Pelensaan gravitasi supernova menghasilkan nilai baru untuk konstanta Hubble – Dunia Fisika

Sebuah studi tentang bagaimana cahaya dari supernova jauh dilensakan secara gravitasi saat melakukan perjalanan ke Bumi telah digunakan untuk menghitung nilai baru konstanta Hubble – sebuah parameter penting yang menggambarkan perluasan alam semesta. Meskipun hasil terbaru ini tidak mengejutkan para astronom, pengamatan serupa di masa depan dapat membantu kita memahami mengapa teknik yang berbeda sejauh ini menghasilkan nilai konstanta Hubble yang sangat berbeda.

Alam semesta telah berkembang sejak diciptakan dalam Big Bang 13.7 miliar tahun lalu. Pada tahun 1920-an, astronom Amerika Edwin Hubble mengamati bahwa galaksi-galaksi yang jauh dari Bumi tampak bergerak menjauhi Bumi lebih cepat dibandingkan galaksi-galaksi yang lebih dekat dengan kita. Dia melakukan ini dengan mengukur pergeseran merah cahaya dari galaksi-galaksi tersebut – yaitu peregangan panjang gelombang cahaya yang terjadi ketika suatu benda menjauh dari pengamat.

Hubungan linier antara jarak dan kecepatan yang diukurnya dijelaskan oleh konstanta Hubble dan para astronom telah mengembangkan beberapa teknik untuk mengukurnya.

Namun para astronom bingung karena pengukuran yang berbeda menghasilkan nilai konstanta Hubble yang sangat berbeda. Pengukuran radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik (CRB) oleh satelit Planck Badan Antariksa Eropa memberikan nilai sekitar 67 km/s/Mpc. Namun pengukuran yang melibatkan pengamatan supernova tipe 1a yang dilakukan kolaborasi SH0ES memberikan nilai sekitar 73 km/s/Mpc. Ketidakpastian dalam pengukuran ini sekitar 1–2%, sehingga terdapat ketegangan yang jelas antara kedua teknik tersebut. Para astronom ingin mengetahui alasannya, dan untuk mengetahuinya mereka mengembangkan cara baru untuk mengukur konstanta Hubble.

Kini, para astronom telah mengukur konstanta Hubble menggunakan cahaya dari supernova yang meledak 9.34 miliar tahun lalu. Dalam perjalanannya ke Bumi, cahaya melewati gugus galaksi dan dibelokkan oleh medan gravitasi yang sangat besar dari gugus tersebut, yang memfokuskan cahaya ke arah Bumi. Efek ini disebut pelensaan gravitasi.

Distribusi massal yang kental

Distribusi massa yang tidak merata di gugus tersebut menciptakan medan gravitasi kompleks yang mengirimkan cahaya supernova ke beberapa jalur berbeda menuju Bumi. Saat supernova pertama kali diamati pada tahun 2014, ia tampak berbentuk empat titik cahaya. Ketika empat poin memudar, poin kelima muncul 376 hari kemudian. Cahaya ini tertunda karena jarak yang lebih jauh yang ditempuh melalui cluster.

Selama 376 hari tersebut, alam semesta telah mengembang, yang berarti panjang gelombang cahaya yang datang terlambat mengalami pergeseran merah. Dengan mengukur pergeseran merah ekstra ini, sebuah tim dipimpin oleh patrick kelly dari Universitas Minnesota mampu menghitung konstanta Hubble. Dengan menggunakan beberapa model distribusi massa yang berbeda untuk cluster tersebut, tim menghasilkan nilai konstanta sebesar 64.8 km/s/Mpc atau 66.6 km/s/Mpc.

Pengukuran waktu tunda supernova pada pandangan pertama tampaknya lebih menyukai nilai konstanta Hubble dari Planck dibandingkan SH0ES. Namun, pengukuran penundaan waktu cahaya quasar sebelumnya diamati oleh H0LiCOW kolaborasi memberikan nilai 73.3 km/s/Mpc – sangat mendekati SH0ES.

Meskipun ini mungkin tampak membingungkan, rekan Kelly Tommaso Treu dari University of California, Los Angeles menunjukkan bahwa hasil terbaru ini tidak mengejutkan.

“Mereka tidak jauh berbeda,” katanya. “Dalam ketidakpastian, pengukuran baru ini konsisten dengan ketiganya [Planck, SH0ES dan H0LiCOW].”

Sherry Suyu dari Institut Astrofisika Max Planck di Jerman, yang memimpin proyek H0LiCOW dan tidak terlibat dalam pengukuran penundaan waktu baru ini, juga tidak serta merta melihat adanya paradoks.

Janji masa depan

“Nilai ini [dari supernova] berasal dari sistem lensa tunggal, dan mengingat bilah kesalahannya, pengukurannya konsisten secara statistik dengan hasil quasar lensa H0LiCOW,” katanya.

Ketidakpastian dalam pengukuran waktu tunda supernova terkait dengan bagaimana massa didistribusikan di galaksi – berapa banyak materi gelap dan materi baryonik (normal) yang ada dan bagaimana penyebarannya ke seluruh cluster. Tim Kelly dan Treu menggunakan berbagai model, dan perbedaan di antara model-model tersebut menimbulkan sebagian besar ketidakpastian nilai konstanta Hubble.

Menemukan konstanta yang konsisten

“Ketepatan pengukuran konstanta rendah Hubble yang disajikan di sini tidak cukup untuk membantah nilai SH0ES yang lebih tinggi,” kata Daniel Mortlock dari Imperial College, London, yang juga tidak terlibat dalam penelitian ini.

Meski begitu, Mortlock berpendapat bahwa penghitungan konstanta Hubble dari pengukuran waktu tunda supernova adalah suatu hal yang penting. Sejauh ini, hanya beberapa supernova berlensa yang telah ditemukan, namun pada tahun-tahun mendatang Observatorium Vera C. Rubin di Chile, yang memiliki teleskop survei raksasa berukuran 8.4 meter, jumlah penemuan supernova berlensa akan meningkat secara dramatis.

Pekerjaan yang “indah”.

“Secara keseluruhan menurut saya melakukan pengukuran ini merupakan pekerjaan yang bagus, namun mungkin aspek yang paling menarik dari hal ini adalah prospeknya di masa depan, karena survei seperti Rubin akan menemukan lebih banyak sistem jenis ini,” kata Mortlock.

Dengan bertambahnya jumlah supernova berlensa, pengukuran konstanta Hubble akan lebih presisi, sehingga membantu mengurangi kesalahan dan memastikan apakah data ini mendukung hasil Planck atau SH0ES. Beberapa ahli teori bahkan memilikinya menyarankan fisika baru itu mungkin diperlukan untuk menjelaskan ketegangan Hubble, dengan asumsi bahwa ini nyata dan bukan kesalahan sistematis yang tidak diketahui dalam pengamatan.

“Jelas diperlukan ketelitian yang lebih besar untuk berkontribusi pada penyelesaian ketegangan Hubble,” Treu menyimpulkan. “Tetapi ini adalah langkah pertama yang penting.”

Penelitian tersebut dijelaskan dalam Ilmu.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
• Beli dan Jual Saham di Perusahaan PRE-IPO dengan PREIPO®. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/gravitational-lensing-of-supernova-yields-new-value-for-hubble-constant/