Atacama. Gatra.com- Dari punggung pegunungan di Gurun Atacama Chili, para astronom dengan Teleskop Kosmologi Atacama (ACT) dari National Science Foundation melihat cahaya tertua di alam semesta. Pengamatan baru mereka ditambah sedikit hitungan geometri kosmik menunjukkan bahwa alam semesta berusia 13,77 miliar tahun, plus minus 40 juta tahun.

Perkiraan baru ini cocok dengan model standar alam semesta dan pengukuran cahaya yang sama yang dilakukan satelit Planck. Ini menambah putaran baru pada debat yang sedang berlangsung di komunitas astrofisika, kata Simone Aiola, penulis utama di Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Hasil serupa ditunjukkan, Steve Choi peneliti di Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science di College of Arts and Sciences penulis utama makalah, "The Atacama Cosmology Telescope: Pengukuran Spektrum Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik pada 98 dan 150 GHz, "diterbitkan 30 Desember 2020.

Pada 2019, tim peneliti yang mengukur pergerakan galaksi menghitung bahwa alam semesta berusia ratusan juta tahun lebih muda dari perkiraan tim Planck. Perbedaan itu menunjukkan bahwa model baru untuk alam semesta mungkin diperlukan dan memicu kekhawatiran bahwa salah satu rangkaian pengukuran mungkin salah.

"Sekarang kami telah menemukan jawaban di mana Planck dan ACT sepakat," kata Aiola, seorang peneliti di Pusat Astrofisika Komputasi Institut Flatiron. "Ini menunjukkan fakta bahwa pengukuran yang sulit ini dapat diandalkan."

Usia alam semesta juga mengungkapkan seberapa cepat kosmos mengembang, angka yang dihitung konstanta Hubble. Pengukuran ACT menunjukkan konstanta Hubble 67,6 kilometer per detik per megaparsec. Itu berarti sebuah objek 1 megaparsec (sekitar 3,26 juta tahun cahaya) dari Bumi bergerak menjauh dari kita dengan kecepatan 67,6 kilometer per detik karena perluasan alam semesta.

Hasil ini hampir sama persis dengan perkiraan sebelumnya yaitu 67,4 kilometer per detik per megaparsec oleh tim satelit Planck, tetapi lebih lambat dari 74 kilometer per detik per megaparsec yang disimpulkan dari pengukuran galaksi.

"Saya tidak memiliki preferensi khusus untuk nilai tertentu - itu akan menarik dalam satu atau lain cara," kata Choi. "Kami menemukan tingkat ekspansi yang tepat di perkiraan tim satelit Planck. Ini memberi kami keyakinan lebih besar dalam pengukuran cahaya tertua di alam semesta," tambahnya.

Tetapi perbedaan antara pengukuran menunjukkan bahwa ada sesuatu yang hilang dalam model kosmologis kita atau ada yang salah dengan pengukuran, kata Michael Niemack, salah satu penulis di dua makalah pendahuluan.

Sementara beberapa pengukuran alam semesta lokal menemukan konstanta Hubble yang lebih tinggi secara konsisten, ini adalah pertama kalinya dua pengukuran latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) independen menemukan konstanta Hubble yang lebih rendah secara konsisten. (CMB menandai waktu 380.000 tahun setelah kelahiran alam semesta ketika proton dan elektron bergabung membentuk atom pertama. Sebelum waktu itu, kosmos tidak tembus cahaya.)

"Meningkatnya ketegangan antara pengukuran jauh versus lokal dari konstanta Hubble menunjukkan bahwa kita mungkin berada di ambang penemuan baru dalam kosmologi yang dapat mengubah pemahaman kita tentang cara kerja semesta. Ini juga menyoroti pentingnya meningkatkan pengukuran kita terhadap alam semesta. CMB dengan ACT serta proyek Simons Observatory dan CCAT-prime di masa depan yang sedang kami bangun," kata Niemack, profesor fisika dan astronomi.

Jika para ilmuwan dapat memperkirakan seberapa jauh perjalanan cahaya dari CMB untuk mencapai Bumi, mereka dapat menghitung usia alam semesta. Itu lebih mudah diucapkan daripada dilakukan.

Menilai jarak kosmik dari Bumi itu sulit. Jadi sebaliknya, para ilmuwan mengukur sudut di langit antara dua objek yang jauh, dengan Bumi dan dua objek tersebut membentuk segitiga kosmik. Jika ilmuwan juga mengetahui pemisahan fisik antara objek tersebut, mereka dapat menggunakan geometri sekolah menengah untuk memperkirakan jarak objek dari Bumi.

Variasi halus dalam cahaya CMB menawarkan titik jangkar untuk membentuk dua simpul segitiga lainnya. Variasi suhu dan polarisasi tersebut dihasilkan dari fluktuasi kuantum di alam semesta awal yang diperkuat oleh alam semesta yang mengembang menjadi daerah dengan kepadatan yang berbeda-beda. (Tambalan yang lebih padat akan membentuk gugus galaksi.)

Para ilmuwan memiliki pemahaman yang cukup kuat tentang tahun-tahun awal alam semesta untuk mengetahui bahwa variasi CMB ini biasanya harus diberi jarak setiap miliar tahun cahaya untuk suhu dan setengahnya untuk polarisasi. (Untuk skala, galaksi Bima Sakti kita berdiameter sekitar 200.000 tahun cahaya.)

ACT mengukur fluktuasi CMB dengan resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya, mengamati lebih dekat polarisasi cahaya. "Satelit Planck mengukur cahaya yang sama, tetapi dengan mengukur polarisasinya dalam ketelitian yang lebih tinggi, gambar baru dari ACT mengungkap lebih banyak pola tertua yang pernah kami lihat," kata Suzanne Staggs, peneliti utama ACT, di Universitas Princeton.

Saat ACT terus melakukan pengamatan, para astronom akan memiliki gambaran yang lebih jelas tentang CMB dan gagasan yang lebih tepat tentang berapa lama kosmos dimulai. Tim ACT juga akan menjelajahi pengamatan tersebut untuk mencari tanda-tanda fisika yang tidak sesuai dengan model kosmologis standar. Fisika aneh seperti itu dapat menyelesaikan ketidaksepakatan antara prediksi usia dan laju ekspansi alam semesta yang timbul dari pengukuran CMB dan pergerakan galaksi.