Ekspansi Alam Semesta Lebih Cepat dari Penjelasan Fisika Saat Ini

Sebagian kecil alam semesta. Kredit: ESA/Hubble, NASA

Info Astronomy - Baru-baru ini, para astronom telah menggunakan Teleskop Antariksa Hubble untuk melakukan pengukuran paling presisi mengenai tingkat ekspansi alam semesta sejak pertama kali dihitung hampir seabad yang lalu. Menariknya, hasilnya memaksa para astronom untuk mempertimbangkan bahwa mereka mungkin melihat ada suatu hal yang tidak diketahui di alam semesta.

Dilansir dari NASA, pengukuran terbaru menggunakan Hubble ini menegaskan adanya perbedaan yang mengganggu yang menunjukkan bahwa alam semesta rupanya berekspansi lebih cepat saat ini daripada yang dihitung sebelumnya. Para astronom bahkan menyarankan agar ada fisika baru untuk menjelaskan inkonsistensi ini.

Adalah Adam Riess dan rekan-rekan dari Space Telescope Science Institute (STScI) dan Universitas Johns Hopkins, yang telah menggunakan Hubble selama enam tahun terakhir untuk memperbaiki pengukuran jarak ke sebuah galaksi.

Pengukuran Reiss dan rekan-rekannya tersebut digunakan untuk menghitung seberapa cepat alam semesta berekspansi seiring waktu, sebuah nilai yang dikenal sebagai konstanta Hubble. Yang menarik, studi Reiss dan timnya ini menganalisis galaksi yang berjarak sampai 10 kali lebih jauh daripada pengukuran konstanta Hubble sebelumnya.

Tapi, hasil pengukuran Riess justru berbeda dari pengukuran sebelumnya yang berdasarkan pengamatan terhadap radiasi latar belakang gelombang mikro kosmis oleh satelit Planck milik Agensi Antariksa Eropa.

Mengutip ScienceAlert, perbedaan antara pengukuran Reiss dan satelit Plack sebelumnya cukup besar, yakni sekitar 9 persen. Planck menghitung bahwa nilai konstanta Hubble seharusnya 67 kilometer per detik per megaparsec, dan tidak lebih tinggi dari 69 kilometer per detik per megaparsec.

Bingung dengan angka ini? Begini cara membacanya: bahwa untuk setiap jarak 1 megaparsec (3,3 juta tahun cahaya) dari galaksi kita, sebuah objek langit akan bergerak menjauh 67 kilometer per detik lebih cepat.

Tapi, tim Riess mengukur nilai konstanta Hubble mencapai angka 73 kilometer per detik per megaparsec, menunjukkan bahwa galaksi bergerak pada tingkat yang lebih cepat daripada yang ditunjukkan oleh pengukuran sebelumnya.

Mana yang benar? Entahlah, data penelitian dengan Hubble maupun Planck sangatlah presisi sehingga para astronom tidak dapat mengabaikan kesenjangan antara dua hasil ini sebagai kesalahan dalam pengukuran.

"Kedua hasil telah diuji dengan banyak cara untuk mengurangi kesalahan yang mungkin terjadi," Riess menjelaskan, "Saya kira ini bukan salah perhitungan, tapi karena ada suatu hal yang lain di alam semesta."

Jika kedua pengukuran itu benar, maka pemahaman kita tentang hukum fisika pada skala besar memerlukan perombakan. Beberapa kemungkinan penjelasan telah diajukan, namun pada tahap ini, kita baru memiliki sedikit dasar bukti untuk memilih salah satu dari kemungkinan penjelasan tersebut.

Kredit: NASA/ESA/STScI/JHU

IFLScience menjabarkan, ada beberapa penjelasan yang mungkin untuk ketidakcocokan dua hasil perhitungan ini, salah satunya berhubungan dengan 95 persen energi tak kasat mata di alam semesta, yakni energi gelap.

Energi gelap disinyalir telah mempercepat ekspansi alam semesta, dan kemungkinan juga telah mendorong jarak antargalaksi menjauh satu sama lain dengan kekuatan yang lebih besar lagi. Ini berarti bahwa akselerasi itu sendiri mungkin tidak memiliki nilai konstan di alam semesta, namun berubah seiring waktu.

Gagasan lain adalah bahwa alam semesta mengandung partikel subatomik baru yang berjalan mendekati kecepatan cahaya. Partikel cepat semacam itu secara kolektif disebut "radiasi gelap" dan mencakup partikel yang sebelumnya dikenal seperti neutrino, yang diciptakan dalam reaksi nuklir dan peluruhan radioaktif.

Namun, tidak seperti neutrino normal, yang berinteraksi dengan kekuatan subatomik, partikel baru ini hanya akan terpengaruh oleh gravitasi, sehingga dijuluki "neutrino steril".

Kemungkinan lain yang menarik adalah materi gelap (bentuk materi yang tak terlihat yang tidak terdiri dari proton, neutron, dan elektron) berinteraksi lebih kuat dengan materi normal atau radiasi daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Salah satu skenario di atas, jika ada yang benar, maka akan mengubah isi alam semesta awal, yang menyebabkan inkonsistensi dalam model teoritis. Ketidakkonsistenan ini akan menghasilkan nilai yang salah untuk konstanta Hubble.

Perlukah fisika baru untuk menjelaskan hal ini?