Sebuah gambaran mengerikan tentang salah satu nasib potensial galaksi Bima Sakti kita terungkap berkat penemuan anomali kosmik yang menantang pemahaman kita tentang alam semesta.
Tim astronom internasional yang dipimpin oleh CHRIST University, Bangalore, menemukan bahwa galaksi spiral raksasa yang berjarak hampir 1 miliar tahun cahaya dari Bumi menyimpan lubang hitam supermasif dengan massa miliaran kali massa Matahari, yang menggerakkan semburan radio kolosal sepanjang 6 juta tahun cahaya.
Ini adalah salah satu yang terbesar yang pernah diketahui pada galaksi spiral dan menggoyahkan pemahaman konvensional tentang evolusi galaksi, karena jet sekuat itu hampir eksklusif ditemukan di galaksi elips, bukan spiral.
Hal ini juga berarti Bima Sakti berpotensi menciptakan jet energik serupa di masa depan—dengan sinar kosmik, sinar gamma, dan sinar-X yang dihasilkannya dapat menimbulkan kekacauan di sistem surya kita karena peningkatan radiasi dan potensi menyebabkan kepunahan massal di Bumi.

Memikirkan ulang pemikiran tentang evolusi galaksi

"Penemuan ini lebih dari sekadar keanehan—ia memaksa kita untuk memikirkan ulang bagaimana galaksi berevolusi, dan bagaimana lubang hitam supermasif tumbuh di dalamnya dan membentuk lingkungannya," kata penulis utama Profesor Joydeep Bagchi dari CHRIST University, Bangalore.
"Jika galaksi spiral tidak hanya dapat bertahan tetapi juga berkembang di bawah kondisi ekstrem seperti itu, apa artinya ini bagi masa depan galaksi seperti Bima Sakti kita sendiri?
"Apakah galaksi kita suatu hari nanti akan mengalami fenomena berenergi tinggi serupa yang akan memiliki konsekuensi serius bagi kelangsungan hidup kehidupan berharga di dalamnya?"
Dalam studi baru ini, yang telah dipublikasikan di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, para peneliti mengungkap struktur dan evolusi galaksi spiral 2MASX J23453268−0449256, yang ukurannya tiga kali lipat dari Bima Sakti.
Menggunakan pengamatan dari Teleskop Luar Angkasa Hubble, Teleskop Radio Giant Metrewave, Atacama Large Millimeter Wave Array, dan analisis multi-gelombang, mereka mendeteksi lubang hitam supermasif raksasa di pusatnya dan semburan radio yang termasuk terbesar yang pernah diketahui pada galaksi spiral, menjadikannya fenomena langka.
Secara tradisional, ilmuwan percaya bahwa aktivitas kekerasan semburan supermasif lubang hitam semacam itu akan mengganggu struktur halus galaksi spiral.
Namun, melawan segala kemungkinan, 2MASX J23453268−0449256 tetap mempertahankan sifat tenangnya dengan lengan spiral yang jelas, batang nuklir yang terang, dan cincin bintang yang tidak terganggu—semuanya sambil menampung salah satu lubang hitam paling ekstrem yang pernah diamati dalam konteks semacam ini.
Menambah misteri, galaksi ini dikelilingi oleh halo gas panas yang memancarkan sinar-X, memberikan wawasan penting tentang sejarahnya. Meskipun halo ini perlahan mendingin seiring waktu, jet lubang hitam bertindak seperti tungku kosmik, mencegah pembentukan bintang baru meskipun terdapat bahan pembentuk bintang yang melimpah.

Bagaimana perbandingannya dengan Bima Sakti

Galaksi Bima Sakti kita memiliki lubang hitam bermassa 4 juta kali massa Matahari—Sagittarius A (Sgr A*)—di pusatnya, tetapi saat ini berada dalam keadaan sangat tenang dan tidak aktif.
Hal ini dapat berubah jika awan gas, bintang, atau bahkan galaksi kerdil kecil terserap (efektif dimakan), kata para peneliti, yang berpotensi memicu aktivitas jet yang signifikan. Peristiwa semacam ini dikenal sebagai Tidal Disruption Events (TDE) dan telah diamati di galaksi lain, tetapi belum di Bima Sakti.
Jika jet besar seperti ini muncul dari Sgr A*, dampaknya akan bergantung pada kekuatan, arah, dan output energinya, kata para peneliti.
Salah satu jet yang mengarah ke sistem tata surya kita dapat mengikis atmosfer planet, merusak DNA, dan meningkatkan tingkat mutasi akibat paparan radiasi, sementara jika Bumi terpapar jet langsung atau dekat, hal itu dapat merusak lapisan ozon dan menyebabkan kepunahan massal.
Kemungkinan ketiga adalah jet yang kuat dapat mengubah medium antarbintang dan memengaruhi pembentukan bintang di wilayah tertentu, seperti yang terjadi di galaksi yang menjadi fokus studi baru ini.
Astronom meyakini Bima Sakti kemungkinan pernah memiliki jet radio berskala besar di masa lalu dan meskipun berpotensi menghasilkan jet serupa di masa depan, para ahli belum dapat menentukan waktu pastinya karena bergantung pada banyak faktor.

Petunjuk materi gelap
Tim peneliti juga menemukan bahwa J23453268−0449256 mengandung 10 kali lebih banyak materi gelap daripada Bima Sakti, yang krusial untuk stabilitas cakramnya yang berputar cepat.
Dengan mengungkap keseimbangan yang belum pernah terjadi sebelumnya antara materi gelap, aktivitas lubang hitam, dan struktur galaksi, para ahli mengatakan studi ini membuka front baru dalam astrofisika dan kosmologi.
"Memahami galaksi-galaksi langka ini dapat memberikan petunjuk vital tentang kekuatan tak terlihat yang mengendalikan alam semesta—termasuk sifat materi gelap, nasib jangka panjang galaksi, dan asal usul kehidupan," kata co-author Shankar Ray, seorang mahasiswa Ph.D. di CHRIST University, Bangalore.
"Pada akhirnya, studi ini membawa kita satu langkah lebih dekat untuk mengungkap misteri kosmos, mengingatkan kita bahwa alam semesta masih menyimpan kejutan di luar imajinasi kita."

sumber: Phys

Para peneliti telah membuktikan adanya altermagnetisme melalui eksperimen di Swiss Light Source SLS, yang menambah jenis magnetisme. Penemuan eksperimental cabang magnetisme baru ini diterbitkan dalam Nature. Penemuan ini menunjukkan fisika fundamental baru, yang memiliki dampak signifikan pada spintronik.

Magnetisme bukan hanya magnet di kulkas. Penemuan antiferromagnet hampir seratus tahun yang lalu membawa pemahaman ini. Sejak saat itu, keluarga bahan magnetik telah dibagi menjadi dua fase fundamental: cabang ferromagnetik yang telah dikenal selama beberapa milenium dan cabang antiferromagnetik.

Di Swiss Light Source SLS, kolaborasi internasional yang dipimpin oleh Akademi Ilmu Pengetahuan Ceko bersama dengan Institut Paul Scherrer PSI melakukan bukti eksperimental dari cabang ketiga magnetisme, yang dikenal sebagai altermagnetisme.

Pengaturan spontan spesifik dari momen magnetik—atau spin elektron—dan atom-atom yang membawa momen tersebut dalam kristal menentukan fase-fase magnetik fundamental.

Jenis magnet ferromagnetik menempel pada karena spinnya berputar ke arah yang sama dan menghasilkan magnetisme makroskopis. Sebaliknya, bahan antiferromagnetik memiliki spin yang berputar secara bergantian, sehingga bahan tersebut tidak memiliki magnetisasi makroskopik bersih. Tidak seperti jenis magnetisme lainnya, seperti diamagnetisme dan paramagnetisme, ini mengacu pada respons khusus terhadap medan magnet eksternal daripada pengurutan magnetik spontan dalam bahan.

Susunan spin dan simetri kristal altermagnet unik. Seperti antiferromagnet, spin beralternasi, menghasilkan tidak adanya magnetisasi bersih. Namun, simetri ini membuat struktur pita elektronik memiliki polarisasi spin yang kuat yang berbalik arah saat melewati pita energi material, yang menjadikannya altermagnet. Ini menghasilkan beberapa sifat baru yang sepenuhnya berbeda, serta sifat-sifat yang sangat berguna yang lebih mirip dengan feromagnet.

Sektor teknologi memori magnetik generasi berikutnya yang sedang berkembang, spintronics, mendapat banyak manfaat dari saudara magnetik ketiga ini. Sementara elektronik hanya menggunakan muatan elektron, spintronik juga menggunakan keadaan spin elektron untuk mengangkut data.

