Dipecahkan: Misteri pengembangan alam semesta

[wongdusun]

Bumi, tata surya, seluruh Bima Sakti dan beberapa ribu galaksi terdekat kita bergerak dalam "gelembung" besar yang berdiameter 250 juta tahun cahaya, di mana kerapatan rata-rata materi adalah setengah dari rerata alam semesta. Ini adalah hipotesis yang dikemukakan oleh fisikawan teoretis dari University of Geneva (UNIGE) untuk memecahkan teka-teki yang telah memecah komunitas ilmiah selama satu dekade: Pada kecepatan berapa alam semesta berkembang? Hingga saat ini, setidaknya dua metode perhitungan independen yang telah mencapai dua nilai yang berbeda sekitar 10% dengan penyimpangan yang secara statistik tidak dapat dikompromikan. Pendekatan baru ini, yang ditetapkan dalam jurnal Physics Letters B, menghapus perbedaan ini tanpa memanfaatkan "fisika baru" apa pun.
Alam semesta telah mengembang sejak Big Bang terjadi 13,8 miliar tahun yang lalu - sebuah proposisi yang pertama kali dibuat oleh fisikawan Belgia Georges Lemaître (1894-1966), dan pertama kali ditunjukkan oleh Edwin Hubble (1889-1953). Astronom Amerika menemukan pada 1929 bahwa setiap galaksi menjauh dari kita, dan bahwa galaksi paling jauh bergerak paling cepat. Ini menunjukkan bahwa ada waktu di masa lalu ketika semua galaksi berada di tempat yang sama, waktu yang hanya bisa sesuai dengan Big Bang. Penelitian ini memunculkan hukum Hubble-Lemaître, termasuk konstanta Hubble (H0), yang menunjukkan tingkat ekspansi alam semesta. Perkiraan H0 terbaik saat ini terletak sekitar 70 (km / s) / Mpc (berarti bahwa alam semesta berkembang 70 kilometer per detik lebih cepat setiap 3,26 juta tahun cahaya). Masalahnya adalah bahwa ada dua metode perhitungan yang saling bertentangan.

Supernova sporadis

Yang pertama didasarkan pada latar belakang gelombang mikro kosmik: Ini adalah radiasi gelombang mikro yang datang kepada kita dari mana-mana, dipancarkan pada saat alam semesta menjadi cukup dingin sehingga cahaya dapat bersirkulasi dengan bebas (sekitar 370.000 tahun setelah Ledakan Besar). Menggunakan data akurat yang disediakan oleh misi luar angkasa Planck, dan mengingat fakta bahwa alam semesta homogen dan isotropik, nilai 67,4 diperoleh untuk H0 menggunakan teori relativitas umum Einstein untuk menjalankan skenario. Metode perhitungan kedua didasarkan pada supernova yang muncul secara sporadis di galaksi jauh. Peristiwa yang sangat cerah ini memberi pengamat jarak yang sangat tepat, suatu pendekatan yang memungkinkan untuk menentukan nilai untuk H0 adalah 74.

Lucas Lombriser, seorang profesor di Departemen Fisika Teoritis di Fakultas Ilmu Pengetahuan UNIGE, menjelaskan: "Kedua nilai ini terus menjadi lebih tepat selama bertahun-tahun sambil tetap berbeda satu sama lain. Tidak perlu banyak memicu kontroversi ilmiah dan bahkan untuk membangkitkan harapan yang menggairahkan bahwa kita mungkin berurusan dengan 'fisika baru'. "" Untuk mempersempit kesenjangan, profesor Lombriser menyatakan gagasan bahwa alam semesta tidak homogen seperti yang diklaim, sebuah hipotesis yang mungkin tampak jelas pada skala yang relatif sederhana. Tidak ada keraguan bahwa materi didistribusikan secara berbeda di dalam galaksi daripada di luar galaksi. Akan tetapi, lebih sulit untuk membayangkan fluktuasi dalam kepadatan rata-rata materi yang dihitung pada volume ribuan kali lebih besar daripada galaksi.

"Gelembung Hubble"

"Jika kita berada dalam semacam 'gelembung' raksasa, '" lanjut profesor Lombriser, "di mana kepadatan materi secara signifikan lebih rendah daripada kepadatan yang diketahui untuk seluruh alam semesta, itu akan memiliki konsekuensi pada jarak supernova dan, pada akhirnya, pada penentuan H0. "

Semua yang dibutuhkan adalah agar "gelembung Hubble" ini cukup besar untuk memasukkan galaksi yang berfungsi sebagai referensi untuk mengukur jarak. Dengan menetapkan diameter 250 juta tahun cahaya untuk gelembung ini, fisikawan menghitung bahwa jika kepadatan materi di dalamnya 50% lebih rendah daripada rerata alam semesta, nilai baru akan diperoleh untuk konstanta Hubble, yang kemudian akan setuju dengan yang diperoleh menggunakan latar belakang gelombang mikro kosmik. "Probabilitas bahwa ada fluktuasi pada skala ini adalah satu dari 20 menjadi satu dalam 5, yang berarti bahwa itu bukan fantasi teoretikus. Ada banyak daerah seperti kita di alam semesta yang luas," kata profesor Lombriser