Untuk memberikan gambaran tentang skala siklon yang sangat besar di kutub selatan Jupiter, lihat batas Amerika Serikat yang ditumpangkan susunkan di atas gambar badai siklon Jupiter ini.

Berikut struktur salah satu bulan Jupiter yang bernama Callisto:

Berikut struktur salah satu bulan Jupiter, yang bernama Europa

Ketika datang ke Bulan, semua orang menginginkan hal yang sama. Bukan dalam arti memiliki tujuan bersama, tetapi dalam arti bahwa semua pemain menargetkan situs strategis yang sama — lembaga negara dan sektor swasta sama. Itu karena, apakah Anda ingin belajar sains atau menghasilkan uang, Anda akan membutuhkan hal-hal seperti air dan cahaya.



Banyak negara dan perusahaan swasta memiliki rencana ambisius untuk menjelajahi atau menambang Bulan. Ini tidak akan terjadi pada waktu yang lama tetapi segera — bahkan dalam dekade ini.
Sejauh ini, banyak perdebatan seputar penjelajahan dan penambangan Bulan berfokus pada ketegangan di ruang angkasa antara lembaga negara dan sektor swasta. Namun seperti yang kita lihat, tantangan mendesak muncul dari sumber daya strategis yang terbatas.

Situs penting untuk sains juga penting untuk pembangunan infrastruktur oleh lembaga negara atau pengguna komersial. Situs semacam itu termasuk "puncak cahaya abadi" (di mana terdapat sinar matahari yang hampir konstan, dan karenanya akses ke listrik), dan kawah yang terus-menerus teduh di daerah kutub, di mana terdapat air es. Masing-masing langka, dan kombinasi keduanya — es di dasar kawah dan puncak sempit cahaya abadi di tepi kawah — adalah target berharga bagi pemain yang berbeda. Tapi mereka hanya terjadi di daerah kutub, bukan di situs ekuator yang ditargetkan oleh program Apollo pada 1960-an dan 1970-an.

Pendaratan Chang'e 5 yang berhasil baru-baru ini oleh China menargetkan lokasi pendaratan yang relatif mulus di dekat bulan, tetapi itu adalah bagian dari program bertahap yang lebih besar yaitu membawa badan antariksa China turun ke kutub selatan bulan pada tahun 2024.

India mencoba rute kutub yang lebih langsung, dengan pendarat Chandrayaan-2 yang gagal dan jatuh di wilayah yang sama pada tahun 2019. Roscosmos Rusia, bekerja sama dengan Badan Antariksa Eropa, juga menargetkan wilayah kutub selatan untuk pendaratan pada akhir tahun 2021 dan, pada tahun 2023 , di kawah Boguslavsky, sebagai misi uji coba. Selanjutnya, Roscosmos akan membidik Cekungan Aitken di wilayah yang sama pada tahun 2022 untuk prospek air di area yang teduh secara permanen. Sejumlah perusahaan swasta juga memiliki rencana ambisius untuk menambang Bulan untuk sumber daya.

Sumber daya strategis yang tidak berada di wilayah kutub cenderung terkonsentrasi daripada didistribusikan secara merata. Thorium dan uranium, yang dapat digunakan untuk bahan bakar radioaktif, ditemukan bersama di 34 wilayah yang luasnya kurang dari 80 km. Besi yang dihasilkan dari tumbukan asteroid dapat ditemukan di wilayah yang lebih luas, berkisar antara 30-300 km, tetapi hanya ada sekitar 20 area seperti itu.

Dan kemudian ada sumber daya bulan, yang ditambang dalam lusinan film fiksi ilmiah: Helium-3, untuk fusi nuklir. Ditebarkan oleh Matahari di dalam batuan bubuk yang dihancurkan di permukaan bulan, ia ada di area yang luas di seluruh Bulan, tetapi konsentrasi tertinggi hanya ditemukan di sekitar delapan wilayah, semuanya relatif kecil (kurang dari 50 km).
Bahan-bahan ini akan menarik bagi mereka yang mencoba membangun infrastruktur di Bulan dan kemudian menargetkan Mars serta eksploitasi komersial (pertambangan), atau sains — misalnya membuat susunan teleskop di sisi jauh bulan, jauh dari kebisingan komunikasi yang semakin meningkat.

Lalu bagaimana kita menangani masalah tersebut? Perjanjian Luar Angkasa (1967) menyatakan bahwa "eksplorasi dan pemanfaatan ruang angkasa harus dilakukan untuk kepentingan semua negara dan akan menjadi manfaat seluruh umat manusia." Negara tidak dapat mengklaim bagian Bulan sebagai properti, tetapi mereka masih dapat menggunakannya. Di mana hal ini meninggalkan perselisihan dan ekstraksi oleh perusahaan swasta menjadi tidak jelas.

Peraturan pengganti yang diusulkan, seperti Perjanjian Bulan (1979), dipandang terlalu membatasi, membutuhkan kerangka hukum formal dan peraturan internasional yang ambisius. Perjanjian tersebut gagal mendapatkan dukungan di antara para pemain kunci, termasuk AS, Rusia dan China. Langkah-langkah yang lebih baru, seperti Artemis Accords - seperangkat pedoman seputar Program Artemis untuk eksplorasi awak Bulan - dianggap sangat terkait dengan program AS.

Dalam kasus terburuk, kurangnya kerangka kerja ini dapat menyebabkan ketegangan yang meningkat di Bumi. Tapi itu juga bisa menciptakan duplikasi infrastruktur yang tidak perlu, dengan setiap orang membangun barang mereka sendiri. Hal itu akan menaikkan biaya untuk masing-masing organisasi, yang kemudian akan memiliki alasan untuk mencoba mendapatkan ganti dengan cara yang dapat membahayakan peluang untuk sains dan warisan yang kita tinggalkan untuk generasi mendatang.