Spintronik telah menjanjikan untuk mengubah teknologi TI selama beberapa tahun, tetapi teknologi ini masih sangat baru. Untuk perangkat semacam itu, feromagnet biasanya digunakan karena mereka menawarkan fenomena fisik yang sangat diinginkan yang bergantung pada spin yang kuat. Namun, meskipun magnetisasi bersih makroskopik bermanfaat dalam banyak aplikasi lainnya, gangguan antar bit—komponen pembawa informasi dalam penyimpanan data—menimbulkan batasan praktis pada skalabilitas perangkat ini.

Lebih baru-baru ini, antiferromagnet telah dipelajari untuk spintronik karena mereka tidak memiliki magnetisasi bersih, yang memungkinkan mereka untuk menawarkan skalabilitas ultra dan efisiensi energi. Namun, efek spin yang kuat feromagnet yang sangat bermanfaat tidak ada, yang sekali lagi menghambat aplikabilitas praktisnya.

Altermagnet menawarkan yang terbaik dari keduanya, dengan magnetisasi bersih nol dan fenomena bergantung spin yang kuat yang diinginkan yang ditemukan pada feromagnet. Secara prinsipil, keunggulan ini dianggap tidak sesuai.

Untuk mendapatkan bukti eksperimental langsung tentang keberadaan altermagnetisme, kita harus menunjukkan karakteristik simetri spin unik altermagnet. Untuk mendapatkan bukti ini, tim menggunakan spektroskopi fotoemis resolusi spin dan sudut di stasiun akhir SIS (COPHEE) dan garis pancar ADRESS dari SLS. Metode ini memungkinkan tim untuk melihat fitur yang mencolok dalam struktur elektronik altermagnet yang dicurigai, seperti pemisahan pita elektronik yang sesuai dengan berbagai keadaan spin, yang dikenal sebagai pengangkatan degenerasi spin Kramers.

Penemuan ini dilakukan pada kristal tellurida mangan, sebuah bahan yang sudah dikenal luas yang terdiri dari dua unsur sederhana. Karena momen magnetik pada atom mangan yang berdekatan bergerak ke arah yang berlawanan, material ini secara tradisional dianggap sebagai antiferromagnet klasik. Ini menghasilkan magnetisasi bersih yang menghilang.

Namun, para ilmuwan harus mengetahui bahwa mereka sedang melihat altermagnet ketika mereka melihat pengangkatan degenerasi spin Kramers oleh urutan magnetik, sedangkan antiferromagnet tidak.

Juraj Krempasky, seorang ilmuwan beamline yang bekerja di Grup Optik Beamline di PSI dan penulis utama studi tentang mangan telluride, mengatakan, "Kami dapat mendeteksi pembelahan bergantian karakteristik dari tingkat energi yang sesuai dengan keadaan spin yang berlawanan berkat presisi tinggi dan sensitivitas pengukuran kami, dan dengan demikian menunjukkan bahwa mangan telluride bukanlah antiferomagnet konvensional maupun feromagnet konvensional, melainkan termasuk dalam cabang altermagnetik baru dari bahan

Sekarang, garis sinar yang memungkinkan penemuan ini telah dilepaskan; peningkatan SLS 2.0 menunggu. Stasiun akhir COPHEE akan sepenuhnya diintegrasikan ke dalam jalur berkas "QUEST" yang baru setelah dua puluh tahun penelitian yang berhasil. Menurut Krempasky, eksperimen ini dilakukan dengan foton cahaya terakhir di COPHEE. "Bahwa mereka memberikan terobosan ilmiah yang sangat penting adalah hal yang sangat emosional bagi kami."

Menurut teori optik kuantum terkini, baik keadaan terang maupun gelap cahaya dapat disebabkan oleh interferensi klasik.

Menurut teori fisika klasik, gelombang elektromagnetik tidak dapat berinteraksi dengan materi saat saling berinterferensi secara destruktif, yaitu saat medan listriknya saling meniadakan. Di sisi lain, partikel cahaya masih dapat berinteraksi dengan materi lain bahkan saat medan listrik rata-ratanya nol, menurut teori mekanika kuantum.

Dalam studi terkini, para peneliti dari Max Planck Institute of Quantum Optics, ETH Zurich, dan Federal University of São Carlos meneliti kontras antara teori mekanika klasik dan kuantum dari perspektif optik kuantum, studi tentang interaksi antara cahaya dan materi pada tingkat kuantum. Menurut karya mereka, yang dipublikasikan dalam Physical Review Letters, keadaan binomial dua mode tertentu—keadaan cahaya kolektif yang cemerlang dan gelap—merupakan sumber interferensi klasik. Gerhard Rempe, penulis senior makalah tersebut, mengatakan, "Setelah kolaborasi yang berlangsung lama dan membuahkan hasil mengenai topik QED rongga dengan penulis pertama, Celso J. Villas-Boas, ia dan saya bertukar banyak ide mendalam mengenai topik yang dilaporkan selama beberapa tahun atau lebih." "Ia penasaran dengan apa yang akan terjadi jika atom terpapar pada dua medan cahaya yang keduanya berada dalam superposisi nol dan satu foton. Hal ini terinspirasi oleh eksperimen informasi kuantum saya, yang melibatkan satu atom yang digabungkan ke dua rongga optik dan foton tunggal yang terbang masuk dan keluar dari rongga tersebut. Keadaan terang dan gelap atom Dicke dari tahun 1950-an terkait dengan cara ia mendefinisikan situasi dalam hal keadaan terang dan gelap cahaya.

Skenario Villas-Boas mengganti dua (atau lebih) mode optik dengan nol atau satu foton untuk dua (atau lebih) atom yang diuraikan Dicke dalam makalahnya. Kata "terang" dan "gelap" dalam konteks ini merujuk pada kemampuan atom keadaan dasar untuk distimulasi atau ketidakmampuan untuk melakukannya (karena amplitudo eksitasi yang saling mengganggu secara destruktif), masing-masing.

"Menanggapi gambaran ini, saya membandingkan situasi dengan dua keadaan cahaya koheren yang saling mengganggu secara destruktif dan karena itu tidak dapat mengeksitasi atom pada posisi simpul medan (di mana intensitasnya nol)," kata Rempe. "Perbandingan saya antara medan cahaya kuantum dan klasik secara harfiah memaksa kami untuk berpikir tentang hubungan antara interferensi klasik dengan intensitas maksimum/minimum dan keadaan terang/gelap cahaya mekanika kuantum."

Villas-Boas secara teoritis meneliti eksperimen celah ganda menggunakan keadaan koheren (kuasi-klasik) dan foton tunggal (kuantum), memperluas konsep yang telah dieksplorasinya bersama Rempe. Analisisnya menunjukkan bahwa keadaan cahaya yang cemerlang (dapat dideteksi) dan gelap (tidak terdeteksi) memang dapat menjelaskan pola interferensi, maksimum dan minimum, yang diamati dalam eksperimen.

"Banyak diskusi yang sebagian kontroversial antara kami berdua kemudian mengarah pada gambaran interferensi yang sama sekali baru yang menggunakan partikel alih-alih medan," kata Rempe. "Misalnya, medan cahaya gelombang berdiri klasik (terdiri dari dua gelombang cahaya yang saling berpropagasi) dengan intensitas maksimum dan minimum periodik sekarang digambarkan sebagai suksesi bergantian dari keadaan terang dan gelap foton, masing-masing."

Kehadiran foton dalam keadaan gelap merupakan karakteristik yang menonjol. Menurut kerangka teori baru para peneliti, foton-foton ini ditemukan di simpul-simpul pola interferensi. Akan tetapi, foton-foton ini dianggap tidak terlihat oleh teknik eksperimen standar karena kondisi yang menghubungkannya adalah gelap.

"Ini adalah gambaran yang sangat berlawanan dengan intuisi yang awalnya membuat kami ragu bahwa deskripsi kami bisa benar," kata Rempe. "Eksperimen kelompok saya pada akhir tahun 1990-an, yang meneliti fungsi pengamat jalur mana dalam studi celah ganda, memberikan dukungan.

Pengamatan jalur mana (partikel melalui celah ganda) bisa sangat rumit sehingga tidak memberikan dorongan momentum pada partikel yang mengganggu, seperti yang telah dibahas secara kontroversial saat itu. Untuk menghilangkan pola interferensi, hal ini menimbulkan pertanyaan yang belum terjawab tentang bagaimana pengamat dapat mengarahkan partikel dari zona terang ke zona gelap.

Kerangka teori baru para peneliti menawarkan penjelasan alternatif untuk interferensi klasik yang didasarkan pada optik kuantum. Secara khusus, hal itu menyiratkan bahwa deteksi jalur mana mengubah keadaan menjadi keadaan terang di area yang gelap. Secara khusus, pengamat jalur mana dapat mengubah keadaan partikel sehingga dapat dideteksi tanpa harus mengubah perjalanan partikel.

