Para Astronom Menggunakan Gambar Quasar Untuk Menghasilkan Konstanta Hubble

Pertanyaan tentang seberapa cepat alam semesta berkembang telah mengganggu para astronom selama hampir seabad. Berbagai penelitian terus menghasilkan jawaban yang berbeda-beda yang membuat beberapa peneliti bertanya-tanya. Sebenarnya, apakah mereka telah mengabaikan mekanisme kunci dalam mesin yang menggerakkan kosmos [1] ? 

Dengan memelopori cara baru untuk mengukur seberapa cepat kosmos berkembang, sebuah tim yang dipimpin oleh para astronom UCLA (Division of Astronomy & Astrophysics) telah mengambil langkah menuju penyelesaian sebuah diskusi. Penelitian ini diterbitkan pada 14 Februari 2019 di Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society. Inti dari diskusi ini adalah konstanta Hubble, angka yang menghubungkan jarak dengan pergeseran merah galaksi — jumlah yang direntangkan cahaya saat bergerak ke Bumi melalui alam semesta yang mengembang.

Perkiraan untuk kisaran konstan Hubble dari sekitar 67 hingga 73 kilometer per detik per mega/sec, yang berarti bahwa dua titik dalam ruang 1 mega/sec terpisah (setara dengan 3,26 juta tahun cahaya) menjauh satu sama lain dengan kecepatan antara 67-73 kilometer per detik. “Konstanta Hubble menjangkar skala fisik alam semesta,” kata Simon Birrer, seorang sarjana pasca doktoral UCLA dan seorang penulis dalam bidang ini.

Tidak ada ketetapan untuk konstanta Hubble, para astronom tidak secara akurat menentukan ukuran galaksi terkecil, usia alam semesta atau sejarah ekspansi kosmos. 

Sebagian besar metode untuk memperoleh konstanta Hubble memiliki dua hal; jarak ke beberapa sumber cahaya dan pergeseran merah sumber cahaya itu. Dengan mencari sumber cahaya yang belum pernah digunakan dalam perhitungan ilmuwan lain, Birrer dan rekannya beralih ke quasar, air mancur radiasi yang memiliki gaya oleh lubang hitam raksasa.

Dan untuk penelitian mereka, para ilmuwan memilih satu bagian khusus dari quasar yaitu yang cahayanya telah dibengkokkan oleh gravitasi dari galaksi yang melakukan intervensi, yang menghasilkan dua gambar quasar di langit yang saling berdampingan.

Cahaya dari dua gambar ini mengambil rute berbeda ke Bumi. Ketika kecerahan quasar berfluktuasi, kedua gambar berkedip satu demi satu, bukan pada saat yang sama. Keterlambatan waktu antara kedua kedipan itu, bersama dengan informasi tentang medan gravitasi galaksi, dapat digunakan untuk melacak perjalanan cahaya dan menyimpulkan jarak dari Bumi ke quasar dan galaksi latar depan. Galaksi latar depan adalah.. Mengetahui pergeseran merah quasar dan galaksi memungkinkan para ilmuwan untuk memperkirakan seberapa cepat alam semesta berkembang.

Tim UCLA, sebagai bagian dari kolaborasi internasional H0liCOW, sebelumnya telah menerapkan teknik untuk mempelajari quasar yang digambarkan empat kali, di mana empat gambar quasar muncul di sekitar galaksi latar depan. Tetapi gambar quadruple tidak hampir sama umum – quasar gambar ganda dianggap sekitar lima kali lebih banyak dari yang quadruple.

Untuk mendemonstrasikan teknik ini, tim yang dipimpin UCLA mempelajari quasar yang dicitrakan dua kali lipat yang dikenal sebagai SDSS J1206 + 4332; mereka mengandalkan data dari Teleskop Luar Angkasa Hubble, Gemini dan W.M. Observatorium Keck, dan dari Pemantauan Kosmologis Lensa Gravitasi, atau COSMOGRAIL, jaringan program yang dikelola oleh Ecole Polytechnique Federale de Lausanne dari Swiss yang bertujuan menentukan konstanta Hubble.

