Sekitar 13, 8 miliar tahun yang lalu, tepat sebelum Big Bang, alam semesta yang sangat besar dan penuh galaksi yang kita kenal sekarang terkandung di dalam titik kecil, padat, dan sangat panas. Tiba-tiba, itu mulai berkembang pesat lebih cepat daripada kecepatan cahaya dalam ledakan dahsyat. Alam semesta tumbuh dari ukuran sub-atomik menjadi seperti bola golf dalam sepersekian detik yang tidak bisa dipahami.
Konten terkait
- Mendengarkan Big Bang
- Bagaimana Dua Merpati Membantu Ilmuwan Mengukuhkan Teori Big Bang
- Apa yang Ditemukan Para Astronom Tentang Teori Big Bang
Ekspansi awal yang paling awal ini, yang dikenal sebagai inflasi kosmik, menjelaskan mengapa alam semesta relatif seragam (galaksi-galaksi yang terbentuk ketika alam semesta mendingin, misalnya, tampak tersebar secara merata sejauh yang dapat dilihat oleh teleskop) dan juga menjelaskan benih-benih kepadatan. yang memunculkan struktur alam semesta.
Ini adalah cerita yang bagus, tetapi selama beberapa dekade setelah fisikawan mengusulkannya, bukti kami untuk itu terbatas. Cara utama kami mempelajari Big Bang — radiasi samar yang tersisa dari ledakan yang disebut latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) —tanggal sekitar 380.000 tahun sesudahnya, alih-alih momen itu sendiri.
Sepotong bukti baru yang signifikan muncul pagi ini, ketika sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh astronom John Kovac dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics mengumumkan bahwa mereka telah menemukan bukti tidak langsung dari gelombang gravitasi — distorsi kecil di medan gravitasi alam semesta — yang dilepaskan selama inflasi, sebagian kecil dari satu detik setelah Big Bang. Jika temuan itu benar, gelombang berfungsi sebagai konfirmasi inflasi.
"Inflasi adalah 'ledakan' Big Bang, " kata fisikawan teoretis Alan Guth, yang mengusulkan teori inflasi kosmik pada 1979. "Ini adalah mekanisme yang menyebabkan alam semesta memasuki periode ekspansi raksasa ini."
Beberapa fisikawan yang tidak terlibat dalam penelitian ini memiliki kesempatan untuk menilai data mentah, dan mereka setuju dengan analisis tersebut. "Sangat, sangat mungkin bahwa ini nyata, " kata Avi Loeb, seorang ahli fisika teoritis di Harvard-Smithsonian Center, mencatat bahwa para peneliti menghabiskan tiga tahun menganalisis data untuk menghilangkan kemungkinan kesalahan.
Robert W. Wilson, yang berbagi Hadiah Nobel 1978 dalam fisika untuk penemuan latar belakang gelombang mikro kosmik, setuju, dan percaya bahwa jika dikonfirmasi, pekerjaannya hampir pasti untuk mendapatkan Hadiah Nobel. Loeb mengatakan penemuan itu akan menjadi salah satu penemuan fisika paling penting dalam 15 tahun terakhir — lebih besar dari penemuan Higgs Boson.
Selama inflasi, ditunjukkan di paling kiri, alam semesta mengembang oleh banyak ordo yang besarnya dalam sepersekian detik. (Gambar via NASA) Kehadiran gelombang gravitasi yang dapat dideteksi — sering disebut sebagai "riak dalam jalinan ruangwaktu" - diprediksi oleh teori inflasi. Fluktuasi yang sudah ada sebelumnya dalam kekuatan gravitasi pada skala mikroskopis, kata Guth, akan ditarik oleh inflasi, menghasilkan gelombang makroskopis.
Sifat gelombang yang tepat tergantung pada saat yang tepat inflasi terjadi. "Deteksi ini tidak hanya menunjukkan bahwa inflasi terjadi, " kata Loeb, "tetapi juga memberi tahu kami kapan itu terjadi": 10 -34 (titik desimal diikuti oleh 33 nol dan kemudian satu) detik setelah dimulainya Big Bang
Kelompok penelitian, yang juga termasuk Clement Pryke dari University of Minnesota, Jamie Bock dari Caltech dan Chao-Lin Kuo dari Stanford, tidak menemukan gelombang gravitasi itu sendiri, melainkan bukti tidak langsung dari mereka, dalam bentuk pola khusus dari polarisasi yang disebabkan oleh gelombang di latar belakang gelombang mikro kosmik. "Tim kami mencari jenis polarisasi khusus yang disebut B-mode, yang mewakili pola puntiran atau ikal dalam orientasi terpolarisasi cahaya kuno, " kata Bock dalam pernyataan pers.
Para peneliti mengumpulkan data ini menggunakan teleskop BICEP2, yang ditempatkan di Antartika, tempat udara dingin dan kering membatasi gangguan dari atmosfer bumi pada sinyal latar belakang gelombang mikro kosmik yang samar. BICEP2 adalah salah satu dari serangkaian teleskop identik yang mencari tanda tangan ini, yang disebut Keck Array. Ada juga Teleskop Kutub Selatan yang berdekatan, yang melaporkan data yang menunjukkan adanya polarisasi B-mode di CMB musim panas lalu. Instrumen itu, bagaimanapun, tidak dirancang untuk mendeteksi polarisasi pada skala yang dihasilkan oleh gelombang gravitasi, jadi sebagai gantinya dihasilkan dari campur tangan galaksi jauh yang dilalui CMB sebelum mencapai Bumi.
Teleskop BICEP-2 (piringan putih di kanan), bersama dengan Teleskop Kutub Selatan (di sebelah kiri). (Gambar melalui Proyek BICEP-2) Masih belum sepenuhnya jelas bahwa tim BICEP2 telah mendeteksi polarisasi mode-B yang sebenarnya merupakan bukti pasti dari gelombang gravitasi. Konfirmasi lebih lanjut perlu datang dari data yang dikumpulkan oleh Satelit Planck dari Badan Antariksa Eropa (yang mengamati latar belakang gelombang mikro kosmik pada sudut yang jauh lebih luas), yang akan dirilis pada akhir musim panas.
Namun, jika benar, penemuan itu akan jauh meratifikasi teori inflasi. "Kehadiran polarisasi ini, yang disebabkan oleh gelombang gravitasi, adalah hal besar terakhir yang diprediksi oleh inflasi, " kata Wilson. "Ini membuatmu semakin percaya diri bahwa ini benar-benar skenario yang tepat."
Itu juga akan mencerminkan sesuatu yang benar-benar mencengangkan: bukti tertua yang kita miliki tentang apa pun.
"Anda tidak dapat menggunakan latar belakang gelombang mikro kosmik untuk mencari tahu apa yang terjadi di awal, alam semesta awal, " kata Loeb. Selama 380.000 tahun pertama, gelombang elektromagnetik yang membentuk CMB tidak dapat melewati ruang angkasa dengan bebas. "Jika kita bisa melihat gelombang gravitasi, kita bisa kembali ke awal."