"Menurut pendapat saya yang sederhana, deskripsi kami bermakna karena memberikan gambaran kuantum (dengan partikel) dari interferensi klasik (dengan gelombang): nilai maksimum dan minimum dihasilkan dari terang yang terjerat (pasangan itu) dan gelap (yang tidak menggabungkan) keadaan partikel," kata Rempe. "Saya akan mengatakan bahwa gambaran kami menyelesaikan aspek-aspek (seperti deteksi jalur mana) dari perdebatan lama yang melibatkan beberapa pemikir terhebat, seperti Newton (partikel), Maxwell (gelombang), Einstein (partikel), Millikan (gelombang), dan banyak lainnya."

Perspektif baru tentang interferensi klasik gelombang ditetapkan oleh penelitian terbaru oleh Rempe, Villas-Boas, dan rekan-rekannya. Perspektif ini mengkarakterisasi intensitas maksimum dan minimum dalam hal superposisi kuantum terang/gelap partikel yang terjerat. Meskipun para ilmuwan telah menyadari bahwa banyak fenomena optik kuantum tidak dapat dijelaskan oleh persamaan klasik Maxwell, teori baru tim tersebut memberikan penjelasan yang lebih luas tentang interferensi.

"Dalam beberapa hal, kami menunjukkan bahwa persamaan Maxwell adalah kasus pembatas mekanika kuantum," kata Rempe. "Dua efek ditambahkan ke model untuk mencapai hal ini. Pertama, penanganan mekanika kuantum menyeluruh diberikan pada detektor yang melacak pola interferensi dan penggandengannya ke cahaya. Kedua, dinyatakan bahwa keadaan partikel yang terjerat adalah penyebab interferensi.

Bergantung pada apakah mereka berpasangan dengan detektor atau tidak, keadaan ini bisa terang atau gelap, atau apa pun di antaranya. Kehadiran partikel dalam keadaan gelap yang tidak terlihat oleh detektor yang dipilih adalah salah satu karakteristik penentunya.

Studi terkini kelompok akademisi ini mungkin akan segera berfungsi sebagai katalisator untuk penelitian tambahan yang ditujukan untuk menyempurnakan teori yang baru-baru ini mereka usulkan, yang mendefinisikan proses interferensi dalam bentuk partikel daripada gelombang. Kerangka kerja yang mereka sarankan dapat membantu mengarahkan upaya eksperimental di masa mendatang dan berkontribusi pada pemahaman kita saat ini tentang interferensi klasik.

"Dalam studi ini, kami secara khusus mempelajari kasus partikel cahaya yang diamati oleh atom dua tingkat dalam keadaan dasarnya," kata Rempe. "Saya pikir akan menarik juga untuk mengeksplorasi kasus partikel material yang diamati oleh detektor lain yang sesuai seperti perangkat ionisasi atau hanya pengendapan pada permukaan."

Kecepatan keterikatan kuantum diukur untuk pertama kalinya



Dalam dunia fisika kuantum, berbagai peristiwa terjadi dengan kecepatan yang sangat tinggi. Proses yang dulunya dianggap terjadi dalam sekejap, seperti keterikatan kuantum, kini sedang diteliti dalam sepersekian detik yang sangat kecil.

Ini seperti membekukan momen singkat untuk mengungkap detail halus yang tersembunyi di depan mata.

Bersama tim peneliti dari Tiongkok, Prof. Joachim Burgdörfer dan rekan-rekannya dari Institut Fisika Teoritis di TU Wien mengukur momen singkat ini untuk memahami bagaimana keterikatan kuantum sebenarnya terjadi.

Para ilmuwan ini tidak berfokus pada keberadaan keterikatan kuantum, tetapi tertarik untuk mengungkap bagaimana hal itu dimulai — bagaimana tepatnya dua partikel menjadi terjerat kuantum?

Memahami keterikatan kuantum (Quantum Entanglement)

Dengan menggunakan simulasi komputer tingkat lanjut, mereka berhasil mengintip proses yang terjadi pada skala waktu attodetik — sepersejuta dari sepersejuta detik.

Keterikatan kuantum adalah fenomena aneh dan menarik di mana dua partikel menjadi saling terhubung sehingga mereka berbagi satu keadaan.

Ini seperti memiliki dua koin ajaib yang selalu mendarat di sisi yang sama — lemparkan satu, dan yang lain secara misterius menunjukkan hasil yang sama, meskipun jaraknya bermil-mil.

"Anda dapat mengatakan bahwa partikel tidak memiliki sifat individual, mereka hanya memiliki sifat umum. Dari sudut pandang matematika, mereka saling terkait erat, bahkan jika mereka berada di dua tempat yang sama sekali berbeda," jelas Prof. Burgdörfer.

Ini berarti bahwa mengukur satu partikel secara instan memengaruhi keadaan yang lain, tidak peduli seberapa jauh jaraknya.

Secara sederhana, partikel yang terjerat berbagi koneksi yang memungkinkan mereka "berbicara" satu sama lain secara instan. Ukur satu partikel, dan Anda akan segera mengetahui sesuatu tentang pasangannya.

Perilaku aneh ini menentang pemahaman kita sehari-hari tentang cara kerja dunia, menjadikan keterikatan salah satu konsep yang paling membingungkan dalam fisika kuantum.


Bereksperimen dengan laser dan elektron

Meskipun konsep keterikatan kuantum tampak sulit dipahami, itu tidak lagi menjadi bahan perdebatan apakah konsep itu benar atau tidak, dan bukan itu yang dibahas dalam penelitian ini.

"Kami, di sisi lain, tertarik pada hal lain — mencari tahu bagaimana keterikatan ini berkembang sejak awal dan efek fisik apa yang berperan dalam skala waktu yang sangat singkat," kata Prof. Iva Březinová, salah satu penulis publikasi ini.

Untuk mengeksplorasi hal ini, tim mengamati atom-atom yang terkena pulsa laser berfrekuensi tinggi dan sangat kuat. Bayangkan menyinari atom dengan senter berkekuatan super.

Satu elektron menjadi sangat bersemangat hingga terlepas dan terbang menjauh. Jika laser cukup kuat, elektron kedua di dalam atom juga mendapat sentakan, bergerak ke tingkat energi yang lebih tinggi dan mengubah orbitnya di sekitar nukleus.

Jadi, setelah ledakan cahaya yang kuat ini, satu elektron terlepas dengan sendirinya, dan yang lain tertinggal tetapi tidak sama seperti sebelumnya.

"Kita dapat menunjukkan bahwa kedua elektron ini kini terjerat kuantum," kata Prof. Burgdörfer. "Anda hanya dapat menganalisisnya bersama-sama — dan Anda dapat melakukan pengukuran pada salah satu elektron dan mempelajari sesuatu tentang elektron lainnya pada saat yang sama."

Saat waktu menjadi kabur

Di sinilah hal-hal menjadi sangat menarik. Elektron yang terbang menjauh tidak memiliki momen pasti saat meninggalkan atom.

"Ini berarti bahwa waktu kelahiran elektron yang terbang menjauh tidak diketahui secara prinsip. Anda dapat mengatakan bahwa elektron itu sendiri tidak tahu kapan ia meninggalkan atom," catat Prof. Burgdörfer.

Itu yang disebut superposisi kuantum, yang berarti ia ada dalam beberapa keadaan sekaligus.

Tetapi masih ada lagi. Waktu saat elektron pergi dikaitkan dengan keadaan energi elektron yang tertinggal.

Jika elektron yang tersisa memiliki energi yang lebih tinggi, elektron yang pergi mungkin lebih awal. Jika berada dalam keadaan energi yang lebih rendah, elektron kemungkinan besar akan meninggalkannya lebih lambat — rata-rata sekitar 232 attodetik kemudian.

Mengukur yang tidak terukur

Satu attodetik sangat singkat sehingga berada di luar kemampuan kebanyakan orang untuk memahaminya. Namun, perbedaan kecil ini bukan hanya teoritis.

"Perbedaan ini tidak hanya dapat dihitung, tetapi juga diukur dalam eksperimen," kata Prof. Burgdörfer.

Tim telah merancang protokol pengukuran yang menggabungkan dua sinar laser yang berbeda untuk menangkap waktu yang sulit dipahami ini.

Mereka telah berkolaborasi dengan peneliti lain yang ingin menguji dan mengamati keterikatan yang sangat cepat ini di laboratorium.

Mengapa keterikatan kuantum penting?

Memahami bagaimana keterikatan terbentuk dapat memiliki implikasi besar bagi teknologi kuantum seperti kriptografi dan komputasi.

Alih-alih hanya mencoba mempertahankan keterikatan, para ilmuwan sekarang dapat mempelajari awal mulanya. Hal ini dapat mengarah pada cara-cara baru untuk mengendalikan sistem kuantum dan meningkatkan keamanan komunikasi kuantum.

Perjalanan tidak berhenti di sini. Prof. Burgdörfer dan timnya bersemangat dengan langkah selanjutnya.

