"Alarm standar" yang baru ditemukan memberikan metode independen dan tepat untuk mengukur laju ekspansi alam semesta. Bagi banyak ahli kosmologi, hal terbaik tentang penggabungan bintang neutron adalah membuka rahasia lain alam semesta. Ilmuwan menggabungkan gelombang gravitasi dan sinyal elektromagnetik yang dihasilkan oleh tabrakan dua bintang yang baru-baru ini ditemukan untuk menentukan kecepatan ekspansi struktur alam semesta dengan cara yang lebih jelas. Ini adalah angka yang kontroversial: disebut konstanta Hubble.
Citra konseptual penggabungan bintang neutron. Gambar: Fermilab
-Populerkan Ilmu Pengetahuan: Pada hari-hari ketika "tabrakan bintang neutron" diumumkan, para ahli Hubble terkejut menemukan bahwa topik yang mereka diskusikan bukanlah apakah peristiwa ini dapat menyelesaikan perselisihan, tetapi akan segera dibuktikan. sedikit. Sejak tahun 1929, para ilmuwan telah memperdebatkan tentang tingkat ekspansi alam semesta.Pada saat itu, astronom Amerika Edwin Hubble pertama kali menentukan bahwa alam semesta mengembang, dan perselisihan dimulai.
Laju perluasan alam semesta mencerminkan interiornya (karena materi, energi gelap, dan radiasi mendorong dan menarik alam semesta dengan cara yang berbeda) dan usia alam semesta, sehingga nilai konstanta Hubble sangat penting untuk memahami kosmologi lainnya. Namun, dua metode pengukuran paling akurat menghasilkan jawaban yang berbeda. Dan Skonic dari Kavli Institute for Cosmophysics di University of Chicago berkata: Perbedaan 8% yang aneh saat ini adalah ketegangan terbesar dalam kosmologi. Ketidakcocokan ini mungkin menjadi petunjuk bahwa para kosmolog belum mempertimbangkan detail penting yang memengaruhi evolusi alam semesta.
Namun, jika ini masalahnya, ahli kosmologi perlu memeriksa proses pengukuran secara independen. Daniel Holtz, astrofisikawan di University of Chicago, dan Lego, yang berpartisipasi dalam survei New Hubble, mengatakan dalam email: Tabrakan pertama memberi kami daftar tempat duduk di alam semesta. Saat kami mendapat lebih banyak Informasi, Anda dapat mengharapkannya memainkan peran penting di bidang ini.
Gambar: DOI: 10.1038 / nature24471
Di alam semesta yang mengembang, semakin jauh benda langitnya, semakin cepat ia mundur (semakin cepat ia menjauh). Konstanta Hubble menunjukkan bahwa kecepatan ini jauh lebih cepat. Edwin Hubble memperkirakan bahwa galaksi itu bergerak dengan kecepatan 500 kilometer per detik. Kecepatan pergerakan (satu juta parsec sekitar 3,3 juta tahun cahaya) adalah 50 / 100s · Mpc, yang merupakan perkiraan kasar; pada tahun 1970-an, astrofisikawan menyukai konstanta Hubble agar lebih akurat. Saat kesalahan berkurang, kamp-kamp ini mencapai penyelesaian. Namun, dalam satu setengah tahun terakhir, insiden Hubble kembali memanas. Kali ini 67 / 73s · Mpc.
Perkiraan yang lebih tinggi dari 73s · Mpc berasal dari pengamatan sejumlah besar benda langit dan perkiraan jarak dan kecepatan setiap benda langit. Dengan mengamati "pergeseran merah", relatif lebih mudah untuk melihat kecepatan y sebuah bintang atau galaksi. Warna yang berubah menjadi merah mirip dengan penurunan nada sirene ambulans. "Kecepatan khusus" benda berubah karena pengaruh gaya gravitasi benda langit di sekitarnya. Saat alam semesta mengembang, ia meninggalkan kecepatan geraknya.
Daniel Holtz adalah astrofisikawan di University of Chicago dan anggota kolaborasi dengan Lego. Ia membantu mengembangkan teknik yang menggunakan penggabungan bintang neutron untuk mengukur perluasan alam semesta. Foto: Robert Kozloff / Universitas Chicago
Namun, secara historis, kesulitan mengukur jarak suatu benda telah terbukti, yaitu titik data lain yang diperlukan untuk menghitung konstanta Hubble. Untuk mengukur seberapa jauh jaraknya, para astronom membuat langkah-langkah pada "tangga jarak kosmik", dan setiap langkah dikalibrasi ke langkah selanjutnya. Pertama, hitung jarak antar bintang di galaksi Bima Sakti pergerakan bintang yang tampak melintasi langit dalam setahun. Dengan informasi ini, para astronom dapat menyimpulkan kecerahan yang disebut Cepheid, yang disebut "sumber cahaya standar" karena memancarkan cahaya dengan kecerahan intrinsik yang diketahui.
