
Membangun model yang lebih canggih yang berisi bidang konstan ini adalah tugas yang lebih mudah: mereka diturunkan oleh ahli fisika Belgia Georges Lemaîtreseorang teman Einstein. Model kosmologi standar saat ini berdasarkan karya Lemaître, dan disebut sebagai λ materi gelap dingin (Λcdm) model.
Pengukuran desi sendiri sepenuhnya konsisten dengan model ini. Namun, dengan menggabungkannya dengan pengamatan latar belakang microwave kosmik dan supernova, model pemasangan terbaik adalah yang melibatkan energi gelap yang berevolusi selama waktu kosmik, dan yang (berpotensi) tidak lagi dominan di masa depan. Singkatnya, ini berarti konstanta kosmologis tidak menjelaskan energi gelap.
Kerenyahan besar
Pada tahun 1988, pemenang Fisika Nobel 2019 Pje Peembles menulis makalah dengan Cedera Bharat tentang kemungkinan bahwa ada konstanta kosmologis yang bervariasi seiring waktu. Kembali ketika mereka menerbitkan makalah ini, tidak ada pendapat yang serius tentang λ.
Ini adalah saran yang menarik. Dalam hal ini fase ekspansi yang dipercepat saat ini akan bersifat sementara dan akan berakhir di beberapa titik di masa depan. Fase lain dalam sejarah kosmik telah memiliki awal dan akhir: inflasi, era yang didominasi radiasi, era yang didominasi materi, dan sebagainya.
Dominasi energi gelap saat ini dapat menurun selama waktu kosmik, yang berarti itu tidak akan menjadi konstanta kosmologis. Paradigma baru akan menyiratkan bahwa perluasan alam semesta saat ini pada akhirnya dapat berbalik menjadi “Kerenyahan besar. “
Ahli kosmologi lain lebih berhati -hati Carl Saganyang dengan bijak mengatakan itu “Klaim luar biasa membutuhkan bukti luar biasa”. Sangat penting untuk memiliki banyak bukti independen yang menunjuk pada kesimpulan yang sama. Kami belum ada di sana.
Jawaban mungkin berasal dari salah satu proyek yang sedang berlangsung saat ini – bukan hanya desi tetapi juga Euclid Dan J-pas -yang bertujuan untuk mengeksplorasi sifat energi gelap melalui pemetaan galaksi skala besar.
Sementara cara kerja kosmos itu sendiri siap untuk diperdebatkan, satu hal yang pasti – waktu yang menarik untuk kosmologi ada di cakrawala.
(Penulis: Bernard JT JonesProfesor emeritus, Universitas Groningen; Lycia hijauProfesor Kosmologi ICREA di ICCUB University of Barcelona, Universitas Barcelona; Vicent J. MartínezProfesor Astronomi dan Astrofisika Universitas Valencia, dan anggota Observatorium Astronomi dari Lembaga yang Sama, Universitas ValenciaDan Virginia L TrimbleFisika dan astronomi, University of California, Irvine)
(Pernyataan Pengungkapan: Licia Verde menerima dana dari nomor proyek AEI (Badan Penelitian Negara Bagian Spanyol) PID2022-141125NB-I00, dan sebelumnya telah menerima dana dari Dewan Penelitian Eropa. Licia Verde adalah anggota Tim Kolaborasi Desi | Vicent J. Martínez receives funding from the European Union NextGenerationEU and the Generalitat Valenciana in the 2022 call “Programa de Planes Complementarios de I+D+i”, Project (VAL-JPAS), reference ASFAE/2022/025, the research Project PID2023-149420NB-I00 funded by MICIU/AEI/10.13039/501100011033 dan ERDF/EU, dan Proyek Keunggulan Prometeo Ciprom/2023/21 dari Conselleria de Educación, Universidades y Empleo (Generalitat Valenciana). Dia adalah anggota Masyarakat Astronomi Spanyol, Masyarakat Fisika Kerajaan Spanyol dan Masyarakat Matematika Royal Spanyol | Bernard JT Jones dan Virginia L Trimble tidak bekerja untuk, berkonsultasi, memiliki saham sendiri atau menerima dana dari perusahaan atau organisasi mana pun yang akan mendapat manfaat dari artikel ini, dan tidak mengungkapkan afiliasi yang relevan di luar janji akademik mereka)
Artikel ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Baca Artikel asli.
(Kecuali untuk tajuk utama, cerita ini belum diedit oleh staf NDTV dan diterbitkan dari feed sindikasi.)