"Kami sudah berunding dengan tim peneliti yang ingin membuktikan keterikatan yang sangat cepat tersebut," ungkapnya.

Dengan menjelajahi dalam skala waktu yang sangat singkat ini, mereka tidak hanya mengamati efek kuantum — mereka juga mendefinisikan ulang cara kita memahami struktur realitas.

Keterikatan kuantum dan masa depan

Jelas bahwa dalam dunia kuantum, bahkan momen yang paling singkat pun menyimpan banyak informasi.

"Elektron tidak hanya melompat keluar dari atom. Itu adalah gelombang yang keluar dari atom, begitulah istilahnya — dan itu membutuhkan waktu tertentu," jelas Iva Březinová.

"Tepatnya selama fase inilah keterikatan terjadi, yang efeknya kemudian dapat diukur secara tepat kemudian dengan mengamati kedua elektron," simpulnya.

Jadi lain kali Anda berkedip, ingatlah bahwa dalam waktu kurang dari sepertriliun waktu tersebut, seluruh peristiwa kuantum sedang berlangsung, mengungkap rahasia yang dapat mengubah masa depan teknologi dan pemahaman kita tentang alam semesta.

Saat ini kita punya waktu 24 jam dalam satu hari. Tapi bagaimana jika di masa depan waktu tersebut berubah menjadi 25 jam?
Ini semua mungkin terjadi karena Bulan perlahan menjauhi Bumi.

Kini kita mengenal putaran Bumi pada porosnya memerlukan 24 jam. Namun menurut penelitian, satu rotasi telah bertambah 18 jam daru=i 1,4 miliar tahun lalu. Hal tersebut terjadi karena menjauhnya jarak Bulan dengan Bumi.
Perubahan rotasi ini dilaporkan dalam sebuah penelitian dari University of Wisconsin-Madison.

"Saat Bulan menjauh, Bumi berputar melambat seperti peselancar es. Sekitar 1,5 miliar tahun lalu, jarak Bulan cukup dekat dengan interaksi gravitasi Bumi yang bisa menghancurkannya," kata profesor di University of Wisconsin-Madison, Stephen Meyers, dikutip dari Indian Express, Senin (26/8/2024).

Meyers bersama dengan profesor riset di Columbia, Alberto Malinverno mengembangkan TimeOptMCMC. Ini merupakan pendekatan statistik membantu menentukan hubungan antara hari dengan jarak Bumi dan Bulan.

Hasilnya Bulan terus menjauh dengan kecepatan 3,82 sentimeter per tahun. Artinya satu hari bisa menjadi 25 jam pada 200 juta tahun lagi.

Para ilmuwan menyebut temuan tersebut sebagai siklus Milankovitch. Yakni saat mereka menentukan di mana sinar Matahari didistribusikan di Bumi dan ritme iklimnya.

Sebelumnya penelitian serupa juga pernah diterbitkan. Salah satunya adalah ilmuwan Rusia Jacques Laskar mengenai kekacauan tata surya yang dilakukan 1989.

Tapi penelitian dari Wisconsin, disebut Indian Express menekankan lebih jauh soal pergeseran Bulan dan dampaknya pada Bumi. Para ilmuwan juga tengah meneliti batuan lebih tua untuk bisa memahami soal hubungan antara Bulan dan Bumi.

Dengan menggunakan kumpulan data awal yang dirilis oleh James Webb Space Telescope (JWST), tim ilmuwan internasional telah menemukan sesuatu yang mengejutkan – bukti adanya enam galaksi besar yang ada pada masa awal alam semesta kita.

"Benda-benda ini jauh lebih besar dari yang diperkirakan siapa pun," kata Joel Leja, astronom dan astrofisikawan di Penn State University. "Kami berharap hanya menemukan galaksi-galaksi kecil, masih muda, namun kami telah menemukan galaksi-galaksi yang sama matangnya dengan galaksi kita, yang sebelumnya dianggap sebagai awal mula alam semesta."

Leja adalah salah satu penulis penelitian yang diterbitkan pada 22 Februari di jurnal Nature yang dapat mengubah beberapa anggapan kita tentang bagaimana galaksi terbentuk. Galaksi-galaksi yang baru ditemukan ini berumur sekitar 500 hingga 700 juta tahun setelah Big Bang. JWST memiliki instrumen penginderaan inframerah yang dapat mendeteksi cahaya yang dipancarkan oleh bintang dan galaksi paling kuno, sehingga memungkinkan para astronom untuk melihat sekitar 13,5 miliar tahun ke belakang.

"Ini adalah temuan awal kami sejauh ini, jadi penting bagi kami untuk tetap berpikiran terbuka tentang apa yang kami lihat," kata Leja. "Meskipun data menunjukkan kemungkinan besar itu adalah galaksi, saya pikir ada kemungkinan nyata bahwa beberapa objek ini ternyata adalah lubang hitam supermasif yang tidak jelas. Terlepas dari itu, jumlah massa yang kami temukan menyatakan bahwa massa bintang yang diketahui pada periode alam semesta kita saat ini adalah 100 kali lebih besar dari yang kita perkirakan sebelumnya. Bahkan jika kita memotong sampelnya menjadi dua, ini masih merupakan perubahan yang mencengangkan."

Karena keenam galaksi ini jauh lebih masif daripada perkiraan siapa pun dalam tim, mereka dapat membalikkan anggapan sebelumnya tentang pembentukan galaksi pada awal mula alam semesta.

"Pernyataan bahwa pembentukan galaksi masif dimulai pada awal sejarah alam semesta, menjungkirbalikkan apa yang selama ini kita anggap sebagai ilmu pengetahuan yang sudah mapan," kata Leja. "Kami secara informal menyebut objek-objek ini sebagai 'penghancur alam semesta' – dan sejauh ini mereka masih sesuai dengan namanya."

Para penulis berpendapat bahwa "pemecah alam semesta" begitu besar sehingga hampir semua model kosmologi modern gagal menjelaskan bagaimana sistem bintang ini bisa terbentuk.

"Kami pertama kali melihat alam semesta awal dan tidak tahu apa yang akan kami temukan," kata Leja. "Ternyata kami menemukan sesuatu yang sangat tidak terduga sehingga justru menimbulkan masalah bagi sains. Hal ini membuat gambaran keseluruhan pembentukan galaksi awal menjadi dipertanyakan."

Salah satu cara tim dapat mengonfirmasi temuan baru mereka adalah dengan gambar spektrum yang dapat memberikan data tentang jarak sebenarnya antara kita dan galaksi misterius, serta gas dan elemen lain yang ada. Hal ini juga akan memberikan gambaran yang lebih jelas tentang seperti apa galaksi-galaksi ini miliaran tahun yang lalu.

"Spektrum akan segera memberi tahu kita apakah hal-hal ini nyata atau tidak," kata Leja. "Ini akan menunjukkan kepada kita seberapa besar mereka, seberapa jauh jaraknya. Yang lucu adalah kita memiliki semua hal yang ingin kita pelajari dari James Webb. Kami telah menemukan sesuatu yang tidak pernah terpikirkan oleh kami untuk ditanyakan kepada alam semesta — dan hal itu terjadi jauh lebih cepat dari yang saya perkirakan, namun inilah kami."

NASA merilis gambar penuh warna dan data spektroskopi pertama JWST pada 12 Juli 2022. Salah satu tujuan utama JWST tahun ini adalah memetakan dan membuat garis waktu hari-hari awal alam semesta dengan lebih baik dengan resolusi tinggi dan kemampuan pengamatan inframerah.

Umat manusia semakin pandai melihat jauh ke luar angkasa: Kita telah melihat dua bintang neutron bertabrakan, kita telah akan melihat ledakan radio misterius dan kita akan melihat, untuk pertama kalinya, cakrawala peristiwa lubang hitam.
Tapi masih ada beberapa kejutan di luar sana, di sudut alam semesta kita sendiri.
Setelah mengecek kembali pengamatan gugus bola terdekat, Teleskop Luar Angkasa Hubble secara tidak sengaja menangkap galaksi yang tidak dipublikasikan. Galaksi yang baru ditemukan bernama Bedin I - dan hampir setua alam semesta.
Misi awal adalah untuk mencari bintang yang lemah di NGC 6752, sebuah gugus bola yang berjarak 13.000 tahun cahaya di dalam halo Bima Sakti. Tapi di kejauhan - sekitar 30 juta tahun cahaya "di depan", sekitar 2.300 kali lebih jauh dari bintang yang mereka lihat - Bedin sedang mengintai.
Mengingat Grup Lokal kita berdiameter sekitar 10 juta tahun cahaya. Jika Anda menganggapnya sebagai lingkungan, jarak 30 juta itu seperti berada di kota kosmik yang sama.
Bedin I relatif mungil, terisolasi dan tua. Lebarnya hanya 3.000 tahun cahaya, dibandingkan dengan 100.000 tahun cahaya galaksi kita Bima Sakti, dan sekitar 1.000 kali lebih lemah. Itu diklasifikasikan sebagai galaksi bola kerdil. Umumnya, galaksi katai spheroid adalah pendamping galaksi atau sistem yang lebih besar, tetapi bukan Bedin I. Jaraknya 2 juta tahun cahaya dari galaksi terdekat untuk dianggap sebagai "galaksi satelit".
Berdasarkan cahaya yang dipancarkannya, para ilmuwan dapat menentukan bahwa galaksi tersebut sangat rendah kandungan logamnya. Dan karena unsur-unsur yang lebih berat, seperti logam, diciptakan di bintang-bintang dan disebarkan setelah kematiannya, ini menunjukkan bahwa Bedin I memiliki populasi bintang yang sangat tua.