Lalu temukan bintang Cepheid ini di galaksi terdekat dan gunakan untuk menghitung jarak galaksi. Selanjutnya, bintang variabel Cepheid digunakan untuk mengkalibrasi jarak supernova Ia - bahkan sumber cahaya standar yang lebih terang dan lebih langka dapat dilihat di galaksi yang jauh. Setiap kali dari satu anak tangga ke anak tangga berikutnya, selalu ada bahaya kesalahan perhitungan. Namun, pada tahun 2016 sebuah kelompok bernama SHOES menggunakan metode trapesium jarak kosmik untuk menetapkan konstanta Hubble pada 73,2s · Mpc (akurasi 2,4%).
Dalam sebuah makalah yang diterbitkan pada tahun yang sama, sebuah tim menggunakan teleskop Planck untuk mengamati alam semesta awal dan memperoleh laju ekspansi alam semesta saat ini pada 67,8s · Mpc (akurasi 1%). Tim Planck telah dikenal sebagai pelopor cahaya redup latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB), yang mengungkap momen kritis di alam semesta dalam 380000 tahun setelah Big Bang. Cuplikan CMB menggambarkan alam semesta muda yang sederhana, hampir halus, yang penuh dengan plasma; semua gelombang gravitasi dengan panjang gelombang yang berbeda bergetar, menekan dan meregang dalam plasma, dan menghasilkan perubahan kerapatan halus pada skala yang berbeda.
Pada saat yang terekam dalam CMB, dari big bang hingga amplitudo nol dan menghilang sementara, gelombang gravitasi dengan panjang gelombang tertentu hanya akan menanggung bagian fluktuasi yang sesuai dan menghasilkan kerapatan plasma yang mulus pada skala panjang yang relevan. Pada saat yang sama, gelombang gravitasi dari panjang gelombang lain hanya mencapai puncaknya pada saat kritis, meregangkan dan menekan plasma sejauh mungkin, dan menghasilkan perubahan densitas terbesar pada skala yang relevan.
Puncak dan palung dalam perubahan kepadatan pada skala yang berbeda dapat ditangkap oleh teleskop seperti Planck dan diplot sebagai "spektrum daya CMB", yang sebenarnya mengkodekan segala sesuatu tentang alam semesta muda. Secara khusus, konstanta Hubble dapat direkonstruksi dengan mengukur jarak antar puncak. Leo Stein, seorang ahli fisika teoritis di California Institute of Technology, menjelaskan: Ini adalah efek geometris. Semakin alam semesta mengembang, semakin banyak cahaya dari CMB akan membelok melalui ruang dan waktu yang meluas, dan Anda akan melihat puncak gelombang ini semakin dekat dan dekat.
Gambar: ESA dan Kolaborasi Planck
Ciri-ciri alam lainnya juga mempengaruhi bentuk puncak gelombang, seperti energi gelap yang tidak terlihat disuntikkan ke alam semesta. Oleh karena itu, ilmuwan Planck harus membuat asumsi tentang semua parameter kosmologis lainnya untuk mencapai perkiraan 67s · Mpc dari konstanta Hubble. Wendy Friedman, astrofisikawan di University of Chicago dan pelopor metode tangga jarak kosmik, mengatakan: Kemiripan dari dua pengukuran Hubble "mengejutkan," tetapi margin kesalahannya tidak tumpang tindih. Ekspansi alam semesta 8% lebih cepat dari yang Anda kira. Ini didasarkan pada apa yang tampak di masa muda dan bagaimana kita mengharapkannya berkembang. "
Perbedaan 67 / 72s · Mpc dapat dikaitkan dengan kesalahan yang tidak diketahui dari satu atau kedua belah pihak. Atau kesalahan ini mungkin nyata dan penting, yang menunjukkan bahwa ekstrapolasi tim Planck dari alam semesta awal hingga saat ini melewatkan komponen alam semesta yang dapat mengubah jalannya sejarah dan mengarah pada laju ekspansi yang lebih cepat dari yang diharapkan. Misalnya, jika diasumsikan bahwa tipe keempat dari neutrino tersebar di seluruh alam semesta awal, ini akan meningkatkan tekanan radiasi dan mempengaruhi lebar puncak CMB; atau energi gelap, yang gaya tolaknya akan mempercepat perluasan alam semesta, kemungkinan seiring waktu. Menjadi lebih padat dan lebih padat.