Tanggapan awal terbaik kami mungkin sederhana, mengambil isyarat dari situs yang diabaikan di Bumi. Sumber daya terestrial kecil, seperti danau yang dibatasi oleh beberapa desa, atau stok ikan sering dikelola melalui pendekatan yang dikembangkan secara lokal oleh para pemain kunci yang terlibat.

Ini menunjukkan bahwa langkah pertama menuju tata kelola sumber daya bulan adalah menciptakan kesepakatan di antara pengguna. Ini harus berfokus pada sifat sumber daya yang dipertaruhkan, bagaimana manfaatnya harus didistribusikan, dan, yang terpenting, skenario terburuk yang ingin mereka hindari. Misalnya, para pelaku kemungkinan perlu memutuskan apakah puncak cahaya abadi harus dikelola sebagai sepetak real estat bernilai tinggi atau sebagai volume keluaran energi yang akan dibagikan. Mungkin juga layak untuk memutuskan kasus per kasus.

Tantangan lainnya adalah memupuk kepatuhan terhadap pengaturan tata kelola yang dibuat. Untuk itu, pengguna bulan disarankan untuk membangun instalasi bersama, seperti fasilitas pendaratan dan pasokan, agar berfungsi sebagai penahan yang dapat menahan dari pelaku untuk berperilaku buruk. Solusi parsial seperti itu akan sulit ditambahkan setelah suatu negara atau perusahaan melakukan investasi yang tidak dapat diubah dalam desain misi. Jelaslah, sekaranglah waktu untuk merancang pendekatan ini.

Sebuah planet dengan orbit yang tidak terduga di sekitar bintang ganda yang berjarak 336 tahun cahaya mungkin menawarkan petunjuk untuk misteri yang jauh lebih dekat di rumah: Sebuah benda yang dihipotesiskan di tata surya kita dan dijuluki "Planet Sembilan".



Ini adalah pertama kalinya para astronom dapat mengukur gerakan planet masif mirip Jupiter yang mengorbit sangat jauh dari bintang induknya dan cakram puing yang terlihat. Piringan ini mirip dengan Sabuk Kuiper yang terdiri dari benda-benda kecil dan es di luar Neptunus. Di tata surya kita sendiri, diduga Planet Sembilan juga berada jauh di luar Sabuk Kuiper pada orbit yang sama anehnya. Meskipun pencarian Planet Sembilan terus berlanjut, penemuan exoplanet ini adalah bukti bahwa orbit aneh seperti itu mungkin terjadi.

"Sistem ini memberikan perbandingan yang unik dengan tata surya kita," jelas penulis utama makalah tersebut, Meiji Nguyen dari University of California, Berkeley. "Ini sangat jauh terpisah dari bintang induknya pada orbit yang eksentrik dan sangat tidak sejajar, seperti prediksi Planet Sembilan. Ini menimbulkan pertanyaan tentang bagaimana planet-planet ini terbentuk dan berevolusi hingga berakhir dalam konfigurasi mereka saat ini."

Sistem tempat tinggal raksasa gas ini baru berumur 15 juta tahun. Ini menunjukkan bahwa Planet Sembilan kita — jika memang ada — bisa terbentuk sangat awal dalam evolusi tata surya kita yang berusia 4,6 miliar tahun.

Orbit yang ekstrim

Eksoplanet bermassa 11 Jupiter yang disebut HD 106906 b ditemukan pada tahun 2013 dengan Teleskop Magellan di Observatorium Las Campanas di Gurun Atacama Chili. Namun, para astronom tidak mengetahui apapun tentang orbit planet tersebut. Ini membutuhkan sesuatu yang hanya bisa dilakukan oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble: Kumpulkan pengukuran yang sangat akurat dari gerakan planet selama 14 tahun dengan presisi yang luar biasa. Tim menggunakan data dari arsip Hubble yang memberikan bukti atas gerakan ini.

Planet exoplanet berada sangat jauh dari pasangan induknya yang terdiri dari bintang-bintang muda yang terang — lebih dari 730 kali jarak Bumi dari Matahari, atau hampir 6,8 miliar mil. Pemisahan yang lebar ini menantang untuk menentukan orbit sepanjang 15.000 tahun dalam rentang waktu pengamatan Hubble yang relatif singkat. Planet ini merayap sangat lambat di sepanjang orbitnya, mengingat tarikan gravitasi yang lemah dari bintang induknya yang sangat jauh.

Tim Hubble terkejut menemukan bahwa dunia terpencil memiliki orbit ekstrim yang sangat tidak sejajar, memanjang dan di luar cakram puing yang mengelilingi bintang induk kembar exoplanet. piringan puing itu sendiri terlihat sangat tidak biasa, mungkin karena tarikan gravitasi planet yang kuat.

Bagaimana bisa sampai di sana?

Jadi bagaimana exoplanet tiba di orbit yang begitu jauh dan cenderung aneh? Teori yang berlaku adalah bahwa ia terbentuk lebih dekat ke bintang-bintangnya, sekitar tiga kali jarak Bumi dari Matahari. Tapi terseret di dalam cakram gas sistem menyebabkan orbit planet melambat, memaksanya bermigrasi ke dalam menuju pasangan bintangnya. Efek gravitasi dari bintang kembar yang berputar kemudian menendangnya keluar ke orbit eksentrik yang hampir melemparkannya keluar dari sistem dan menuju ke ruang kosong antarbintang. Kemudian bintang yang lewat dari luar sistem menstabilkan orbit exoplanet dan mencegahnya meninggalkan sistem asalnya.

