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

Hari-hari Arecibo sudah selesai. Setelah dua kabel pendukung gagal dalam beberapa bulan terakhir, piringan selebar 305 meter dari observatorium radio rusak dan tidak dapat diperbaiki, National Science Foundation mengumumkan pada 19 November, akan dinonaktifkan dan dibongkar.



"Ini adalah kematian dalam sebuah keluarga," kata astronom Martha Haynes dari Cornell University, yang telah menggunakan teleskop di Puerto Rico untuk mempelajari hidrogen di alam semesta sejak dia lulus kuliah pada tahun 1973. "Bagi kami yang menggunakan Arecibo dan berharap untuk menggunakannya di masa depan, ini bencana. "

Teleskop, yang terkenal dengan kemunculannya di film-film seperti GoldenEye dan Contact, terdiri dari piringan lebar untuk mengumpulkan gelombang radio dari luar angkasa dan memfokuskannya ke detektor yang ditempatkan di kubah yang tergantung di atas piringan. Pada bulan Agustus, salah satu kabel yang menahan kubah terlepas dari soket dan membuat lubang di piring.

NSF dan University of Central Florida, yang mengelola teleskop, berencana untuk memperbaiki kabel tersebut, kata Haynes. Tapi kemudian kabel kedua tiba-tiba putus pada 6 November. Jika kabel ketiga putus, itu bisa membuat platform yang menahan kubah berayun, atau seluruh struktur bisa runtuh.

NSF memutuskan bahwa tidak ada cara yang aman untuk memperbaiki teleskop, badan tersebut mengumumkan pada 19 November.

"Sampai penilaian ini masuk, pertanyaan kami bukanlah apakah observatorium itu harus diperbaiki tetapi bagaimana caranya," kata Ralph Gaume, direktur Divisi Ilmu Astronomi NSF, dalam sebuah pernyataan. "Tetapi pada akhirnya, sejumlah besar data menunjukkan bahwa kami tidak dapat melakukan ini dengan aman. Dan itu adalah garis yang tidak bisa kita lewati. "

Penutupan itu adalah yang terakhir dari serangkaian bencana yang terjadi di Arecibo. Kabel yang berbeda rusak dalam gempa bumi pada tahun 2014. Perbaikan pada kabel tersebut ditunda oleh Badai Maria pada tahun 2017, yang menutup sementara observatorium karena Puerto Rico mengalami pemadaman listrik yang luas dan krisis kemanusiaan (SN: 9/29/17). Dan observatorium tersebut telah menjadi korban ancaman atau pemotongan anggaran selama bertahun-tahun (SN: 17/11/17).

Namun kehilangannya merupakan pukulan telak bagi astronomi. Dibangun pada tahun 1963, Arecibo adalah salah satu fasilitas terbaik di dunia untuk pengamatan mulai dari ledakan misterius gelombang radio dari luar angkasa (SN: 2/7/20) hingga pelacakan asteroid dekat Bumi yang berpotensi menabrak planet kita (SN: 2/7/20). : 20/1/20). Itu juga digunakan pada hari-hari awal pencarian kecerdasan luar angkasa, atau SETI (SN: 5/29/12).

"Para astronom tidak memiliki banyak fasilitas," kata Haynes. Setiap alat yang baru dirancang untuk memiliki keunggulan unik dibandingkan teleskop yang ada. "Jadi, ketika Anda kehilangan satu, itu hilang."

Akhir observatorium juga merupakan kerugian simbolis dan praktis bagi Puerto Rico, kata peneliti astronomi radio Kevin Ortiz Ceballos, seorang senior di Universitas Puerto Rico di Arecibo yang menggunakan observatorium untuk mempelajari komet antarbintang pertama yang diketahui dan bintang yang menjadi tuan rumah exoplanet (SN : 14/10/19).



"Arecibo seperti ikon sains Puerto Rico," katanya. "Ini benar-benar menyedihkan."

Ortiz Ceballos tumbuh besar menonton kartun Puerto Rico di mana karakternya pergi ke Arecibo untuk menggunakan teleskop. Orang tuanya mengantarnya satu setengah jam untuk mengunjungi teleskop. Dia memuji nya dan memicu minatnya pada astronomi, dan dia berharap untuk kembali ke Puerto Rico untuk bekerja di Arecibo setelah menyelesaikan Ph.D.

"Puerto Rico memiliki masalah emigrasi massal yang sangat besar," katanya. "Itu banyak orang, dan mereka semua seusiaku. Itu menguras otak yang besar. Dapat melakukan apa yang saya sukai tanpa harus pergi, itu adalah mimpi besar bagi saya. "

Dan bukan hanya dia, dia mencatat: Lusinan siswa di universitas dan observatorium, ditambah lebih dari 200 siswa Puerto Rico yang mengikuti program sekolah menengah observatorium, memiliki cerita serupa.

