Salah satu masalah besar astronomi yang belum terpecahkan melibatkan konstanta Hubble, sebuah angka yang merepresentasikan kecepatan alam semesta mengembang. Secara spesifik, dua metode utama untuk mengukur konstanta tersebut terus-menerus saling berkontradiksi.
Untuk mendamaikan “ketegangan” Hubble ini, sebuah tim astronom internasional mencoba menggabungkan metode-metode tersebut ke dalam satu kerangka kerja tunggal, dengan harapan hal ini akhirnya memberikan laju ekspansi yang definitif. Ternyata, menyatukan metode-metode ini memang layak dan menghasilkan apa yang mungkin menjadi pengukuran konstanta Hubble paling presisi dan langsung sejauh ini. Menurut temuan baru itu, hasilnya setara dengan laju ekspansi sekitar 45,67 mil (73,50 ± 0,81 kilometer) per detik per megaparsec.
Namun yang paling penting, konstanta terpadu yang baru ini pada dasarnya mengukuhkan ketegangan Hubble—menambah bukti yang semakin banyak bahwa model kosmologi kita saat ini memiliki banyak celah, dilaporkan oleh para peneliti yang mempublikasikan temuan mereka dalam studi Astronomy & Astrophysics baru-baru ini.
“Mengonfirmasi ketegangan Hubble membuatnya semakin penting bagi kita untuk meninjau ulang fondasi model kosmologi saat ini dan mengidentifikasi fenomena baru apa pun yang mungkin mengubah evolusi alam semesta,” kata Adam Riess, salah satu penulis studi dan peneliti di Space Telescope Science Institute (STScI), kepada Phys.org.
Alam semesta yang paradoksal
Observasi empiris dan perhitungan teoretis sama-sama sangat mendukung gagasan bahwa alam semesta kita sedang mengembang. Para astronom umumnya bergantung pada dua metode untuk mengukur laju ekspansi ini, atau konstanta Hubble. Metode pertama melibatkan latar gelombang mikro kosmik, atau cahaya radiasi yang hampir seragam peninggalan dari Big Bang. Dalam pendekatan kedua, peneliti mempertimbangkan berbagai karakteristik fisik galaksi dan supernova di alam semesta lokal.
Ketegangan Hubble merujuk pada sedikit ketidaksesuaian antara apa yang dikatakan setiap pendekatan sebagai konstanta. Metode pertama menyatakan konstanta Hubble sekitar 41 atau 42 mil (67 atau 68 kilometer) per detik per megaparsec, sedangkan metode kedua menyatakan 45 mil (73 kilometer).
“Meskipun perbedaan numeriknya sederhana, nilainya jauh lebih besar daripada yang dapat dijelaskan oleh ketidakpastian statistik,” menurut pernyataan dari NOIRLab, yang memberikan dukungan teknis untuk studi baru ini. Peneliti telah lama memperdebatkan sumber pasti ketegangan ini, bahkan beberapa mengusulkan bahwa ketegangan tersebut tidak nyata. Namun, kemajuan observasi terkini memberikan bukti kuat bahwa diskrepansi itu ada dan merupakan paradoks yang mencolok yang perlu diatasi para astronom.
Kerangka kerja terpadu
Untuk studi baru ini, tim mengembangkan “jaringan jarak” untuk menyatukan berbagai teknik pengukuran jarak di alam semesta lokal. Jaringan ini terutama mengkonsolidasikan informasi dari pengukuran langsung alam semesta lokal, yang sendiri mencakup berbagai kumpulan data dengan perhitungan yang sedikit berbeda. Tujuannya adalah menentukan apakah ada satu metode tertentu yang berkontribusi pada kesalahan. Jawabannya adalah tidak.
“Ini bukan sekadar nilai baru konstanta Hubble,” tim menegaskan. “Ini adalah kerangka kerja yang dibangun komunitas yang mempersatukan puluhan tahun pengukuran jarak independen, secara transparan dan mudah diakses.”
Hasilnya memiliki beberapa implikasi. Pertama, mereka memberikan para astronom metrik yang relatif “standar” untuk konstanta Hubble—artinya setidaknya, manusia tidak menggunakan mekanisme yang salah untuk menurunkan laju ekspansi alam semesta saat ini. Tetapi ini juga mengonfirmasi bahwa versi konstanta yang sama, yang dihitung dari alam semesta dini, sedikit lebih rendah. Dengan kata lain: ketegangan Hubble masih ada.
Langkah selanjutnya?
Singkatnya, konstanta terpadu semakin mengukuhkan apa yang telah lama dicurigai astronom: model standar kosmologi masih jauh dari lengkap. Tim memang memiliki beberapa gagasan tentang apa yang mungkin hilang. Misalnya, masalahnya bisa berasal dari pemahaman kita yang terbatas tentang “energi gelap, partikel baru, atau modifikasi gravitasi,” jelas NOIRLab.
“Jika ketegangan itu nyata, seperti yang ditunjukkan oleh bukti-bukti yang semakin bertambah, hal itu mungkin mengarah pada fisika baru di luar model kosmologi standar,” tambah tim dalam sebuah pernyataan.
Namun sekali lagi, ingatlah bahwa kita hidup di masa yang sangat baik untuk kosmologi. Para peneliti di balik riset baru ini tampaknya juga percaya demikian, karena mereka menggambarkan kontribusi mereka sebagai kerangka kerja sumber terbuka untuk investigasi masa depan. Kita tinggal menunggu apakah teleskop generasi berikutnya akan menyelesaikan ketegangan ini sekali untuk selamanya—atau memaksa fisika untuk mempertimbangkan kembali realitas.