Menggunakan pengukuran jarak dan gerakan yang tepat dari satelit survei Gaia Badan Antariksa Eropa, calon bintang yang lewat diidentifikasi pada 2019 oleh anggota tim Robert De Rosa dari European Southern Observatory di Santiago, Chili, dan Paul Kalas dari University of California.

Piringan yang berantakan

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada tahun 2015, Kalas memimpin tim yang menemukan bukti tidak langsung perilaku planet yang terpental: cakram puing sistem sangat asimetris, bukan terdistribusi seperti pizza yang melingkar. Satu sisi piringan terpotong relatif terhadap sisi yang berlawanan, dan itu juga terganggu secara vertikal dibanding wilayah yang dibatasi pada bidang sempit seperti yang terlihat pada piringan normal bintang.

"Idenya adalah bahwa setiap kali planet mendekati jarak terdekatnya dengan bintang biner, ia mengaduk materi dalam piringan," jelas De Rosa. "Jadi setiap kali planet datang, ia memotong piringan dan mendorongnya ke satu sisi. Skenario ini telah diuji dengan simulasi sistem ini dengan planet pada orbit yang sama — ini sebelum kita mengetahui apa yang mengorbit planet itu. dulu."

"Ini seperti tiba di lokasi kecelakaan mobil, dan Anda mencoba merekonstruksi apa yang terjadi," Kalas menjelaskan. "Apakah bintang yang lewat yang mengganggu planet, lalu planet mengganggu piringan? Apakah biner di tengah yang pertama kali mengganggu planet, dan kemudian mengganggu piringan? Atau apakah bintang yang lewat mengganggu planet dan piringan pada saat yang sama? Ini adalah pekerjaan detektif astronomi, mengumpulkan bukti yang kami butuhkan untuk menghasilkan beberapa alur cerita yang masuk akal tentang apa yang terjadi di sini. "

Proksi Untuk Planet Sembilan?

Skenario untuk orbit aneh HD 106906 b ini dalam beberapa hal mirip dengan apa yang mungkin menyebabkan Planet Sembilan hipotetis di jangkauan luar tata surya kita sendiri, jauh di luar orbit planet lain dan di luar Sabuk Kuiper. Planet Sembilan bisa saja terbentuk di tata surya bagian dalam dan ditendang oleh interaksi dengan Jupiter. Namun, Yupiter — seperti gorila seberat 800 pon di tata surya kita — kemungkinan besar telah melemparkan Planet Sembilan jauh melampaui Pluto. Bintang yang lewat mungkin telah menstabilkan orbit planet yang ditendang dengan mendorong jalur orbit menjauh dari Jupiter dan planet lain di tata surya bagian dalam.

"Seolah-olah kita memiliki mesin waktu untuk sistem planet kita sendiri yang berasal dari 4,6 miliar tahun yang lalu untuk melihat apa yang mungkin terjadi ketika tata surya muda kita aktif secara dinamis dan semuanya berdesak-desakan dan diatur ulang," kata Kalas.

Sampai saat ini, para astronom hanya memiliki bukti tidak langsung untuk Planet Sembilan. Mereka telah menemukan sekelompok benda langit kecil di luar Neptunus yang bergerak dalam orbit yang tidak biasa dibandingkan dengan bagian tata surya lainnya. Konfigurasi ini, kata beberapa astronom, menunjukkan bahwa objek-objek ini tergabung bersama oleh tarikan gravitasi dari sebuah planet besar yang tak terlihat. Sebuah teori alternatif menyatakan bahwa tidak ada satu planet raksasa yang mengganggu, tetapi ketidakseimbangan disebabkan oleh pengaruh gravitasi gabungan dari beberapa benda yang jauh lebih kecil. Teori lain adalah bahwa Planet Sembilan tidak ada sama sekali dan pengelompokan benda yang lebih kecil mungkin hanya anomali statistik.

Target untuk Teleskop Webb

Para ilmuwan yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb NASA berencana mendapatkan data pada HD 106906 b untuk memahami planet ini secara mendetail. "Satu pertanyaan yang dapat Anda tanyakan adalah: Apakah planet ini memiliki sistem puing-puing di sekitarnya? Apakah ia menangkap materi setiap kali mendekati bintang induknya? Dan Anda akan dapat mengukurnya dengan data inframerah termal dari Webb, "kata De Rosa. "Juga, dalam hal membantu memahami orbit, saya pikir Webb akan berguna untuk membantu mengkonfirmasi hasil kami."

Karena Webb sensitif terhadap planet bermassa Saturnus yang lebih kecil, Webb mungkin dapat mendeteksi eksoplanet lain yang telah terlontar di tatasurya atau sistem planet bagian dalam lainnya. "Dengan Webb, kami dapat mulai mencari planet yang sedikit lebih tua dan sedikit lebih redup," jelas Nguyen. Sensitivitas unik dan kemampuan pencitraan dari Webb akan membuka kemungkinan baru untuk mendeteksi dan mempelajari planet dan sistem yang tidak konvensional ini.

Lubang hitam sejauh ini merupakan objek paling misterius di alam semesta. Mereka adalah objek di kosmos tempat semua pengetahuan kita tentang fisika rusak total.

Namun, meski tampak mustahil, mereka ada. Tetapi bagaimana jika monster gravitasi ini sama sekali bukan lubang hitam, melainkan padanan kosmik dari bola benang/string yang bergetar dan samar?

Penelitian baru menunjukkan bahwa mungkin itu masalahnya, dan dengan pengamatan yang akan datang kita mungkin benar-benar dapat melihatnya.