Tommaso Treu, seorang profesor fisika dan astronomi UCLA dan peneliti senior dalam bidang tersebut mengatakan para peneliti mengambil gambar quasar setiap hari selama beberapa tahun untuk secara tepat mengukur waktu tunda antara gambar. Kemudian, untuk mendapatkan estimasi terbaik dari konstanta Hubble, mereka menggabungkan data yang dikumpulkan di quasar itu dengan data yang sebelumnya telah dikumpulkan oleh kolaborasi H0liCOW mereka pada tiga quasar yang dicitrakan empat kali lipat.

“Keindahan pengukuran ini adalah sangat komplementer dan independen terhadap yang lain,” kata Treu.

Tim yang dipimpin UCLA membuat perkiraan untuk konstanta Hubble sekitar 72,5 kilometer per detik per mega/sec, sebuah angka yang sejalan dengan apa yang telah ditentukan oleh para ilmuwan lain dalam penelitian yang menggunakan jarak ke supernova — ledakan bintang di galaksi terpencil — sebagai kunci pengukuran.

Namun, kedua perkiraan tersebut sekitar 8 persen lebih tinggi dari yang bergantung pada cahaya redup dari seluruh langit yang disebu juga dengan latar belakang gelombang mikro kosmik, peninggalan sejak 380.000 tahun setelah Big Bang, ketika cahaya melakukan perjalanan bebas melalui ruang untuk pertama kalinya.

“Jika ada perbedaan aktual antara nilai-nilai itu, itu berarti alam semesta sedikit lebih rumit,” kata Treu.

Di sisi lain, kata Treu, bisa juga salah satu pengukuran — atau ketiganya — salah. Para peneliti sekarang mencari lebih banyak quasar untuk meningkatkan ketepatan pengukuran konstan Hubble mereka. Treu mengatakan salah satu pelajaran terpenting dari penelitian baru ini adalah bahwa quasar yang dicitrakan dua kali lipat memberi para ilmuwan banyak sumber cahaya yang lebih berguna untuk perhitungan konstanta Hubble mereka. Namun, untuk saat ini, tim yang dipimpin UCLA memfokuskan penelitiannya pada 40 quasar yang dicitrakan empat kali lipat, karena potensi mereka untuk memberikan informasi yang lebih berguna daripada yang digambarkan berlipat ganda.  

Footnote :

[1] Kosmos (bahasa Yunani: κόσμος yang berarti beteraturan, susunan yang teratur, hiasan) dalam pengertian yang paling umum adalah suatu sistem dalam alam semesta yang teratur atau harmonis. Ilmu yang mempelajari kosmos disebut dengan kosmologi.
[2] Quasar adalah benda kecil yang cerah dan tidak pernah dilihat manusia di antara bintang-bintang dari bima sakti. mereka menamakannya quasi-stellar-objects atau “quasar”
[3] Pengertian intervensi adalah adalah sebuah perbuatan / tindakan campur tangan yang dilakukan oleh satu lembaga (badan) terhadap sebuah permasalahan (pertikaian) yang terjadi di antara dua pihak atau beberapa pihak sekaligus, di mana tindakan yang dilakukan tersebut akan merugikan salah satu pihak yang sedang bermasalah
[4] Fluktuasi adalah ketidak tetapan atau guncangan, sebagai contoh terhadap harga barang dan sebagainya, atas segala hal yang bisa dilihat di dalam sebuah grafik. Fluktuasi dapat merujuk kepada: Quantum fluktuasi yang timbul dari prinsip ketidakpastian.
[5] Kolaborasi H0LiCOW telah mengungkapkan pengukuran konstanta Hubble H0 dari analisis buta terhadap empat sistem quasar yang dicitrakan berlipat ganda.
[6] Quadraple adalah kata sifat yang menggambarkan ketika sesuatu terdiri dari empat bagian

Referensi :

• Penjelasan UCLE bisa di baca dengan mengunjungi situs https://www.ucl.ac.uk/physics-astronomy/
• Biografi Simon Birrer bisa di lihat di url ini http://www.astro.ucla.edu/~sibirrer/Files/cv-sb_web.pdf
• Penjelasan quasar bisa di baca selengkapnya pada situs https://www.universetoday.com/73222/what-is-a-quasar/
• Kolaborasi H0LiCOW dapat dibaca selengkapnya di situs https://arxiv.org › astro-ph
• Penjelasan diatas bersumber dari perpaduan artikel pada halaman website https://phys.org  dan Physics Today 41, 11, 118 (1988); https://doi.org/10.1063/1.2811639