"Kehilangan ini, terutama setelah kehilangan kita selama setengah dekade terakhir, membuat saya merasa kita dikutuk karena negara kita menjadi reruntuhan," katanya. "Itu menjadi penanda keruntuhan yang lebih luas. Itu sangat tragis. "

Peneliti menemukan kawah dengan lebar 30 kilometer di bawah Greenland. Tersembunyi di dekat sebuah markas angkatan udara, sekitar 240 km. Kawah pertama ditemukan di gletser Hiawatha. Penemuan ini didasarkan pada analisis peta topografi bawah permukaan es, dimana ditemukan ada formasi formasi berbentuk seperti lingkaran yang menandakan adanya tumbukan, ditambah dengan analisis tambahan yaitu anomali pada medan grafitasi dan magnetik, tidak seperti lingkaran hasil dari letusan gunung berapi.



Dari hasil telaah, diperkirakan umur dari kawah itu adalah 79.000 tahun. lapisan es yang menutupi kawah ini terlihat tua dan tidak adanya ketidaksesuaian mengindikasikan umurnya yang sudah tua. kedalaman kawah terlihat sangat dangkal, membuktikan bahwa struktur kawah ini sudah ter erosi dan sebagian besar sudah tertutup sedimen pada jaman dulu.

Para peneliti di Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI) dan Universitas Tohoku di Jepang baru-baru ini mengidentifikasi anomali dalam dualisme elektromagnetik dari Teori Maxwell. Anomali ini, diuraikan dalam makalah yang diterbitkan dalam Physical Review Letters, dapat memainkan peran penting dalam konsistensi teori string.



Studi ini adalah kolaborasi antara Yuji Tachikawa dan Kazuya Yonekura, dua ahli teori string, dan Chang-Tse Hsieh, seorang ahli teori materi terkondensasi. Meskipun penelitian ini dimulai sebagai penyelidikan teori string, studi ini juga memiliki implikasi untuk bidang fisika lainnya.

Dalam teori fisika saat ini, elektromagnetisme klasik dijelaskan oleh persamaan Maxwell, yang pertama kali diperkenalkan oleh fisikawan James Clerk Maxwell sekitar tahun 1865. Objek yang diatur oleh persamaan ini meliputi medan listrik dan medan magnet, partikel bermuatan listrik (misalnya, elektron dan proton), dan monopole magnetik (Yaitu partikel hipotetis yang membawa kutub magnet tunggal).

Sejauh ini, para peneliti tidak dapat mengamati monopol magnetik, namun prediksi teoritis telah menunjukkan keberadaan mereka selama beberapa dekade. Implikasi utama dari keberadaan monopole magnetik adalah kuantisasi semua muatan listrik di alam semesta, yang awalnya diperkenalkan oleh Paul Dirac pada tahun 1931.



"Dalam empat dimensi ruang waktu, muatan listrik selalu merupakan kelipatan bilangan bulat dari beberapa angka minimum, jika ada monopole magnetik," kata Hsieh, Tachikawa dan Yonekura kepada Phys.org melalui email. "Ini disebut kuantisasi muatan Dirac."

Dengan asumsi adanya muatan listrik dan magnet, persamaan Maxwell menghormati simetri tertentu, yang dikenal sebagai dualitas elektromagnetik. Simetri ini diperoleh dengan menukar muatan listrik dan monopole magnetik.

Apa yang terjadi pada dualitas elektromagnetik ini ketika sistem dikuantisasi? Meskipun ini mungkin tampak seperti pertanyaan alami, sangat sedikit penelitian yang mencoba untuk menjawabnya, terutama dalam situasi di mana mencoba menjelaskan dengan mengikuti jalur tertentu dalam ruangwaktu menghasilkan tindakan dualitas yang tidak sepele.

"Sekarang, mari kita kembali ke sisi teori string dari penelitian kami," kata para peneliti. "Teori string memiliki sepuluh dimensi ruangwaktu, dan ada analogi dimensi Dirac yang lebih tinggi. Namun, juga diketahui bahwa beberapa objek dalam teori string, yang disebut orientifold, melanggar kuantisasi Dirac."

Secara umum, ketika ada ketidakkonsistenan yang jelas dalam teori string, inspeksi yang lebih dekat cenderung menjelaskannya dan memberikan bukti yang mengukuhkan validitas teori tersebut. Sementara beberapa peneliti mampu menjelaskan sebagian pelanggaran kuantisasi Dirac yang diamati dalam orientifold dengan mempertimbangkan anomali fermion, dalam penelitian sebelumnya, Tachikawa dan Yonekura menyarankan perlunya efek yang tidak kentara yang melibatkan sifat kuantum dualitas elektromagnetik.