Masalah lubang hitam

Lubang hitam muncul dalam teori relativitas umum Einstein, dan mereka seharusnya tidak ada. Dalam teori itu, jika gumpalan materi bergabung dan mampat menjadi volume yang cukup kecil, gravitasi bisa menjadi sangat kuat. Kompresi gravitasi yang gila ini dapat mengungguli empat gaya fundamental alam lainnya - seperti gaya nuklir kuat yang menyatukan gumpalan materi itu. Begitu ambang kritis tertentu tercapai, gumpalan materi hanya mampat dan mampat, mengompresi menjadi titik yang sangat kecil tak terhingga.

Titik kecil tak terhingga itu dikenal sebagai singularitas, dan dikelilingi oleh permukaan yang dikenal sebagai cakrawala peristiwa - tempat di mana tarikan gravitasi ke dalam melebihi kecepatan cahaya.

Tentu saja, tidak ada yang namanya titik yang sangat kecil, jadi gambaran ini sepertinya salah. Namun pada pertengahan abad ke-20, para astronom mulai menemukan objek yang tampak seperti lubang hitam, bertindak seperti lubang hitam, dan mungkin juga berbau seperti lubang hitam. Terlepas dari ketidakmungkinan mereka, mereka ada, mengambang di sekitar alam semesta.

Dan itu bukan satu-satunya masalah. Pada tahun 1976, fisikawan Stephen Hawking menyadari bahwa lubang hitam tidak sepenuhnya hitam. Karena keanehan mekanika kuantum, lubang hitam perlahan menguap. Hal ini menyebabkan sebuah paradoks: Semua informasi yang masuk ke dalam lubang hitam terkunci di dalamnya. Tetapi radiasi Hawking tidak membawa informasi itu (setidaknya, sejauh yang kami pahami). Jadi, ketika lubang hitam akhirnya menguap, apa yang terjadi dengan semua informasi itu?

Solusi benang/string

Selama beberapa dekade, fisikawan teoretis telah bekerja keras untuk menemukan sesuatu - apa saja - untuk menjelaskan lubang hitam. Sesuatu yang menjelaskan paradoks informasi dan sesuatu untuk menggantikan singularitas dengan matematika.

Di antara para ahli teori tersebut adalah yang mengerjakan teori string, yang merupakan model alam semesta yang menggantikan semua partikel dan gaya yang Anda sukai dengan string subatomik yang bergetar. Dalam teori string, string ini adalah konstituen fundamental materi di alam semesta, tetapi kita tidak dapat melihatnya sebagai string karena sangat kecil. Oh, dan agar matematika teori string berfungsi, harus ada dimensi tambahan - semuanya kecil, apa pun yang melingkar pada skala subatomik sehingga kita juga tidak melihatnya.

Teori string mengklaim sebagai teori segalanya, yang mampu menjelaskan setiap jenis partikel, setiap jenis gaya, dan pada dasarnya segala sesuatu di alam semesta (dan, untuk kelengkapan, seluruh alam semesta itu sendiri).

Jadi teori string harus bisa menjelaskan hal yang tidak bisa dijelaskan: teori string harus bisa menggantikan lubang hitam dengan sesuatu yang tidak terlalu menakutkan.

Dan memang, teori string telah mengusulkan pengganti lubang hitam yang tidak terlalu menakutkan. Mereka disebut fuzzballs.

Mengurai benang

Dalam teori string, lubang hitam bukanlah hitam atau pun lubang. Alih-alih, metafora terbaik untuk menjelaskan apa itu bola benang dengan melihat objek kompak dan aneh lainnya di alam semesta: bintang neutron.

Bintang neutron adalah apa yang terjadi ketika sebuah benda tidak memiliki cukup gravitasi untuk dikompres menjadi apa yang kita sebut lubang hitam. Di dalam bintang neutron, materi dikompresi hingga mencapai tingkat kepadatan tertinggi. Neutron adalah salah satu penyusun dasar atom, tetapi mereka biasanya bermain bersama partikel lain seperti proton dan elektron. Tetapi dalam bintang neutron, komponen atom semacam itu rusak dan larut, meninggalkan hanya neutron yang berdesakan sekencang mungkin.

Dengan fuzzballs, string fundamental berhenti bekerja bersama dan hanya berkumpul bersama, menjadi bola string yang besar. Bola benang halus.

Fuzzballs tidak sepenuhnya sempurna, bahkan dalam teori, sekeren apapun teori string, tidak ada yang pernah bisa menghasilkan solusi matematika lengkap untuk itu - dan fuzzballs tidak hanya samar dalam kenyataan fisik, tetapi juga samar dalam kemungkinan matematis.

Menyelidiki detail bagaimana mereka berperilaku, dan cara terbaik untuk melakukannya adalah melalui gelombang gravitasi.
Ketika lubang hitam bertabrakan dan bergabung, mereka melepaskan tsunami gelombang gravitasi, yang menyapu seluruh kosmos, akhirnya mencapai detektor kita di Bumi. Untuk semua lusinan penggabungan lubang hitam yang telah kita saksikan sejauh ini, tanda gelombang gravitasi persis seperti prediksi relativitas umum yang akan dilakukan lubang hitam.

Tetapi instrumen masa depan, seperti Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) dan Laser Interferometer Space Antenna (pendeteksi gelombang gravitasi berbasis ruang yang diusulkan), mungkin memiliki kepekaan untuk membedakan antara black hole normal dan fuzzballs. Dikatakan "mungkin" karena model fuzzball yang berbeda memprediksi variasi yang berbeda dari perilaku lubang hitam standar.

Jika dapat menemukan bukti fuzzballs, itu tidak hanya menjawab pertanyaan tentang apa sebenarnya lubang hitam; itu akan mengungkapkan beberapa dasar alam yang terdalam.

