Langsung ke konten utama

Relativitas Umum Einstein Lulus Uji Kosmik Tapi Tidak Satu Kata

loading...
bisnis online
(KeSimpulan) Relativitas umum cocok dengan hasil survei pengamatan namun masih ada tempat bagi para rivalnya. Ini kemenangan lain bagi Einstein, walaupun tidak satu kata. Relativitas umum telah dikonfirmasi pada skala besar. Tapi uji galaksi digunakan untuk menempatkan teori tidak dapat menyingkirkan semua saingan teori gravitasi.

Alexie Leauthaud, kosmolog di Lawrence Berkeley National Laboratory, California, mengatakan bahwa relativitas umum telah diuji secara ketat dalam Tata Surya, di mana menjelaskan gerakan planet dengan tepat. Namun untuk mencapai galaksi menjadi lebih sulit untuk memverifikasi dan tidak boleh diterima begitu saja. "Ini sebenarnya ekstrapolasi yang luar biasa untuk menganggap bahwa relativitas umum bekerja pada skala kosmik," kata Leauthaud.

Jika relativitas umum tidak goyah pada skala besar, bisa membantu para kosmolog untuk menjelaskan salah satu masalah terbesar yang membuat mereka sakit kepala yaitu energi gelap (dark matter). Pada 1990-an, astronom terkejut bahwa ekspansi dari alam semesta dipercepat. Ini bertentangan dengan prediksi relativitas umum yang menunjukkan bahwa cengkeraman gravitasi harus memperlambat ekspansi.

Untuk menjelaskan hal ini, kosmologi memunculkan 'energi gelap' (dark energy), sebuah gaya yang membuat hampir tiga perempat dari materi dan energi di alam semesta serta mendorongnya secara terpisah. Tetapi asal-usul energi gelap tetap menjadi misteri. Percepatan ekspansi dapat dijelaskan tanpa energi gelap, jika relativitas umum adalah salah dan melemahkan gravitasi pada skala kosmik. Beberapa calon teori 'pengubah gravitasi' mengambil jalur ini, namun sampai sekarang belum ada cara untuk mengujinya pada skala lebih besar.

Kini, Reina Reyes di Princeton University, New Jersey, dan rekan-rekannya membandingkan beberapa model yang menggunakan data mengenai posisi, kecepatan, dan bentuk secara jelas 70.000 galaksi jauh yang dipetakan oleh Sloan Digital Sky Survey. Teori saingan yang memprediksi secara berbeda tentang sejauhmana perjalanan cahaya menuju Bumi dari galaksi jauh akan melenceng (bengkok) karena gravitasi antar galaksi. Proses ini disebut 'gravitational lensing' yang secara jelas mendistorsi bentuk galaksi. Teori juga membuat prediksi yang berbeda tentang bagaimana galaksi cepat tumbuh dan bagaimana cluster bersama.

Reyes mengatakan bahwa tidak ada satu prediksi yang dapat digunakan secara langsung untuk membandingkan teori-teori. Karena semua model termasuk asumsi tentang apakah materi gelap (zat yang tidak terlihat membuat sebagian besar materi di alam semesta) ada. Kemudian jika memang ada demikian, bagaimana kumpulan bersama-sama menjadi relatif terhadap materi yang terlihat.

Sebaliknya, tim peneliti harus menggabungkan semua tiga ukuran (gravitational lensing, growth, dan clustering) menjadi satu rasio yang disebut EG, sedemikian rupa sehingga setiap ketidakpastian yang diasumsikan materi gelap akan batal menampakkan. Tim peneliti mengidentifikasi nilai sekitar 0,39 EG, cocok untuk prediksi relativitas umum sekitar 0,4.

Scott Dodelson di Fermilab Center for Particle Astrophysics, Batavia, Illinois, yang merupakan bagian dari tim uji EG pada tahun 2007, mengatakan bahwa penelitian ini "menarik dan penting". "Ini mengesankan bahwa tim telah menunjukkan pada kita dalam menguji relativitas umum secara ketat pada skala besar dengan data yang kita miliki sekarang," kata Dodelson.

Saingan teori relativitas umum bagaimanapun kembali pada hasil yang beragam. Tim peneliti menggunakan prosedur uji versi dari the tensor-vector-scalar atau TeVeS, suatu model yang diusulkan pada tahun 2004 yang memodifikasi gravitasi menggunakan seperangkat bidang berinteraksi untuk meniru materi gelap. Model ini berjuang untuk menjelaskan pengamatan pada tumbukan antar galaksi yang tampaknya menunjukkan bukti langsung materi gelap. "Tes kami adalah pukulan lain dari TeVeS," kata Reyes. Namun, versi yang lebih rumit dari TeVeS juga bisa lulus uji.

Tapi tim gagal untuk menyingkirkan himpunan yang disebut 'f(R) models' dengan lebih sedikit tweak untuk parameter relativitas umum pada skala besar dalam menjelaskan energi gelap. "Pertanyaan tentang apakah pengubahan gravitasi atau relativitas umum pada akhirnya akan menang, masih sangat terbuka," kata Dodelson.

Glenn Starkman, kosmolog di Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio, mengatakan bahwa EG "akan menjadi tambahan yang berguna sebagai tes baterai teori gravitasi". Starkman dan rekan-rekannya telah menguji kelangsungan hidup ketiga model modifikasi gravitasi, yang dijuluki 'Einstein-Aether' theory dengan menggunakan satu bidang baru untuk menggantikan baik materi gelap dan energi gelap. Analisis mereka menyimpulkan bahwa Einstein-Aether tidak dapat menjelaskan pola-pola yang terlihat dalam gelombang mikro latar belakang kosmis.

Leauthaud berpikir bahwa dalam dua dekade berikutnya berbagai eksperimen direncanakan akan memiliki cukup pengumpulan data pengamatan untuk membedakan antara relativitas umum dan pesaingnya menggunakan EG. "Apakah kita akan menemukan relativitas umum adalah salah, atau kita akan menemukan sebuah tipe baru fisika untuk menjelaskan energi gelap. Kami sedang melihat pergeseran paradigma," kata Leauthaud.
  • Reyes, R. et al. Nature 464, 256-258 (2010)
  • Zhang, P., Liguori, M., Bean, R. & Dodelson, S. Phys. Rev. Lett. 99, 141302 doi.10.1103/PhysRevLett.99.141302 (2007). | ChemPort
  • Clowe, D. et al. Astrophys. J. Lett. 648, L109-L113 doi.org/10.1086/508162 (2006). | ChemPort
  • Zuntz, J., Zlosnik, T. G., Bourliot, F., Ferreira, P. G. & Starkman, G. D. Preprint at arxiv: abs/1002.0849 (2010)
bisnis online
Ikuti sains dan teknologi terkini di: Laporan Penelitian. Update via: Google+ Twitter Facebook Pinterest YouTube
Kesimpulan.com menerima konten tentang teknologi, sains, lingkungan dan bisnis dari siapa saja. Kami siap untuk publikasi dan press release. Informasi lanjut kunjungi laman ini.

Komentar