"Kami menemukan bahwa simetri dualitas ini sedikit dilanggar secara mekanis," jelas para peneliti. "Ini adalah anomali yang dipelajari di jurnal. Terlebih lagi, pelanggaran itu justru dibatalkan terhadap pelanggaran kuantisasi Dirac dalam teori string. Pengamatan kami dengan demikian dapat membantu menyelamatkan teori string dari ketidakkonsistenan ini."
Dalam studi mereka, Hsieh, Tachikawa dan Yonekura menganalisis anomali yang mereka identifikasi dalam dualitas elektromagnetik teori Maxwell menggunakan dua metode yang saling terkait. Pertama, mereka menganggapnya berada pada batas fase materi topologis yang dilindungi simetri.

"Ini adalah sudut pandang yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir oleh ahli teori materi terkondensasi, dan satu contoh terkenal adalah bahwa fermion tanpa celah muncul di permukaan isolator topologi," Hsieh, Tachikawa dan Yonekura menjelaskan. "Dalam kasus kami, kami menganggap teori Maxwell dimensi 3 + 1 sebagai berada pada batas fase topologis 4 + 1 dimensi materi."

Pengaturan yang digunakan oleh para peneliti sedikit berbeda dari yang dipelajari oleh fisikawan benda terkondensasi, yang biasanya fokus pada teori hingga tiga dimensi spasial dan satu dimensi waktu. Teknik-teknik yang biasanya digunakan oleh fisikawan benda terkondensasi, bagaimanapun, juga bisa diterapkan pada anomali ini.

"Hsieh bekerja pada anomali fermion 3 + 1 dimensi dari sudut pandang ini dalam karya sebelumnya, jadi kami memutuskan untuk menggabungkan kekuatan untuk mempelajari anomali teori Maxwell dengan cara ini," jelas para peneliti. "Pada akhirnya, kami menemukan bahwa anomali teori Maxwell yang kami tentukan dalam karya ini sama dengan anomali 56 fermion yang sebelumnya ditentukan oleh Hsieh dalam makalahnya."

Cara kedua di mana para peneliti menganalisis anomali dalam dualitas elektromagnetik teori Maxwell melibatkan teori string. Lebih tepatnya, mereka menganggapnya dalam konteks teori-M, yang diyakini sebagai penyatuan semua teori string.

Meskipun dualitas elektromagnetik agak misterius dalam empat dimensi ruangwaktu, itu menjadi nyata jika dipertimbangkan dari perspektif teori-M. Selain itu, teori-M menyediakan cara untuk menganalisis bagaimana dualitas elektromagnetik sedikit dilanggar oleh apa yang dikenal sebagai anomali gravitasi. Para peneliti juga dapat menggunakan teori ini untuk menjelaskan mengapa teori Maxwell memiliki anomali yang sama dengan 56 fermion.

"Ada sejumlah besar bukti bahwa teori string adalah teori gravitasi kuantum yang konsisten, terlepas dari apakah itu menggambarkan dunia kita atau tidak," kata Hsieh, Tachikawa dan Yonekura. "Pekerjaan kami menambah bukti kecil tapi baru bahwa teori string benar-benar konsisten dengan cara yang halus dan mengejutkan."

Analisis yang dilakukan oleh Hsieh, Tachikawa dan Yonekura mengkonfirmasi konsistensi teori string, menjelaskan ketidakkonsistenan yang mereka identifikasi dalam studi sebelumnya. Selain itu, karya mereka memberikan wawasan yang menarik tentang teori Maxwell, yang merupakan salah satu konstruksi fisik yang paling banyak dipelajari.

"Bahkan 150 tahun setelah Maxwell memperkenalkan persamaannya, masih banyak yang bisa ditemukan," kata para peneliti. "Lebih konkret, seringkali berguna untuk 'mengukur' suatu simetri, yang pada dasarnya berarti menjadikannya lokal dan dinamis. Elektromagnetisme dan gravitasi muncul dari pengukuran simetri fase-rotasi fungsi gelombang dari partikel bermuatan, dan mengukur koordinat umum transformasi ruangwaktu, masing-masing. Hasil kami menyiratkan bahwa tidak mungkin untuk mengukur simetri dualitas elektromagnetik, karena anomali nya. "

Meskipun penelitian terbaru yang dilakukan oleh tim peneliti ini menghasilkan beberapa temuan menarik, penelitian ini tidak menggambarkan gambaran lengkap kuantisasi Dirac dalam teori string. Dalam pekerjaan masa depan mereka, para peneliti dengan demikian berniat untuk menyelidiki topik ini lebih lanjut, dengan harapan dapat membuat penemuan baru yang menarik.

"Kami juga ingin memahami lebih dalam hubungan antara anomali sistem d-dimensi dan fase topologi yang dilindungi simetri dalam dimensi (d +1)," kata para peneliti. "Banyak makalah yang telah ditulis tentang masalah ini, baik oleh ahli teori materi terkondensasi maupun oleh ahli teori string, tetapi tampaknya ada lebih banyak yang harus dipahami."