Sebagai konstanta fundamental, kecepatan cahaya, c , adalah yang paling terkenal, namun nilai numerik c tidak mengatakan apa-apa tentang alam; akan berbeda tergantung pada apakah itu diukur dalam meter per detik atau mil per jam. Sebaliknya, konstanta struktur-halus atau Sommerfeld tidak memiliki dimensi atau satuan. Ini adalah bilangan murni yang membentuk alam semesta ke tingkat yang menakjubkan - "bilangan ajaib yang datang kepada kita tanpa pemahaman," seperti yang dijelaskan oleh Richard Feynman. Paul Dirac menganggap asal mula angka ini adalah "masalah fisika paling mendasar yang belum terpecahkan".

Secara numerik, konstanta Sommerfeld, dilambangkan dengan huruf Yunani α (alfa), mendekati rasio 1/137. Ini biasanya muncul dalam rumus yang mengatur cahaya dan materi. "Ini seperti dalam arsitektur, ada rasio emas," kata Eric Cornell , fisikawan pemenang Hadiah Nobel di Universitas Colorado, Boulder dan National Institute of Standards and Technology. "Dalam fisika materi berenergi rendah - atom, molekul, kimia, biologi - selalu ada rasio" dari hal-hal yang lebih besar ke yang lebih kecil, katanya. Rasio tersebut cenderung merupakan pangkat dari konstanta struktur halus.
Konstanta ada di mana-mana karena mencirikan kekuatan gaya elektromagnetik yang memengaruhi partikel bermuatan seperti elektron dan proton. "Dalam dunia kita sehari-hari, semuanya adalah gravitasi atau elektromagnetisme. Dan itulah mengapa alfa sangat penting, "kata Holger Müller , fisikawan di University of California, Berkeley. Karena 1/137 kecil, elektromagnetisme lemah; Akibatnya, partikel bermuatan membentuk atom yang elektronnya mengorbit di kejauhan dan dengan mudah melompat menjauh, memungkinkan ikatan kimia. Di sisi lain, konstanta ini juga cukup besar: Fisikawan berpendapat bahwa jika ukurannya 1/138, bintang tidak akan mampu menciptakan karbon, dan kehidupan seperti yang kita ketahui tidak akan ada.



Fisikawan hampir menyerah pada obsesi berusia seabad tentang dari mana nilai khusus alfa berasal; mereka sekarang mengakui bahwa konstanta fundamental bisa jadi acak, ditentukan dalam gulungan dadu kosmik selama kelahiran alam semesta. Tapi tujuan baru telah muncul.

Fisikawan ingin mengukur konstanta Sommerfeld setepat mungkin. Karena itu ada di mana-mana, mengukurnya dengan tepat memungkinkan mereka untuk menguji teori mereka tentang keterkaitan antara partikel elementer - persamaan yang dikenal sebagai Model Standar fisika partikel . Setiap perbedaan antara pengukuran ultra-presisi dari besaran terkait dapat menunjukkan partikel baru atau efek yang tidak diperhitungkan oleh persamaan standar. Cornell menyebut pengukuran presisi semacam ini sebagai cara ketiga untuk secara eksperimental menemukan cara kerja dasar alam semesta, bersama dengan penumbuk partikel dan teleskop.

Dalam sebuah makalah baru di jurnal Nature , tim yang terdiri dari empat fisikawan yang dipimpin oleh Saïda Guellati-Khélifa di Laboratorium Kastler Brossel di Paris melaporkan pengukuran yang paling tepat untuk konstanta Sommerfeld. Tim mengukur nilai konstanta ke tempat desimal ke-11, melaporkan bahwa alpha 1/137.035999206 dengan margin error 0.000000011.

Dengan margin kesalahan hanya 81 bagian per triliun, pengukuran baru hampir tiga kali lebih akurat daripada pengukuran terbaik sebelumnya pada tahun 2018 oleh grup Müller di Berkeley. (Guellati-Khélifa membuat pengukuran paling tepat sebelum Müller pada tahun 2011.) Müller berkata tentang pengukuran alfa yang baru dari saingannya, "Faktor tiga adalah masalah besar. Jangan malu menyebut ini sebagai pencapaian besar. "

Guellati-Khélifa telah menyempurnakan eksperimennya selama 22 tahun terakhir. Dia mengukur konstanta Sommerfeld dengan mengukur seberapa kuat atom rubidium recoil ketika menyerap foton. (Müller melakukan hal yang sama dengan atom cesium.) Kecepatan recoil menunjukkan seberapa berat atom rubidium - faktor tersulit untuk diukur dalam rumus sederhana untuk konstanta ini. "Ini selalu merupakan pengukuran paling tidak akurat yang menjadi penghambat, jadi setiap peningkatan pengukuran ini mengarah pada peningkatan dalam konstanta struktur halus," jelas Müller.

Para peneliti Paris mulai dengan mendinginkan atom rubidium hampir sampai nol mutlak, kemudian menjatuhkannya di ruang vakum. Saat awan atom jatuh, para peneliti menggunakan pulsa laser untuk menempatkan atom dalam superposisi kuantum di dua keadaan - dikeluarkan oleh foton dan tidak. Dua versi yang mungkin dari setiap atom bergerak pada lintasan terpisah sampai lebih banyak pulsa laser setengah superposisi menyatukan kembali . Semakin banyak atom recoil ketika dibenturkan oleh cahaya, semakin banyak keluar fase dengan versi dirinya yang tidak dikeluarkan. Para peneliti mengukur perbedaan ini untuk mengungkap kecepatan recoil atom. "Dari kecepatan recoil, kami mengekstrak massa atom, dan massa atom terlibat langsung dalam penentuan konstanta struktur halus," kata Guellati-Khélifa.