Tiba-tiba, tabrakan bintang neutron membuat pilihan yang menentukan
Holtz dan Scott Hughes dari Massachusetts Institute of Technology menyebutnya sebagai "sirene standar" dalam makalah tahun 2005, yang merupakan karya Bernard Schutz 20 tahun lalu. Mereka menyebarkan riak ke luar melalui ruang dan waktu yang tidak diredupkan oleh gas atau debu. Karena itu, gelombang gravitasi menyampaikan catatan yang jelas tentang kekuatan tabrakan, yang memungkinkan para ilmuwan untuk "secara langsung menyimpulkan jarak ke sumber cahaya," Holtz menjelaskan: Tanpa tangga jarak, kalibrasi astronomi tidak begitu mudah untuk dipahami. Anda dapat mendengar seberapa keras "tumbukan" tersebut dan bagaimana suara berubah seiring waktu, sehingga Anda dapat langsung menyimpulkan seberapa jauh jaraknya.
Karena astronom juga dapat mendeteksi gelombang elektromagnetik dari tabrakan bintang neutron, mereka dapat menggunakan pergeseran merah untuk menentukan kecepatan mundur dari bintang yang bergabung, dan membagi kecepatan mundur dengan jarak untuk mendapatkan konstanta Hubble. Dari tumbukan bintang neutron pertama, Holtz dan ratusan kolaborator menghitung konstanta Hubble menjadi 70s · Mpc. Sumber utama ketidakpastian adalah sudut dan arah penggabungan bintang neutron yang tidak diketahui relatif terhadap detektor LIGO, yang mempengaruhi amplitudo sinyal yang diukur. Antara tangga jarak kosmik dan perkiraan Hubble dari latar belakang gelombang mikro kosmik, ia dapat dengan mudah jatuh ke satu sisi atau sisi lainnya.
Dengan semakin banyaknya suara sirene standar yang terdengar dalam beberapa tahun ke depan, akurasi pengukuran akan terus meningkat, terutama sensitivitas LIGO yang terus meningkat. Pernyataan Holtz: Tentang setiap 10 kejadian seperti itu, akan ada kesalahan sebesar 1%, tetapi dia menekankan bahwa ini adalah perkiraan awal dan kontroversial. Reese percaya bahwa dibutuhkan lebih dari 30 kejadian sirene polisi standar untuk mencapai level ini. Fredman berkata: Saya pikir metode ini berpotensi menjadi pengubah permainan.
Sconick of SHOES mengatakan: Kemampuan perhitungan tim dan Planck sangat kuat sehingga metode sirene standar tidak perlu mencapai 1% dan sangat menarik. Karena semakin banyak alarm standar berbunyi, mereka akan memverifikasi konstanta Hubble berkali-kali dan menentukan apakah tingkat ekspansi memenuhi harapan berdasarkan alam semesta muda. Holz berkata dengan semangat: Saya akan menyerahkan sepuluh tahun terakhir hidup saya dan berharap untuk menggambar cetak biru sirene standar Hubble. Pasti sangat indah.
Mempopulerkan Sains-Taman Brocade Teks: Natalie Wolchover / majalah Quanta
- Apa pukulan bagi Yang Mi? Bahkan pakaian lama yang dikenakan pacar saya tahun lalu tidak bisa dilepas?
- Gaga dan tunangannya berpacaran dengan manis tanpa melupakan bentuk bergelombangnya, dan sepatu boots sepanjang 30cm yang sudah dipakai berhari-hari itu diperkirakan sulit.
- Wanita itu "cacat" setelah dirawat dengan asam hialuronat Dokter: Waktu penyelamatan emas telah berlalu!
- Onmyoji: Topik menghubungkan pengukiran ulang SSR telah menyebabkan kontroversi di antara pemain, begitu banyak fragmen yang telah ditimbun?
- Bandara Jolin Tsai yang berusia 38 tahun belum direvisi dan diekspos, dia terlihat seperti Barbie sungguhan! Netizen: lebih indah dari gambar halus