Ahli astrofisika di Universitas Illinois dan Universitas Chicago telah mengusulkan teknik baru untuk mengukur konstanta Hubble – laju perluasan Alam Semesta – dengan menggunakan “dengungan” gelombang gravitasi yang samar-samar. Pendekatan ini, jika disempurnakan dengan perbaikan detektor di masa depan, berpotensi membentuk kembali pemahaman kosmologis dan mengatasi konflik utama dalam astrofisika modern.
Ketegangan Hubble dan Mengapa Itu Penting
Selama bertahun-tahun, para astronom telah berjuang mengatasi kesenjangan antara pengukuran konstanta Hubble: nilai yang diperoleh dari pengamatan alam semesta awal (melalui latar belakang gelombang mikro kosmik) berbenturan dengan nilai yang diperoleh dari mempelajari objek terdekat seperti supernova dan variabel Cepheid. Perbedaan ini, yang dikenal sebagai “ketegangan Hubble”, menunjukkan bahwa model kosmologi kita saat ini mungkin tidak lengkap. Menyelesaikan ketegangan ini sangat penting karena dapat mengindikasikan fisika baru di luar Model Standar, seperti perilaku energi gelap yang berbeda dari yang diharapkan, atau bahkan keberadaan partikel yang sebelumnya tidak diketahui.
Sirene Stochastic: Pendekatan Baru
Metode yang diusulkan bergantung pada analisis “latar belakang gelombang gravitasi stokastik” – gemuruh samar dan terus menerus yang diciptakan oleh sinyal gabungan dari tabrakan lubang hitam yang tak terhitung jumlahnya di seluruh kosmos. Latar belakang ini bukanlah sinyal tunggal yang jelas, melainkan pola statistik yang halus.
“Daripada menunjukkan merger secara individual, kami melihat gumaman kolektif dari semua peristiwa ini,” jelas Profesor Nicolás Yunes dari Universitas Illinois. “Dengan menganalisis secara statistik laju tumbukan ini terjadi pada jarak yang berbeda, kita dapat menyimpulkan laju perluasan alam semesta.”
Tim menyebut teknik ini sebagai metode “sirene stokastik”. Tidak seperti metode tradisional yang mengandalkan pengamatan peristiwa tertentu (seperti supernova), pendekatan ini memanfaatkan langsung struktur ruangwaktu itu sendiri, sehingga menawarkan pengukuran independen.
Cara Kerjanya
Ide intinya sederhana: laju terjadinya tabrakan lubang hitam bergantung pada seberapa cepat alam semesta mengembang. Penggabungan yang lebih jauh lebih jarang terjadi karena alam semesta telah meregang lebih jauh sejak peristiwa tersebut terjadi. Dengan memodelkan efek ini secara cermat, ahli astrofisika dapat mengekstraksi konstanta Hubble dari latar belakang gelombang gravitasi.
“Kami memperkirakan akan ada lebih banyak peristiwa yang tidak dapat kami amati, yang disebut sebagai latar belakang gelombang gravitasi,” kata Bryce Cousins, seorang mahasiswa pascasarjana di University of Illinois. “Kuncinya adalah menyimpulkan tingkat kejadian yang tidak dapat diobservasi tersebut secara statistik.”
Prospek Masa Depan
Saat ini, detektor gelombang gravitasi tidak cukup sensitif untuk mengamati latar belakang stokastik secara langsung. Namun, kemajuan dalam teknologi detektor diharapkan terjadi dalam enam tahun ke depan. Ketika instrumen ini menjadi lebih kuat, metode sirene stokastik dapat menjadi landasan kosmologi presisi. Bahkan sebelum deteksi penuh, metode ini dapat membatasi batas atas konstanta Hubble, sehingga memberikan poin data tambahan dalam perdebatan yang sedang berlangsung.
“Ini adalah arah yang menarik dan benar-benar baru,” tambah Profesor Daniel Holz dari Universitas Chicago. “Dengan memasukkan informasi tersebut, kami berharap mendapatkan hasil kosmologis yang lebih baik dan lebih dekat untuk menyelesaikan ketegangan Hubble.”
Hasil kerja tim akan dipublikasikan di Physical Review Letters, menawarkan kerangka matematika terperinci untuk aplikasi masa depan. Metode ini mewakili langkah menjanjikan dalam menyempurnakan pemahaman kita tentang sejarah perluasan alam semesta.
Perkembangan teknik ini menggarisbawahi semakin pentingnya astronomi gelombang gravitasi, yang dengan cepat muncul sebagai alat yang ampuh untuk menyelidiki sifat-sifat dasar kosmos.