Dalam eksperimen yang sangat presisi seperti itu, setiap detail penting. Tabel 1 dari makalah adalah "kesalahan" yang mencantumkan 16 sumber kesalahan dan ketidakpastian yang mempengaruhi pengukuran akhir. Ini termasuk gravitasi dan gaya Coriolis yang diciptakan oleh rotasi Bumi - keduanya dihitung dan dikompensasikan dengan susah payah. Sebagian besar kesalahan berasal dari kelemahan laser, yang telah menghabiskan waktu bertahun-tahun para peneliti untuk menyempurnakannya.

Bagi Guellati-Khélifa, bagian tersulit adalah mengetahui kapan harus berhenti dan menerbitkannya. Dia dan timnya menghentikan pada tanggal 17 Februari 2020, tepat ketika virus Corona mulai menyebar di Prancis. Ditanya apakah memutuskan untuk menerbitkan adalah seperti seorang seniman yang memutuskan bahwa lukisannya sudah selesai, Guellati-Khélifa berkata, "Tepat. Persis. Persis."

Anehnya, pengukuran barunya berbeda dari hasil Müller tahun 2018 di digit kesepuluh, perbedaan yang lebih besar daripada margin kesalahan kedua pengukuran. Ini berarti - kecuali beberapa perbedaan mendasar antara rubidium dan cesium - bahwa salah satu atau kedua pengukuran memiliki kesalahan yang tidak dapat dihitung. Pengukuran grup Paris lebih tepat, jadi ini diutamakan untuk saat ini, tetapi kedua grup akan menyempurnakan penyiapannya dan mencoba lagi.

Meskipun kedua pengukuran berbeda, keduanya sangat cocok dengan nilai alfa yang disimpulkan dari pengukuran tepat faktor-g elektron , konstanta yang terkait dengan momen magnetnya, atau torsi yang dialami elektron dalam medan magnet. "Anda dapat menghubungkan konstanta struktur halus ke faktor G dengan rumus matematika yang banyak," kata Cornell. "Jika ada efek fisik yang hilang dari persamaan [Model Standar], kami akan mendapatkan jawaban yang salah."

Sebaliknya, pengukurannya sangat cocok, sebagian besar mengesampingkan beberapa proposal untuk partikel baru . Kesepakatan antara pengukuran faktor-g terbaik dan pengukuran Müller di tahun 2018 dipuji sebagai kemenangan terbesar Model Standar. Hasil baru Guellati-Khélifa adalah hasil yang lebih baik. "Itu adalah kesepakatan paling tepat antara teori dan eksperimen," katanya.

Namun dia dan Müller sama-sama mulai membuat perbaikan lebih lanjut. Tim Berkeley telah beralih ke laser baru dengan pancaran yang lebih luas (memungkinkannya untuk menembak awan atom cesium mereka secara lebih merata), sementara tim Paris berencana untuk mengganti ruang vakum mereka, antara lain.

Orang macam apa yang berusaha sekuat tenaga untuk sedikit perbaikan? Guellati-Khélifa menyebutkan tiga sifat: "Anda harus tegas, bersemangat, dan jujur ​​dengan diri sendiri." Müller berkata dalam menanggapi pertanyaan yang sama, "Saya pikir ini mengasyikkan karena saya suka membuat mesin yang bagus dan berkilau. Dan saya suka menerapkannya pada sesuatu yang penting. " Dia mencatat bahwa tidak ada yang bisa sendirian membangun penumbuk berenergi tinggi seperti Large Hadron Collider di Eropa. Tetapi dengan membuat instrumen yang sangat presisi daripada membuat yang super-energik, Müller berkata, "Anda dapat melakukan pengukuran yang relevan dengan fisika fundamental, tetapi dengan tiga atau empat orang."

November tahun ini akan ditutup dengan peristiwa Gerhana Bulan Penumbra Parsial. Peristiwa langit ini akan dimulai pada Senin, 30 November 2020 pukul 14.29 jelang salat ashar, hingga 18.55 WIB atau usai salat maghrib, di mana puncaknya terjadi pada pukul 16.42 WIB.

Akun Instagram @lapan_ri menjelaskan, wilayah yang dapat menyaksikan seluruh fase gerhana, mulai dari kontak awal, puncak gerhana, hinga kontak akhir ada di Sulawesi Utara, Gorontalo, Maluku Utara, Maluku, Papua Barat, Papua, dan Timor Leste.

"Sementara wilayah Indonesia sisanya hanya dapat menyaksikan bulan yang sudah tidak tertutup bayangan penumbra secara maksimal karena puncak gerhana terjadi sebelum bulan terbit. Secara umum, gerhana bulan penumbra parsial dapat diamati dari arah timur-timur laut," ungkap keterangan resmi LAPAN, Jumat, 27 November 2020.

Selain itu, pada 30 November mendatang juga akan terjadi fase Bulan Purnama pukul 16.29 WIB, beberapa menit sebelum puncak Gerhana Bulan Penumbra Parsial.

Wilayah Indonesia Timur pada puncak gerhana akan berbarengan dengan terbitnya satelit alami Bumi itu. "Bulan akan terbit di arah timur-timur laut, berkulminasi di arah utara sekitar tengah malam, dan terbenam di keesokan harinya di arah barat-barat laut," jelas LAPAN.

Gerhana Bulan Penumbra Parsial ini juga dijuluki Full Frost Moon atau Bulan Embun Beku Penuh. Alasannya, karena periode ini dimulai terbentuknya embun beku sebagai penanda masuknya musim dingin.

Pada 27 November kemarin, Bulan juga mengalami posisi terjauhnya dengan Bumi, yang mana peristiwa ini disebut Apogee Bulan, yang terjadi pada pukul 07.20 WIB dengan jarak geosentris 405.917 kilometer.

