Tes langsung berbasis observasi dari salah satu pilar kosmologi – Sains Terkini

Alam semesta penuh dengan miliaran galaksi – tetapi distribusinya melintasi ruang jauh dari seragam. Mengapa kita melihat begitu banyak struktur di alam semesta saat ini dan bagaimana semuanya terbentuk dan tumbuh?

Sebuah survei 10 tahun terhadap puluhan ribu galaksi yang dibuat menggunakan Teleskop Magellan Baade di Las Campanas Observatory Carnegie di Chili memberikan pendekatan baru untuk menjawab misteri mendasar ini. Hasilnya, dipimpin oleh Daniel Kelson dari Carnegie, diterbitkan di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.

"Bagaimana kamu menggambarkan yang tak terlukiskan itu?" tanya Kelson. "Dengan mengambil pendekatan yang sama sekali baru untuk masalah ini."

"Taktik kami memberikan wawasan baru – dan intuitif – tentang bagaimana gravitasi mendorong pertumbuhan struktur dari masa-masa awal alam semesta," kata rekan penulis Andrew Benson. "Ini adalah ujian langsung berbasis observasi dari salah satu pilar kosmologi."

Survei Redshift Carnegie-Spitzer-IMACS dirancang untuk mempelajari hubungan antara pertumbuhan galaksi dan lingkungan sekitarnya selama 9 miliar tahun terakhir, ketika penampilan galaksi modern didefinisikan.

Galaksi pertama terbentuk beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang, yang memulai alam semesta sebagai sup panas dan keruh dari partikel yang sangat energetik. Saat bahan ini berkembang keluar dari ledakan awal, ia mendingin, dan partikel-partikel bergabung menjadi gas hidrogen netral. Beberapa tambalan lebih padat daripada yang lain dan, akhirnya, gravitasinya mengatasi lintasan keluar alam semesta dan materialnya runtuh ke dalam, membentuk gumpalan struktur pertama di kosmos.

Perbedaan kepadatan yang memungkinkan struktur baik besar maupun kecil terbentuk di beberapa tempat dan tidak di tempat lain telah menjadi topik yang lama menarik. Tetapi sampai sekarang, kemampuan astronom untuk memodelkan bagaimana struktur tumbuh di alam semesta selama 13 miliar tahun terakhir menghadapi keterbatasan matematika.

"Interaksi gravitasi yang terjadi antara semua partikel di alam semesta terlalu kompleks untuk dijelaskan dengan matematika sederhana," kata Benson.

Jadi, para astronom menggunakan pendekatan matematis – yang membahayakan akurasi model mereka – atau simulasi komputer besar yang secara numerik memodelkan semua interaksi antara galaksi, tetapi tidak semua interaksi yang terjadi antara semua partikel, yang dianggap terlalu rumit.

"Tujuan utama survei kami adalah untuk menghitung massa yang ada di bintang-bintang yang ditemukan dalam banyak sekali galaksi jauh dan kemudian menggunakan informasi ini untuk merumuskan pendekatan baru untuk memahami bagaimana struktur terbentuk di alam semesta," jelas Kelson.

Tim peneliti – yang juga termasuk Carnegie Louis Abramson, Shannon Patel, Stephen Shectman, Alan Dressler, Patrick McCarthy, dan John S. Mulchaey, serta Rik Williams, sekarang dari Uber Technologies – menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa pertumbuhan proto-struktur individu dapat dihitung dan kemudian dirata-rata untuk semua ruang.

Melakukan hal ini mengungkapkan bahwa rumpun yang lebih padat tumbuh lebih cepat, dan rumpun yang kurang padat tumbuh lebih lambat.

Mereka kemudian dapat bekerja mundur dan menentukan distribusi asli dan tingkat pertumbuhan fluktuasi kepadatan, yang pada akhirnya akan menjadi struktur skala besar yang menentukan distribusi galaksi yang kita lihat hari ini.

Pada intinya, karya mereka memberikan deskripsi yang sederhana, namun akurat, tentang mengapa dan bagaimana fluktuasi kepadatan menumbuhkan cara mereka di alam semesta yang nyata, serta dalam karya berbasis komputasi yang menopang pemahaman kita tentang masa kanak-kanak alam semesta.

"Dan itu sangat sederhana, dengan keanggunan yang nyata," tambah Kelson.

Temuan ini tidak akan mungkin terjadi tanpa alokasi malam pengamatan yang luar biasa di Las Campanas.

"Banyak lembaga tidak akan memiliki kapasitas untuk mengambil proyek lingkup ini sendiri," kata Direktur Observatorium John Mulchaey. "Tapi terima kasih kepada Teleskop Magellan kami, kami dapat melaksanakan survei ini dan membuat pendekatan baru ini untuk menjawab pertanyaan klasik."

"Walaupun tidak ada keraguan bahwa proyek ini membutuhkan sumber daya dari lembaga seperti Carnegie, pekerjaan kami juga tidak akan terjadi tanpa sejumlah besar gambar inframerah tambahan yang dapat kami peroleh di Kitt Peak dan Cerro Tololo, yang keduanya merupakan bagian dari Laboratorium Penelitian Astronomi Optik-Inframerah Nasional NSF, "tambah Kelson.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.