Penelitian Menunjukkan Bahwa Kita Mungkin Bisa Hidup Dalam Kekosongan Kosmik Raksasa

Doc Kosmik Raksasa(Docs citechdaily.com)

KETIKA kita memandang langit malam, seolah-olah lingkungan kosmik kita dipenuhi dengan jutaan bintang, planet, dan galaksi. Namun, para peneliti telah lama mengusulkan bahwa wilayah lokal alam semesta kita mungkin mengandung jauh lebih sedikit galaksi daripada yang diperkirakan.

Bukti semakin mengarah pada kemungkinan bahwa kita tinggal di dalam kekosongan kosmik yang luas, dengan kepadatan materi sekitar 20 persen lebih rendah daripada rata-rata kosmik.

Tidak semua fisikawan meyakini hal ini. Namun, makalah yang baru-baru ini diterbitkan di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, yang menganalisis suara-suara terdistorsi dari alam semesta awal, secara kuat mendukung gagasan tersebut.

Masalah ketegangan hubble

Kosmologi saat ini menghadapi krisis yang dikenal sebagai ketegangan Hubble, alam semesta lokal tampaknya mengembang sekitar 10 persen lebih cepat dari yang diperkirakan.

Tingkat yang diperkirakan diperoleh dengan mengambil pengamatan presisi dari alam semesta awal dan memproyeksikannya ke depan menggunakan kerangka kerja kosmologis standar, yang dikenal sebagai Lambda-Cold Dark Matter (ΛCDM).

Kita dapat mengamati alam semesta awal dengan detail luar biasa melalui radiasi gelombang mikro kosmik (CMB), radiasi sisa yang berasal dari saat alam semesta berukuran sekitar 1.100 kali lebih kecil dari sekarang.

Gelombang suara yang melewati plasma panas alam semesta awal meninggalkan wilayah-wilayah dengan kepadatan lebih tinggi dan lebih rendah secara bergantian, sehingga menimbulkan variasi suhu.

Dengan menganalisis fluktuasi CMB pada berbagai skala, ilmuwan dapat secara efektif "mendengarkan" gema gelombang suara paling dasar ini, yang beresonansi paling kuat pada skala-skala karakteristik tertentu.

Osilasi akustik baryon sebagai pengukur standar

Polanya terpelihara dalam CMB dan dikenal sebagai osilasi akustik baryon (BAO). Karena pola ini menjadi benih pembentukan galaksi dan struktur besar, pola yang sama juga dapat dideteksi dalam distribusi galaksi saat ini.

Dengan mempelajari bagaimana galaksi bergerombol pada berbagai pergeseran merah yang sesuai dengan jarak, peneliti dapat melacak osilasi ini. Salah satu fitur clustering yang khas, disebut "skala sudut BAO," berfungsi sebagai penanda kunci.

Fitur ini menyediakan apa yang disebut kosmolog sebagai "pengukur standar," ukuran yang diketahui yang memungkinkan untuk menentukan jarak di seluruh alam semesta.

Dengan mengukur seberapa besar skala ini terlihat di langit pada pergeseran merah tertentu, ilmuwan dapat menghitung baik jarak ke galaksi-galaksi tersebut maupun laju perluasan kosmik.

Menguji hipotesis kekosongan

Menggunakan pengukuran ini, kosmolog dapat menentukan laju ekspansi dengan trigonometri dan data pergeseran merah. Jika fitur BAO tampak lebih besar pada jarak tertentu, hal itu menunjukkan bahwa alam semesta lokal sedang mengembang lebih cepat.

Peneliti berargumen bahwa ketegangan Hubble mungkin disebabkan oleh posisi kita di dalam sebuah void besar. Hal ini karena jumlah materi yang jarang di dalam void akan tertarik secara gravitasi ke materi yang lebih padat di luarnya, terus mengalir keluar dari void.

Dalam penelitian sebelumnya, menunjukkan bahwa aliran ini akan membuat seolah-olah alam semesta lokal mengembang sekitar 10 persen lebih cepat dari yang diharapkan. Hal itu akan menyelesaikan ketegangan Hubble.

Namun, dibutuhkan bukti lebih lanjut. Dan diketahui bahwa ruang hampa lokal akan sedikit mendistorsi hubungan antara skala sudut BAO dan pergeseran merah akibat materi yang bergerak lebih cepat di dalam ruang hampa dan efek gravitasinya terhadap cahaya dari luar.

Oleh karena itu, dalam makalah ini, peneliti berusaha menguji prediksi model kekosongan menggunakan pengukuran BAO yang dikumpulkan selama 20 tahun terakhir. Peneliti membandingkan hasil makalah ini dengan model tanpa kekosongan di bawah sejarah perluasan latar belakang yang sama.

Dalam model kekosongan, penggaris BAO seharusnya terlihat lebih besar di langit pada setiap pergeseran merah tertentu. Dan kelebihan ini seharusnya menjadi lebih besar pada pergeseran merah rendah (jarak dekat), sesuai dengan ketegangan Hubble.

Bukti kuat untuk adanya void lokal

Pengamatan mengonfirmasi prediksi ini. Hasil penelitian menunjukkan bahwa alam semesta dengan void lokal sekitar seratus juta kali lebih mungkin daripada alam semesta tanpa void, saat menggunakan pengukuran BAO dan mengasumsikan alam semesta berkembang sesuai dengan model standar kosmologi yang didasarkan pada CMB.

Penelitian ini menunjukkan bahwa model ΛCDM tanpa ruang hampa lokal berada dalam "ketegangan 3,8 sigma" dengan pengamatan BAO. Ini berarti kemungkinan alam semesta tanpa ruang hampa sesuai dengan data ini setara dengan koin adil mendarat di sisi kepala 13 kali berturut-turut. 

Sebaliknya, peluang data BAO terlihat seperti yang ada dalam model ruang hampa setara dengan koin adil mendarat di sisi kepala hanya dua kali berturut-turut. Singkatnya, model-model ini cocok dengan data yang sangat baik.

Di masa depan, akan sangat penting untuk mendapatkan pengukuran BAO yang lebih akurat pada redshift rendah, di mana penggaris standar BAO terlihat lebih besar di langit, terutama jika kita berada dalam ruang hampa.

Laju ekspansi rata-rata sejauh ini langsung mengikuti usia alam semesta, yang dapat diperkirakan dari usia bintang-bintang tua di Bima Sakti.

Sebuah void lokal tidak akan memengaruhi usia alam semesta, tetapi beberapa proposal memang memengaruhinya. Penyelidikan ini dan yang lainnya akan memberikan pemahaman lebih lanjut tentang krisis Hubble dalam kosmologi.

Sumber: scitechdaily.com