Di pusat galaksi kita ada lubang hitam supermasif yang disebut Sagitarius A *. Ia memiliki massa kira-kira 4 juta kali lipat dari Matahari kita.
Kabar baik! Ternyata para ilmuwan telah menemukan bahwa kita 2.000 tahun cahaya lebih dekat ke Sagitarius A * daripada yang kita duga.
Ini tidak berarti kita sedang berada di jalur tabrakan dengan lubang hitam. Tidak, ini hanyalah hasil dari model Bima Sakti yang lebih akurat berdasarkan data baru.
Selama 15 tahun terakhir, proyek astronomi radio Jepang, VERA, telah mengumpulkan data. Menggunakan teknik yang disebut interferometri, VERA mengumpulkan data dari teleskop di seluruh Jepang dan menggabungkannya dengan data dari proyek lain yang ada untuk membuat apa yang pada dasarnya merupakan peta paling akurat dari Bima Sakti.
Dengan menentukan lokasi dan kecepatan sekitar 99 titik tertentu di galaksi kita, VERA menyimpulkan bahwa lubang hitam supermasif Sagitarius A, di pusat galaksi kita, sebenarnya berjarak 25.800 tahun cahaya dari Bumi - hampir 2.000 tahun cahaya lebih dekat dari yang kita ketahui sebelumnya.
Selain itu, model baru menghitung Bumi bergerak lebih cepat dari yang kita yakini. Model sebelumnya mencatat kecepatan Bumi pada 220 kilometer (136 mil) per detik, mengorbit di sekitar pusat galaksi.
Model baru VERA menyatakan Bumi bergerak dengan kecepatan 227 kilometer (141 mil) per detik.
VERA sekarang berharap untuk meningkatkan akurasi modelnya dengan meningkatkan jumlah titik pengumpulan datanya. Dengan memperluas ke EAVN (Jaringan VLBI Asia Timur) dan mengumpulkan data dari rangkaian teleskop radio yang lebih besar yang berlokasi di seluruh Jepang, Korea dan Cina.

Para ilmuwan yang bekerja dengan data dari Sloan Digital Sky Surveys' Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) telah menemukan "fosil galaksi" yang tersembunyi di kedalaman Bima Sakti kita sendiri.
Galaksi fosil yang diusulkan mungkin telah bertabrakan dengan Bima Sakti sepuluh miliar tahun yang lalu, ketika galaksi kita masih dalam masa pertumbuhan. Para astronom menamakannya Heracles, diambil dari nama pahlawan Yunani kuno yang menerima hadiah keabadian saat Bima Sakti diciptakan.



Sisa-sisa Heracles menyumbang sekitar sepertiga dari lingkaran halo Bima Sakti. Tetapi jika bintang dan gas dari Heracles membentuk persentase besar halo galaksi, mengapa kita tidak melihatnya sebelumnya? Jawabannya terletak pada lokasinya yang jauh di dalam Bima Sakti.

"Untuk menemukan fosil galaksi seperti ini, kami harus melihat detail kimiawi dan gerakan puluhan ribu bintang," kata Ricardo Schiavon dari Liverpool John Moores University (LJMU) di Inggris, salah satu anggota kunci penelitian. "Hal itu sangat sulit dilakukan untuk bintang di pusat Bima Sakti, karena mereka tersembunyi dari pandangan oleh awan debu antarbintang. APOGEE memungkinkan kita menembus debu itu dan melihat lebih dalam ke jantung Bima Sakti daripada sebelumnya. "
APOGEE melakukan ini dengan mengambil spektrum bintang dalam cahaya inframerah-dekat, alih-alih cahaya tampak, yang terhalang oleh debu. Selama sepuluh tahun pengamatannya, APOGEE telah mengukur spektrum lebih dari setengah juta bintang di seluruh Bima Sakti, termasuk intinya yang sebelumnya tertutup debu.



Mahasiswa pascasarjana Danny Horta dari LJMU, penulis utama makalah yang mengumumkan hasil ini, menjelaskan, "Memeriksa jumlah bintang yang begitu besar diperlukan untuk menemukan bintang yang tidak biasa di jantung Bima Sakti yang padat penduduk, seperti menemukan jarum di tumpukan jerami. "

Untuk memisahkan bintang milik Heracles dari bintang Bima Sakti asli, tim menggunakan komposisi kimia dan kecepatan bintang yang diukur dengan instrumen APOGEE.

"Dari puluhan ribu bintang yang kami amati, beberapa ratus memiliki komposisi dan kecepatan kimiawi yang sangat berbeda," kata Horta. "Bintang-bintang ini sangat berbeda sehingga mereka hanya bisa datang dari galaksi lain. Dengan mempelajarinya secara mendetail, kita bisa melacak lokasi dan sejarah yang tepat dari fosil galaksi ini."
Karena galaksi dibangun melalui penggabungan galaksi-galaksi yang lebih kecil dari waktu ke waktu, sisa-sisa galaksi yang lebih tua sering terlihat di lingkaran luar Bima Sakti, awan bintang yang sangat besar namun sangat jarang yang menyelimuti galaksi utama. Tapi karena galaksi kita dibangun dari dalam ke luar, menemukan penggabungan paling awal membutuhkan melihat bagian paling tengah dari halo Bima Sakti, yang terkubur jauh di dalam cakram.
Bintang yang awalnya milik Heracles terhitung sekitar sepertiga dari massa seluruh halo Bima Sakti saat ini — yang berarti bahwa tabrakan kuno yang baru ditemukan ini pastilah peristiwa besar dalam sejarah galaksi kita. Itu menunjukkan bahwa galaksi kita mungkin tidak biasa, karena kebanyakan galaksi spiral masif yang serupa memiliki kehidupan awal yang jauh lebih tenang.

