Menganalisis Ledakan Supernova, Menghitung Energi dan Materi Gelap

Ahli astrofisika telah melakukan analisis baru yang kuat yang menempatkan batas paling tepat pada komposisi dan evolusi alam semesta. Dengan analisis ini, yang dijuluki Pantheon+, para kosmolog menemukan diri mereka berada di persimpangan jalan.

Pantheon+ dengan meyakinkan menemukan bahwa kosmos terdiri dari sekitar dua pertiga energi gelap dan sepertiga materi gelap (sebagian besar dalam bentuk materi gelap). Keduanya berkembang dengan kecepatan yang semakin cepat selama beberapa miliar tahun terakhir.

Namun, Pantheon+ juga memperkuat ketidaksepakatan besar atas laju ekspansi yang belum terpecahkan. Dengan menempatkan teori kosmologi modern yang berlaku, yang dikenal sebagai Model Standar Kosmologi, pada bukti yang lebih kuat dan pijakan statistik, Pantheon+ semakin menutup pintu pada kerangka kerja alternatif yang memperhitungkan energi gelap dan materi gelap.

Menganalisis ledakan supernova selama lebih dari dua dekade secara meyakinkan mendukung teori kosmologi modern dan menghidupkan kembali upaya untuk menjawab pertanyaan mendasar.

Analisis baru tersebut telah diterbitkan di The Astrophysical Journal belum lama ini dengan judul "The Pantheon+ Analysis: Cosmological Constraints."

"Dengan hasil Pantheon+ ini, kami dapat menempatkan batasan paling tepat pada dinamika dan sejarah alam semesta hingga saat ini," kata Dillon Brout, Einstein Fellow di Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian.

"Kami telah menyisir data dan sekarang dapat mengatakan dengan lebih percaya diri daripada sebelumnya bagaimana alam semesta telah berevolusi selama ribuan tahun dan bahwa teori terbaik saat ini untuk energi gelap dan materi gelap tetap kuat."

Pantheon+ didasarkan pada kumpulan data terbesar dari jenisnya, yang terdiri dari lebih dari 1.500 ledakan bintang yang disebut supernova Tipe Ia.

Ledakan terang ini terjadi ketika bintang katai putih, sisa-sisa bintang seperti Matahari kita, menumpuk terlalu banyak massa dan mengalami reaksi termonuklir yang tak terkendali.

Karena supernova Tipe Ia lebih cemerlang dari seluruh galaksi, ledakan bintang dapat dilihat sekilas pada jarak melebihi 10 miliar tahun cahaya, atau kembali melalui sekitar tiga perempat dari total usia alam semesta.

Mengingat bahwa supernova menyala dengan kecerahan intrinsik yang hampir seragam, para ilmuwan dapat menggunakan kecerahan ledakan yang tampak, yang berkurang seiring dengan jarak, bersama dengan pengukuran pergeseran merah sebagai penanda ruang dan waktu.

Informasi itu, pada gilirannya, mengungkapkan seberapa cepat alam semesta mengembang selama zaman yang berbeda, yang kemudian digunakan untuk menguji teori komponen fundamental alam semesta.

"Dalam banyak hal, analisis Pantheon+ terbaru ini merupakan puncak dari upaya terperinci selama lebih dari dua dekade oleh para pengamat dan ahli teori di seluruh dunia dalam menguraikan esensi kosmos," kata Adam Riess.

Riess adalah salah satu pemenang Hadiah Nobel 2011 dalam Fisika untuk penemuan percepatan perluasan alam semesta dan Profesor Terhormat Bloomberg di Johns Hopkins University (JHU) dan Space Telescope Science Institute di Baltimore, Maryland. Riess juga merupakan alumnus Harvard University, memegang gelar PhD di bidang astrofisika.

Mengambil data secara keseluruhan, analisis baru menyatakan bahwa 66,2 persen alam semesta bermanifestasi sebagai energi gelap. Sementara sisanya 33,8 persen menjadi kombinasi materi gelap dan materi.

Untuk mencapai pemahaman yang lebih komprehensif tentang komponen penyusun alam semesta pada zaman yang berbeda, Brout dan rekan menggabungkan Pantheon+ dengan ukuran lain yang terbukti kuat, independen, dan saling melengkapi dari struktur alam semesta skala besar dan dengan pengukuran dari cahaya paling awal di alam semesta, latar belakang gelombang mikro kosmik.

Hasil kunci Pantheon+ lainnya berkaitan dengan salah satu tujuan terpenting kosmologi modern, yaitu menentukan laju ekspansi alam semesta saat ini, yang dikenal sebagai konstanta Hubble.

"Dengan kumpulan data Pantheon+ gabungan ini, kami mendapatkan pandangan yang tepat tentang alam semesta dari saat didominasi oleh materi gelap hingga saat alam semesta didominasi oleh energi gelap," kata Brout.

"Dataset ini adalah kesempatan unik untuk melihat energi gelap menyala dan mendorong evolusi kosmos pada skala termegah hingga saat ini."

Mempelajari perubahan ini sekarang dengan bukti statistik yang lebih kuat diharapkan akan mengarah pada wawasan baru tentang sifat misterius energi gelap.

"Pantheon+ memberi kita kesempatan terbaik hingga saat ini untuk membatasi energi gelap, asal-usulnya, dan evolusinya," kata Brout.