Diperkirakan umur galaksi itu 13 miliar tahun, dibandingkan dari alam semesta sekitar 800 juta tahun. Kandungan logam yang rendah menyiratkan bahwa Bedin I tidak memiliki formasi bintang baru sejak itu. Ini berarti bahwa itu adalah sejenis "fosil hidup" kosmik atau kapsul waktu yang menjaga kondisi alam semesta purba.

Belum memiliki alat canggih selain mata telanjang kita untuk menjelajahi alam semesta, abad ke-17 mengantarkan revolusi dengan adopsi teleskop. Dengan bukaan yang lebih besar dan kekuatan untuk mengumpulkan lebih banyak cahaya sekaligus, objek di luar batas visibilitas manusia — baik dalam hal resolusi tinggi maupun redup — tiba-tiba berubah dari tidak dapat diamati menjadi dapat diamati dengan mudah. Hampir seketika, objek dan fitur baru menjadi jelas, termasuk empat bulan utama Jupiter, fase Venus, cincin Saturnus dengan banyak fitur di dalamnya, dan banyak lagi.

Kemudian pada tahun 1671, astronom Italia Giovanni Cassini mengamati Saturnus, yang diketahui memiliki bulan raksasa, Titan, dan menemukan bulan lain: Iapetus. Sementara Cassini terus membuat banyak penemuan lain tentang Saturnus, termasuk banyak bulan lainnya, Iapetus adalah salah satu hal teraneh yang pernah dilihat siapa pun di langit. Cassini menemukan Iapetus di sisi barat Saturnus, tetapi ketika dia mencarinya nanti di orbitnya, di sisi timur Saturnus, ia tidak ada. Bulan tetap hilang selama beberapa dekade sampai, dengan teleskop yang ditingkatkan secara signifikan, Cassini akhirnya melihatnya, dua magnitudo lebih redup daripada yang terlihat di sisi barat Saturnus, pada tahun 1705. Meski luar biasa, itu hanyalah langkah awal untuk memahami misteri tersebut. Iapetus: bulan teraneh di tata surya kita.

Saat ini, kita memiliki kita memiliki kemewahan ratusan tahun kemajuan ilmiah, dan teknologi yang hanya bisa diimpikan oleh Cassini. Teleskop modern memiliki kekuatan pengumpulan cahaya ratusan kali lipat dari teleskop terbesar pada zamannya, dengan pemandangan yang membawa kita ke panjang gelombang yang tidak dapat diamati oleh mata manusia, dengan banyak observatorium yang terletak di luar angkasa, dan dengan beberapa di antaranya — seperti Voyager 1 pesawat ruang angkasa atau misi Cassini NASA — benar-benar melakukan perjalanan ke sana dan mencitrakan dunia yang jauh ini secara in situ.


Saturnus, seperti semua dunia raksasa gas di tata surya kita, memiliki sistem satelitnya sendiri yang unik dan kaya, sebagian besar dalam bentuk bulan dan cincin. Cincin utama sejauh ini merupakan fitur yang paling menonjol, dengan bulan-bulan muda kecil dan bulan-bulan kecil di dalamnya. Di luar cincin utama, Saturnus memiliki delapan bulan penting dan menonjol:

•     Mimas
•     Enceladus
•     Tethys
•     Dione
•     Rhea
•     Titan
•     Hyperion
•     Iapetus

Dari delapan bulan tersebut, Iapetus tidak hanya yang terluar, tetapi juga memiliki tiga ciri khusus yang membuatnya unik.

1.) Iapetus tidak mengorbit pada bidang yang sama dengan sistem Saturnus lainnya. Dari semua planet di tata surya, Saturnus berputar paling cepat kedua, menyelesaikan satu putaran penuh pada porosnya hanya dalam 10,7 jam. Cincin Saturnus mengorbit pada bidang yang sama, hampir seluruhnya terbuat dari es air. Dan dari delapan bulannya yang disebutkan di atas, tujuh di antaranya mengorbit dalam jarak 1,6° dari bidang yang sama, dengan hanya Mimas yang memiliki kemiringan lebih dari setengah derajat.

Kecuali, yaitu Iapetus. Mengorbit Saturnus pada jarak lebih dari dua kali lipat jarak Titan atau Hyperion, Iapetus condong pada 15,5° terhadap sistem Saturnus lainnya: sifat yang sulit dijelaskan. Biasanya, hanya ada tiga cara untuk bulan terbentuk: dari piringan planet, dari tabrakan yang menimbulkan puing-puing dalam jumlah besar, atau dari tangkapan gravitasi. Mengingat bahwa Iapetus adalah bulan terbesar ketiga Saturnus, yang tampaknya memiliki komposisi yang mirip dengan bulan-bulan Saturnus lainnya, dan ia hampir tidak memiliki eksentrisitas orbit, bahkan tarikan gravitasi yang paling kuat pun akan kesulitan untuk memindahkan Iapetus keluar dari bidang Saturnus, jika, memang di situlah awalnya terbentuk.

2.) Iapetus memiliki ekuator berbentuk tidak normal. Sama seperti Bumi, bulan, atau matahari, Iapetus bukanlah bola yang sempurna. Namun, sementara Bumi dan matahari sedikit menonjol di ekuator dan tampak terkompresi di kutubnya karena keseimbangan antara gravitasi dan momentum sudut yang disebabkan oleh rotasinya — suatu kondisi yang dikenal sebagai kesetimbangan hidrostatik — sifat Iapetus semuanya salah untuk geraknya. Khatulistiwanya memiliki diameter 1.492 kilometer dibandingkan dengan diameter kutub ke kutubnya yang hanya 1.424 kilometer, yang akan mewakili kesetimbangan hidrostatik jika Iapetus berputar 360° penuh setiap ~16 jam. Tapi ternyata tidak. Iapetus terkunci secara pasang surut ke Saturnus, artinya ia berotasi hanya sekali setiap 79 hari.

Selain itu, kunjungan misi Cassini ke Iapetus menunjukkan sesuatu yang sama sekali baru dan tak terduga: punggungan khatulistiwa yang sangat besar yang membentang sepanjang 1.300 kilometer, atau hampir sepanjang diameter planet ini. Punggungan ini memiliki lebar sekitar 20 kilometer, tinggi 13 kilometer, dan mengikuti garis khatulistiwa hampir sempurna. Ada beberapa segmen yang terputus selain punggungan utama, banyak puncak yang terisolasi, dan bagian di mana punggungan tunggal tampaknya pecah menjadi tiga punggungan paralel. Ini adalah satu-satunya dunia di tata surya dengan fitur seperti itu, dan setiap teori mencoba untuk menjelaskan bagaimana bulan ini memiliki sifat ekuator aneh seperti ini.

3.) Iapetus memiliki warna dua yang berbeda jelas. Percaya atau tidak, ketika Iapetus pertama kali ditemukan, inilah penjelasan yang diajukan oleh Cassini sendiri atas apa yang dilihatnya. Menyadari bahwa teleskop yang sama yang melihat Iapetus di ujung barat Saturnus seharusnya mampu mengungkapnya di ujung timur, Cassini berhipotesis bahwa:

- satu belahan Iapetus pasti secara intrinsik jauh lebih gelap (dan lebih redup) daripada yang lain,
- Iapetus harus terkunci secara pasang surut ke Saturnus, sehingga belahan yang sama menghadap kita pada titik yang sama di orbitnya,
- perbedaan ini harus dapat dideteksi ketika teleskop yang lebih besar tersedia.

Cassini tidak hanya membuat prediksinya untuk pengamatan era 1670-an, tetapi dia sendiri adalah orang yang melakukan deteksi kritis pertama Iapetus di tepi timur Saturnus ketika dia sendiri memperoleh peralatan superior pada tahun 1705.

Namun, tidak seperti dua teka-teki lainnya, teka-teki ini akhirnya terpecahkan — suatu prestasi yang hampir mustahil pada masa Cassini. Seperti yang dapat Anda lihat dari peta Iapetus yang penuh warna, belahan "terdepan" sangat gelap, seolah-olah berwarna coklat kemerahan, sedangkan belahan "belakang" berwarna putih salju, tertutup berbagai es yang mudah menguap.