"Sebagai rumah kosmik kita, Bimasakti sudah istimewa bagi kita, tetapi galaksi kuno yang terkubur di dalamnya membuatnya semakin istimewa," kata Schiavon.

Karen Masters, Juru Bicara SDSS-IV berkomentar, "APOGEE adalah salah satu survei andalan fase keempat SDSS, dan hasil ini adalah contoh ilmu pengetahuan luar biasa yang dapat dilakukan siapa pun, karena sekarang kami hampir menyelesaikan misi 10 tahun kita. "

Dan era penemuan baru ini tidak akan berakhir dengan selesainya pengamatan APOGEE. Fase kelima dari SDSS telah mulai mengambil data, dan "Milky Way Mapper" -nya akan mengembangkan keberhasilan APOGEE untuk mengukur spektrum bintang sepuluh kali lebih banyak di semua bagian Bima Sakti, menggunakan cahaya inframerah-dekat.

Para ilmuwan telah menemukan "planet super" dingin dan redup yang tetap sulit dipahami oleh metode survei inframerah tradisional.



Pengamatan dari Low-Frequency Array, atau teleskop radio LOFAR, mengungkapkan katai coklat, yang oleh para peneliti dinamai BDR J1750 + 3809 dan dijuluki Elegast. Katai coklat kadang-kadang disebut sebagai bintang gagal atau super-planet karena mereka terlalu kecil untuk dianggap bintang, namun terlalu besar untuk dianggap planet.

Umumnya, katai coklat ditemukan melalui survei langit inframerah. Elegast, bagaimanapun, merupakan objek substellar pertama yang dideteksi menggunakan teleskop radio, menurut pernyataan dari Universitas Hawai'i.
"Pekerjaan ini membuka metode baru untuk menemukan objek terdingin yang berada di sekitar matahari, yang jika tidak akan terlalu redup untuk ditemukan dengan metode yang digunakan selama 25 tahun terakhir," Michael Liu, salah satu penulis studi dan peneliti dari the Institut Astronomi Universitas Hawai'i, mengatakan dalam pernyataan itu.

Karena katai coklat terlalu kecil untuk menjadi bintang, mereka tidak mengalami reaksi fusi nuklir yang sama yang menjadi bahan bakar bintang terang, seperti matahari kita. Oleh karena itu, bintang-bintang ini lebih kecil, lebih redup, dan lebih dingin dari bintang normal, sehingga lebih sulit ditemukan menggunakan metode konvensional, seperti instrumen inframerah. Namun, katai coklat dapat memancarkan cahaya pada panjang gelombang radio.

Para peneliti pertama kali menemukan Elegast menggunakan teleskop radio LOFAR yang berbasis di Belanda. Pengamatan mereka kemudian dikonfirmasi menggunakan Observatorium Gemini Internasional di Hawaii dan Chili dan Fasilitas Teleskop Inframerah NASA, yang dioperasikan oleh Universitas Hawaiʻi.
"Kami bertanya pada diri sendiri, 'Mengapa mengarahkan teleskop radio kami ke katalog katai coklat?'" Harish Vedantham, penulis utama studi dan astronom dari Institut Astronomi Radio Belanda (ASTRON), mengatakan dalam pernyataan itu. "Mari kita buat gambar langit yang besar dan temukan benda-benda ini langsung di radio."

Menggunakan instrumen LOFAR untuk mendeteksi Elegast merupakan pendekatan inovatif yang dapat membantu ilmuwan menemukan benda langit lainnya, seperti planet ekstrasurya gas, yang terlalu dingin atau redup untuk dideteksi oleh survei inframerah, menurut pernyataan tersebut.

Skala Planck diturunkan dari konstanta fundamental terpenting dalam fisika. Di sinilah fisika kita berakhir. Jika Anda ingin menyimulasikan alam semesta di komputer, Anda perlu memasukkan sekitar 26 konstanta fundamental.

15 di antaranya adalah massa dari partikel fundamental model standar. 4 adalah parameter penggabungan quark, yang diperlukan untuk menggambarkan gaya nuklir lemah. 4 adalah parameter penggabungan neutrino. Konstanta kosmologis yang menggambarkan percepatan yang ada dalam perluasan alam semesta. konstanta struktur halus yang menggambarkan kekuatan gaya elektromagnetik, dan konstanta kopling kuat - yang menentukan kekuatan gaya nuklir kuat.

Tetapi ada 4 konstanta fundamental khusus yang berlaku untuk segala hal di mana saja. Konstanta gravitasi G - Dapat dianggap sebagai faktor proporsional antara kekuatan gravitasi dan massa yang menciptakan gravitasi tersebut. Ini memiliki satuan panjang pangkat tiga dibagi dengan massa dikali waktu kuadrat.

Kecepatan cahaya, C adalah seperti faktor konversi antara Massa dan energi, atau faktor konversi antara dimensi waktu dan tiga dimensi spasial alam semesta 4 dimensi kita.

Konstanta Planck adalah konstanta fundamental yang menetapkan skala minimum fenomena kuantum. Ini dapat ditemukan di hampir semua persamaan mekanika kuantum. Ini memiliki satuan massa dikali jarak kuadrat dibagi waktu.

Konstanta Boltzmann berperan dalam menentukan besarnya energi getaran yang terkandung dalam atom yang berkaitan dengan suhu. Itu hanyalah definisi energi yang terkandung dalam satu derajat Kelvin dan memiliki satuan energi per derajat.

Video :

https://youtu.be/IPnmssrwGcg