Mensurvei alam semesta meninggalkan teka-teki yang belum terjawab

Terbuat dari apakah alam semesta – dan seberapa cepat ia berkembang? Tim peneliti telah menerima jawaban paling akurat untuk pertanyaan-pertanyaan ini hingga saat ini. Untuk melakukan ini, para astronom mengevaluasi data dari lebih dari 1.500 ledakan bintang hingga 10,7 miliar tahun cahaya. Tetapi hasil mereka, yaitu seberapa cepat alam semesta mengembang, jelas tidak konsisten dengan nilai yang didefinisikan dengan cara lain. Ini menunjuk pada fenomena yang sebelumnya tidak diketahui di alam semesta muda, menurut para ilmuwan di The Astrophysical Journal.

Sebagai bagian dari proyek Pantheon+, Dillon Brout dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, AS, dan timnya menganalisis jenis ledakan bintang tertentu – jenis supernova pertama. Semua ledakan bintang ini bersinar dengan kecerahan yang sama, yang membuatnya sangat berharga bagi para astronom. Dengan mengamati seberapa terang kita dapat melihatnya dari Bumi, jarak ledakan dapat dihitung. Skala kosmologis ini kemudian dapat digunakan untuk menentukan terbuat dari apa alam semesta dan seberapa cepat ia berkembang.

Para peneliti menghitung ini menggunakan cahaya yang diukur dari ledakan bintang. Data mengkonfirmasi model kosmologis sebelumnya lebih akurat daripada semua pengukuran sebelumnya. Menurut model ini, materi penyusun alam semesta—yaitu, bintang, planet, dan kita adalah manusia—hanya merupakan sebagian kecil dari sekitar lima persen alam semesta. Sebaliknya, materi gelap dan energi gelap mendominasi alam semesta – dua komponen yang menjadi misteri hingga sekarang.

Materi gelap membentuk sekitar 29 persen dari alam semesta dan memastikan bahwa galaksi dan gugus galaksi disatukan oleh gravitasi. Materi yang terlihat saja tidak akan cukup, jadi bintang, planet, dan kehidupan tidak akan pernah terbentuk tanpa materi gelap. Yang lebih misterius adalah energi gelap: para astronom percaya itulah alasan alam semesta berkembang lebih cepat setelah terbentuk dalam Big Bang 13,8 miliar tahun yang lalu. Karena tanpa jenis energi tambahan, ekspansi ini harus melambat. Sekarang, data Pantheon+ menunjukkan bahwa energi gelap sebenarnya tetap konstan sepanjang sejarah kosmik, membenarkan asumsi sebelumnya tentang sifat ini.

Selain itu, penulis penelitian menghitung seberapa cepat alam semesta berkembang saat ini. Para astronom menggambarkan tingkat ekspansi menggunakan konstanta Hubble, dinamai Edwin Hubble, penemu ekspansi kosmik. Para peneliti menghitung nilai 73,4 untuk konstanta Hubble dengan ketidakpastian hanya 1,3 persen. Nilai serupa telah ditentukan dengan cara ini, meskipun kurang tepat. Namun, ada juga metode independen kedua untuk menentukan konstanta Hubble. Hal ini didasarkan pada studi rinci tentang radiasi latar belakang kosmik – sejenis gema radiasi dari Big Bang – dan memberikan nilai 67,4 dengan ketidakpastian 0,7 persen.

Sampai sekarang, para peneliti masih berharap bahwa perbedaan mengejutkan antara konstanta Hubble yang dihitung ini akan berubah menjadi kesalahan statistik. Tetapi dengan data baru, kemungkinannya telah turun jauh di bawah sepersepuluh ribu persen. Penyimpangan ini, juga dikenal sebagai tegangan Hubble, hampir tidak dapat dianggap sebagai hasil acak berkat penentuan halus yang baru.

“Kami berharap menemukan solusi yang mungkin untuk masalah data kami – alih-alih kami harus mengabaikan banyak penjelasan, dan perbedaannya lebih serius dari sebelumnya,” kata Pruitt. Nilai yang berbeda dari konstanta Hubble menunjukkan fenomena fisik yang sebelumnya tidak diketahui di alam semesta muda. Tetapi sifat dari fenomena ini masih belum diketahui.