Ternyata, ada cincin materi yang sangat besar tetapi bermassa rendah, condong ke arah rotasi Saturnus dan juga ke orbit Iapetus, yang tersebar melintasi jarak hampir 100 juta kilometer: hanya sedikit dari jarak Bumi-matahari.

Phoebe memancarkan partikel, dan Iapetus masuk ke aliran partikel itu. Saat terkena sinar matahari langsung, sisi Iapetus tanpa partikel dari Phoebe menahan panas dalam jumlah yang lebih kecil daripada sisi dengan partikel tersebut, sehingga es di bagian yang "lebih panas" lebih mungkin untuk menyublim, di mana mereka dapat mendarat di " sisi yang lebih dingin". Seiring waktu, volatil es menumpuk di sisi "dingin", sedangkan volatil es direbus dari belahan "panas", hanya menyisakan partikel non-volatil yang lebih baik dalam menyerap panas.

Ketika kita melihat semua fakta ini bersama-sama, bersama dengan sifat-sifat fisik Iapetus seperti kerapatan dan komposisinya, kita dapat menyusun skenario yang belum tentu 100% benar (dan tentu saja tidak diterima secara umum), tetapi itu memberikan penjelasan yang masuk akal tentang bagaimana Iapetus muncul.

Kembali ke masa-masa awal tata surya, proto-matahari memanas sementara ketidakstabilan terbentuk di piringan protoplanet di sekitarnya. Dua ketidakstabilan terbesar dan paling awal akan tumbuh menjadi dunia yang benar-benar raksasa, Jupiter dan Saturnus, sementara semua raksasa gas mengembangkan cakram mengelilingi planet. Masing-masing cakram ini akan terfragmentasi, membentuk serangkaian bulan di bidang yang sama. Salah satunya adalah Iapetus, yang mungkin terbentuk dari tabrakan masif awal di sistem Saturnus muda, atau karena gangguan dari bidang Saturnus melalui interaksi gravitasi. Iapetus, dari delapan bulan utama Saturnus, menjadi satu-satunya yang memperlihatkan sistem cincin.

Pada hari-hari awal sistem ini, Iapetus berputar dengan cepat, menyebabkannya membengkak. kemudian dengan cepat mengeras, sementara benturan berdampak besar menciptakan lima kawah terbesarnya dan menimbulkan puing-puing. Beberapa dari puing-puing itu mungkin telah membentuk cincin atau bulan yang secara pasang surut dipecah menjadi piringan puing-puing, yang kemudian jatuh ke permukaan Iapetus, membentuk punggungan khatulistiwa, sementara tonjolannya membeku. Seiring waktu, Phoebe pernah terperangkap, sejumlah kecil materinya yang kaya debu mendarat di belahan utama Iapetus, menyebabkan es mencair dan mengendapkan material yang gelap. Selama sisa sejarah tata surya, gugusan es di belahan bumi yang tertinggal, meninggalkan material yang gelap menumpuk di sisi depan. Saat ini, tebalnya hampir satu kaki (sekitar 25 sampai 30 cm).

Namun, terlepas dari betapa menjanjikannya skenario ini, saat ini belum ada cukup informasi untuk memvalidasinya atau mengesampingkan alternatif tersebut. Punggungan dan tonjolan khatulistiwa bisa terbentuk jika kerak Iapetus "membeku" padat pada tahap awal dari pembentukan bulan ini, dengan punggungan yang berasal dari bahan es yang terangkat dan mengeras. Alternatifnya, sejumlah besar aluminium-26 bisa saja terperangkap di bagian dalam bulan, memanaskan Iapetus dan menciptakan fitur-fitur ini. Dan berdasarkan fakta bahwa tidak ada benda dalam wilayah Saturnus yang lebih jauh dari Iapetus, mungkin saja, meskipun tidak disukai, bahwa ini sebenarnya adalah benda yang ditangkap, seperti Triton.

Ahli matematika Roy Kerr menemukan solusi untuk persamaan Einstein yang secara tepat menggambarkan ruang-waktu dengan yang sekarang kita sebut lubang hitam berputar. (Istilah ini tidak akan diciptakan selama beberapa tahun kemudian.) Dalam hampir enam dekade sejak pencapaiannya, para peneliti telah mencoba menunjukkan bahwa lubang hitam Kerr ini stabil. Artinya, jelas Jérémie Szeftel, matematikawan di Sorbonne University, "adalah jika saya memulai dengan sesuatu yang tampak seperti lubang hitam Kerr dan memberinya sedikit aksi ke obyek tersebut" — dengan melemparkan beberapa gelombang gravitasi padanya, misalnya — "apa Anda harapkan, jauh di masa depan, adalah bahwa semuanya akan kembali tenang, dan sekali lagi akan terlihat persis seperti solusi Kerr."

Situasi sebaliknya – ketidakstabilan matematis – "akan menimbulkan teka-teki mendalam bagi fisikawan teoretis dan akan menyarankan kebutuhan untuk memodifikasi, pada tingkat fundamental, teori gravitasi Einstein," kata Thibault Damour, fisikawan di Institute of Advanced Scientific. Studi di Prancis.

Dalam makalah setebal 912 halaman yang diposting online pada 30 Mei, Szeftel, Elena Giorgi dari Universitas Columbia dan Sergiu Klainerman dari Universitas Princeton telah membuktikan bahwa lubang hitam Kerr yang berputar perlahan memang stabil.

Salah satu alasan mengapa pertanyaan tentang stabilitas tetap terbuka begitu lama adalah bahwa sebagian besar solusi eksplisit untuk persamaan Einstein, seperti yang ditemukan oleh Kerr, adalah stasioner, kata Giorgi. "Formula ini berlaku untuk lubang hitam yang hanya duduk di sana dan tidak pernah berubah; itu bukan lubang hitam yang kita lihat di alam." Untuk menilai stabilitas, peneliti perlu membuat lubang hitam mengalami gangguan kecil dan kemudian melihat apa yang terjadi pada solusi yang menggambarkan objek ini seiring waktu bergerak maju.
Misalnya, bayangkan gelombang suara mengenai gelas anggur. Hampir selalu, gelombang menggoyangkan kaca sedikit, dan kemudian sistem menjadi tenang. Tetapi jika seseorang bernyanyi cukup keras dan pada nada yang sama persis dengan frekuensi resonansi gelas, gelas itu bisa pecah. Giorgi, Klainerman dan Szeftel bertanya-tanya apakah fenomena tipe resonansi serupa bisa terjadi ketika lubang hitam dihantam gelombang gravitasi.

Mereka mempertimbangkan beberapa kemungkinan hasil. Gelombang gravitasi mungkin, misalnya, melintasi cakrawala peristiwa lubang hitam Kerr dan memasuki interior. Massa dan rotasi lubang hitam dapat sedikit diubah, tetapi objeknya akan tetap berupa lubang hitam yang dicirikan oleh persamaan Kerr. Atau gelombang gravitasi bisa berputar di sekitar lubang hitam sebelum menghilang dengan cara yang sama seperti kebanyakan gelombang suara menghilang setelah bertemu dengan gelas anggur.

 Gelombang gravitasi mungkin berkumpul di luar cakrawala peristiwa lubang hitam dan memusatkan energinya sedemikian rupa sehingga singularitas terpisah akan terbentuk. Ruang-waktu di luar lubang hitam kemudian akan sangat terdistorsi sehingga solusi Kerr tidak lagi berlaku. Ini akan menjadi tanda dramatis ketidakstabilan.

Ketiga ahli matematika itu mengandalkan strategi — yang disebut pembuktian dengan kontradiksi — yang sebelumnya digunakan dalam pekerjaan terkait. Argumennya kira-kira seperti ini: Pertama, para peneliti mengasumsikan kebalikan dari apa yang mereka coba buktikan, yaitu bahwa solusi tidak ada selamanya — bahwa ada waktu maksimum setelah solusi Kerr rusak. Mereka kemudian menggunakan beberapa "trik matematis," kata Giorgi - analisis persamaan diferensial parsial, yang terletak di jantung relativitas umum - untuk memperluas solusi di luar waktu maksimum yang dimaksudkan. Dengan kata lain, mereka menunjukkan bahwa tidak peduli nilai apa yang dipilih untuk waktu maksimum, itu selalu dapat diperpanjang. Asumsi awal mereka dengan demikian bertentangan, menyiratkan bahwa dugaan itu sendiri harus benar.

Sejauh ini, stabilitas hanya terbukti untuk lubang hitam yang berotasi lambat — di mana rasio momentum sudut lubang hitam terhadap massanya jauh lebih kecil dari 1. Belum dibuktikan bahwa lubang hitam yang berotasi cepat juga stabil. Selain itu, para peneliti belum dapat menentukan dengan tepat seberapa kecil rasio momentum sudut terhadap massa untuk memastikan stabilitas.

Mengingat bahwa hanya satu langkah dalam bukti panjang mereka bertumpu pada asumsi momentum sudut rendah, Klainerman mengatakan dia "tidak akan terkejut sama sekali jika, pada akhir dekade, kita akan memiliki solusi penuh dari dugaan [stabilitas] Kerr ."
Di luar masalah ini ada masalah yang jauh lebih besar yang disebut dugaan keadaan akhir, yang pada dasarnya menyatakan bahwa jika kita menunggu cukup lama, alam semesta akan berevolusi menjadi sejumlah lubang hitam Kerr yang bergerak menjauh satu sama lain. Dugaan keadaan akhir bergantung pada stabilitas Kerr dan pada sub-dugaan lain yang sangat menantang didalamnya. "Kami sama sekali tidak tahu bagaimana membuktikan ini," Giorgi mengakui. Bagi sebagian orang, pernyataan itu mungkin terdengar pesimistis. Namun itu juga menggambarkan kebenaran penting tentang lubang hitam Kerr: Mereka ditakdirkan untuk menarik perhatian para matematikawan selama bertahun-tahun, jika bukan beberapa dekade, yang akan datang.

Tiga partikel yang belum pernah terlihat sebelumnya telah diamati oleh Large Hadron Collider CERN, termasuk sebuah pentaquark dan dua tetraquark.
Sekarang, percobaan LHCb di LHC telah mengamati tiga partikel yang belum pernah terlihat sebelumnya: jenis pentaquark baru, dan dua tetraquark baru. Quark adalah partikel elementer yang bergabung untuk membuat hadron, yang paling umum adalah proton dan neutron, ditemukan di dalam inti atom. Enam jenis quark yang berbeda lainnya adalah, quark up, down, charm, strange, top, dan bottom, dan LHC telah mampu mengamati kombinasi baru dari mereka dalam pengaturan /kombinasi empat (tetra-) dan lima (penta-).

Proton dan neutron terbuat dari kombinasi tiga quark up dan down, namun hadron eksotis seperti tetraquark dan pentaquark yang baru ditemukan mengandung quark yang kurang umum. Pentaquark baru berisi quark harm, antiquark charm (antimateri setara dengan quark charm), quark up, down, dan strange, menjadikannya pentaquark pertama yang diamati dibuat dengan quark aneh.
Tetraquark diamati sebagai pasangan, kejadian pertama kali lainnya. Tetraquark pertama terdiri dari quark charm, antiquark strange, quark up, dan antiquark down. Tetraquark membawa muatan listrik ganda, dan tetraquark kedua adalah pasangannya yang netral secara elektrik.

Gambar yang dirilis oleh tim James Webb Space Telescope (JWST) minggu lalu bukanlah gambar 'cahaya pertama' secara resmi dari teleskop baru, tetapi dengan cara tertentu, rasanya seperti itu. Pemandangan yang menakjubkan ini memberikan indikasi awal betapa kuatnya JWST, dan seberapa banyak astronomi inframerah akan meningkat.
Gambar dirilis setelah selesainya proses panjang untuk sepenuhnya memfokuskan segmen pada cermin teleskop. Insinyur mengatakan kinerja optik JWST "lebih baik daripada prediksi paling optimis,".
Dalam kegembiraan mereka, para astronom mulai memposting gambar perbandingan — dari teleskop sebelumnya ke JWST dalam bidang pandang yang sama — menunjukkan evolusi peningkatan resolusi.
Astronom Andras Gaspar, yang bekerja dengan instrumen inframerah-tengah JWST, MIRI, mengumpulkan gambar dari teleskop WISE (Wide Infrared Survey Explorer) ke gambar JWST dari bidang pandang yang sama, Awan Magellan Besar, galaksi satelit kecil Bima Sakti .
Kemudian dia menyadari Spitzer juga telah mengambil gambar LMC, dan kemudian membuat perbandingan dari tiga teleskop, terlihat pada gambar utama kami.
"Sebenarnya, WISE dengan teleskop berdiameter 40 cm hanya setengah ukuran Spitzer [85cm primer] tetapi keduanya kecil dibandingkan dengan JWST [6,5 meter primer]" kata Gaspar di Twitter. "Inilah yang Anda dapatkan dengan aperture besar! Resolusi dan sensitivitas. Dan MIRI memberikan mid-IR! HST [Hubble Space Telescope}] tidak bisa mendapatkan panjang gelombang ini."
Para astronom dan insinyur benar-benar tampak terkejut betapa bagusnya resolusi JWST. Anda mungkin menemukan itu mengejutkan. Maksud saya, bukankah mereka melakukan tes di lapangan untuk mengetahui kemampuan teleskop sebelum diluncurkan? Ya, tetapi tes darat tidak selalu menceritakan keseluruhan cerita, seperti yang dijelaskan Marshall Perrin, wakil ilmuwan proyek untuk Webb di Space Telescope Science Institute di Twitter.
Perrin menjelaskan bagaimana gravitasi berperan, karena cermin JWST dirancang untuk memiliki bentuk tertentu di gravitasi 0, tetapi dalam semua pengujian di darat, cermin itu pasti terdeformasi oleh gravitasi, yang membutuhkan model numerik untuk mengimbanginya.
Kemudian, tidak ada cara untuk menguji di lapangan bagaimana teleskop dapat bekerja di Gravitasi 0, seperti stabilitas atau apakah akan ada getaran dari pesawat ruang angkasa. Dan sementara uji di ruang vakum termal Johnson Space Center dapat menyamai suhu yang akan dialami JWST di luar angkasa, Perrin mengatakan efek tertentu di ruang uji menyebabkan ketidakstabilan optik.
Jadi, sementara prediksi berguna, selalu ada ketidakpastian. Untuk saat ini, mari kita nikmati kegembiraan dan keajaiban yang telah disediakan JWST.
Gambar cahaya resmi pertama diperkirakan akan datang pada bulan Juli.

Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa semua sistem menjadi lebih tidak teratur, atau peningkatan entropi, dari waktu ke waktu, itulah sebabnya waktu berjalan seperti yang terjadi dalam kehidupan kita sehari-hari. Dan karena proses itu tidak dapat diubah, waktu hanya bergerak maju. Namun, fisikawan teoretis memperkirakan bahwa proses tersebut dapat berjalan dua arah pada tingkat kuantum.
Itu karena ketika Anda mulai berurusan dengan partikel yang sangat, sangat kecil, hukum fisika – seperti persamaan Schrödinger – adalah 'waktu-simetris' atau reversibel. "Secara teori, proses mikroskopis baik maju dan mundur tidak dapat dibedakan," tulis Lisa Zyga.
Sekarang, fisikawan dari Universitas Federal ABC Brasil telah melakukan eksperimen yang menegaskan bahwa teori-teori itu tidak sesuai dengan kenyataan, dengan proses termodinamika tetap tidak dapat diubah bahkan dalam sistem kuantum. Tapi mereka masih tidak mengerti mengapa ini terjadi.

"Eksperimen kami menunjukkan sifat dinamis kuantum yang tidak dapat diubah, tetapi tidak menunjukkan, secara eksperimental, apa yang menyebabkannya pada tingkat mikroskopis, apa yang menentukan permulaan panah waktu," salah satu peneliti, Mauro Paternostro dari Queen's University di Irlandia. "Mencari alasannya akan mengklarifikasi kemunculannya."

Jadi, bagaimana Anda menguji hukum termodinamika dalam sistem kuantum? Pada dasarnya, para ilmuwan harus dapat mengisolasi sistem kuantum dan mengamati pembalikan proses alami – yang lebih sulit daripada kedengarannya.

Para peneliti menggunakan sekelompok atom karbon-13 dalam kloroform cair untuk membalik spin nuklir mereka menggunakan medan magnet berosilasi untuk percobaan ini. Mereka kemudian menggunakan pulsa magnetik kedua untuk membalikkan spin sekali lagi.

"Jika prosedurnya dapat dibalik, putaran akan kembali ke titik awal – tetapi tidak," tulis Zyga.

Sebaliknya, mereka mengamati bahwa pulsa magnet bolak-balik diterapkan begitu cepat sehingga spin atom tidak dapat mengikuti, menyebabkan sistem yang terisolasi menjadi tidak seimbang.

Para fisikawan menegaskan bahwa entropi meningkat setelah percobaan, menunjukkan bahwa proses termodinamika tidak dapat diubah, terlepas dari seberapa kecil partikel yang terlibat.

Semua ini pada dasarnya berarti bahwa panah waktu satu arah ada bahkan untuk partikel terkecil di Semesta, menentang hukum fisika pada tingkat mikroskopis. Dan itu menunjukkan bahwa ada hal lain yang terlibat untuk menghentikan sistem kuantum agar tidak dapat dibalik.

Para fisikawan sekarang mencoba untuk mencari tahu apa itu, dan mereka percaya bahwa wawasan baru tentang sistem kuantum akan membantu mempercepat perjalanan menuju komputer kuantum dan perangkat kuantum lainnya.

"Setiap kemajuan menuju pengelolaan proses termodinamika berwaktu terbatas pada tingkat kuantum adalah langkah maju menuju realisasi mesin termo yang sepenuhnya matang yang dapat mengeksploitasi hukum mekanika kuantum untuk mengatasi keterbatasan kinerja perangkat klasik," kata Paternostro .

Namun untuk saat ini, kita dapat mengambil kesimpulan dari penelitian ini pengetahuan bahwa kita tidak dapat mundur dalam waktu, sebanyak yang kita inginkan. Masa lalu benar-benar telah berlalu... bahkan dalam skala atom.

Mohon maaf lahir dan batin

Menurut penelitian baru, materi gelap mungkin menjadi misteri yang lebih besar dari yang diyakini sebelumnya.

Materi itu diperkirakan membentuk persentase yang signifikan dari massa alam semesta — namun hampir mustahil untuk dipelajari, apalagi diamati.

Fisikawan terpaksa mempelajari cara materi gelap membelokkan cahaya antara sumber yang jauh seperti galaksi dan pengamat, sebuah efek yang disebut "pelensaan gravitasi." Semakin tinggi konsentrasi materi gelap, semakin jelas efeknya.

Tetapi ketika tim peneliti Eropa melihat data dari Teleskop Luar Angkasa Hubble dan Teleskop Sangat Besar dari Observatorium Selatan, mereka menemukan bahwa efek lensa gravitasi di sekitar struktur masif yang disebut "gugus galaksi" sepuluh kali lebih kuat dari yang diperkirakan oleh simulasi.

"Kami telah melakukan banyak pengujian data dalam penelitian ini, dan kami yakin bahwa ketidakcocokan ini menunjukkan bahwa beberapa bahan fisik hilang baik dari simulasi atau dari pemahaman kami tentang sifat materi gelap," kata Massimo Meneghetti, dari INAF-Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna di Italia dan penulis utama makalah tentang penelitian yang diterbitkan di jurnal Science, dalam pernyataan ESA.

Dengan kata lain — kami kehilangan bahan utama.

"Salah satu kemungkinan asal dari perbedaan ini adalah bahwa kita mungkin kehilangan beberapa kunci fisika dalam simulasi," kata Meneghetti dalam sebuah pernyataan NASA.

Untuk melakukan penelitian mereka, tim Meneghetti menghasilkan "peta materi gelap" menggunakan pengamatan dari sampel tiga gugus galaksi masif.

Mereka menemukan sesuatu yang tidak terduga: gambaran skala kecil bersarang di dalam distorsi lensa yang lebih besar di setiap inti gugus galaksi. Dengan kata lain, efek pelensaan gravitasi signifikan, membuat mereka percaya bahwa mereka telah menemukan konsentrasi materi gelap yang padat.

Perbedaan ini menyoroti betapa sedikit yang kita ketahui tentang hal-hal misterius yang tampaknya membentuk sebagian besar alam semesta yang diketahui.

Pikirkan "gelembung", dan Anda mungkin berpikir "sabun" atau "permen karet".
Tapi tidak dengan Catherine Zucker, yang saat ini menjadi Hubble Fellow di Space Telescope Science Institute dan mantan peneliti di Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Ketertarikan Zucker pada gelembung yang kosmik. Dan dia dan kolaboratornya telah menemukan wawasan baru tentang gelembung tempat tata surya kita berada.
Para astronom telah lama mengetahui tentang Gelembung Lokal selebar 1.000 tahun cahaya. Dalam sebuah makalah baru yang diterbitkan 12 Januari di Nature, Zucker dan rekan penulisnya menggambarkannya sebagai "rongga plasma berdensitas rendah dan bersuhu tinggi yang dikelilingi oleh cangkang gas dan debu yang dingin dan netral." Tetapi selama bertahun-tahun, para astronom berada dalam kegelapan di luar itu. Sejarah Gelembung Lokal, bahkan ukurannya, tetap tidak diketahui.
Tidak lagi. Zucker dan timnya menjadi sejarawan yang tidak disengaja ketika, mulai mengerjakan proyek yang berbeda, mereka malah menemukan semacam kisah penciptaan dari lingkungan bintang lokal kita, dan memberikan konfirmasi kuat tentang asumsi bahwa supernova — ledakan bintang yang sekarat — menyebabkan kelahiran dari bintang lainnya. Ini terjadi ketika material yang meledak bergabung kembali di tempat lain karena gaya gravitasi.

Awal Gelembung

Apa yang ditemukan tim Zucker, menurut makalah mereka, adalah "bahwa hampir semua kompleks pembentuk bintang di sekitar matahari terletak di permukaan Gelembung Lokal dan bahwa bintang-bintang muda mereka menunjukkan ekspansi ke luar terutama tegak lurus dengan permukaan gelembung."
Dengan kata lain, bintang-bintang muda di lingkungan galaksi kita hampir semuanya disebabkan oleh gelombang kejut yang luas dari serangkaian supernova dan proses ledakan yang kemudian bergabung kembali untuk melahirkan matahari baru dan tata surya baru. Gelembung - yang sebenarnya berbentuk lebih seperti sepotong pipa yang memotong bidang Bima Sakti - tampaknya telah terbentuk 14 juta tahun yang lalu dari sekitar 15 supernova, dan pembentukan bintang yang dipicu yang masih terjadi sampai sekarang.
Supernova terakhir terjadi sekitar 2 juta tahun yang lalu, menurut penelitian Zucker - sebuah temuan yang cocok dengan deposisi besi kosmik yang dilaporkan sebelumnya di kerak bumi.
Zucker mempresentasikan pekerjaan timnya secara virtual minggu ini di pertemuan American Astronomical Society.
Zucker mengatakan kepada Astronomy bahwa meskipun ada "puluhan juta bintang 'tua' [yang berusia lebih dari 14 juta tahun] di dalam Gelembung Lokal," ada" ribuan bintang 'muda' ... di permukaannya yang telah dilahirkan oleh supernova."
Kebetulan Matahari dan tata surya kita saat ini berada di dalam gelembung ini. Menurut tim, Matahari berguling masuk ke dalam Gelembung Lokal sekitar 5 juta tahun yang lalu – tetapi kemungkinan besar ia berada di gelembung lain dimasa lalu.
"Pekerjaan ini berguna untuk memberikan konteks 'gambaran besar' untuk pembentukan bintang dan planet," kata Zucker. "Satu hal yang mungkin terlewatkan adalah bahwa penelitian ini benar-benar puncak gunung es. Gelembung Lokal hanyalah gelembung pertama yang sejarahnya telah kami petakan — ini yang paling mudah untuk dipahami terlebih dahulu, karena itu adalah gelembung tempat Matahari kita berada saat ini. Namun, kami memiliki petunjuk bahwa tidak hanya gelembung super tunggal, tetapi interaksi banyak gelembung super, mendorong pembentukan bintang muda di dekat Matahari kita."

https://youtu.be/HGZQ4SmDxcQ

Zucker membandingkan prosesnya dengan membajak salju. Jika satu atau lebih gelembung super "menimbun gas di wilayah ruang yang sama ... kita harus mendapatkan formasi bintang yang lebih banyak di permukaan yang berpotongan itu." Dan, pada kenyataannya, satu gelembung seperti itu, yang disebut Perseus-Taurus, sedang berinteraksi dengan Gelembung Lokal kita "di lokasi awan molekul Taurus" — rumah bagi cakram protoplanet yang diketahui.
Misi pemetaan bintang Gaia dari Badan Antariksa Eropa sangat penting dalam menyediakan data yang tepat yang diperlukan untuk menemukan pembentukan bintang dari Gelembung Lokal - apa yang disebut Zucker sebagai "kisah asal".
Untungnya, Anda tidak memerlukan akses ke data kelas atas untuk terhubung ke pekerjaan ini. "Dua gugus bintang yang menjadi tuan rumah supernova masih ada dan berusia sekitar 15 hingga 16 juta tahun," kata Zucker. "Mereka saat ini terletak di dekat tepi cangkang Gelembung Lokal." (Pada saat itu, supernova sedang berlangsung, kelompok-kelompok ini berada di tengah-tengah kejadian tersebut.)
Anda dapat mengarahkan teleskop ke daerah pembentuk bintang lokal tersebut. Satu di Taurus, yang lain di Ophiuchus, rumah Nebula Ophiuchus. Melihat ke area tersebut memberi Anda kesempatan untuk menjadi saksi sejarah dan kelanjutan kelahiran bintang di Gelembung Lokal kami.