Ini adalah QS01. Teleskop Luar Angkasa James Webb pertama kali mendeteksinya pada tahun 2023. Ini adalah salah satu dari ratusan objek serupa yang dikenal sebagai "titik merah kecil" yang telah dilihat teleskop di alam semesta awal. Sangat tidak biasa menemukan populasi sumber di mana kita hanya bisa menggaruk kepala dan bertanya-tanya, apa sebenarnya benda yang kita lihat ini?
Kita semua bekerja sama untuk mencoba mengungkap misteri alam semesta awal, misteri titik-titik merah kecil ini. Selama dua tahun terakhir, para peneliti telah mengarahkan teleskop Webb ke berbagai titik merah kecil, menangkap cahayanya di seluruh spektrum panjang gelombang. Mereka dicirikan oleh semacam bentuk V dalam distribusi energi spektrum. Ini adalah indikasi bahwa kita memiliki gas yang bergerak dengan kecepatan sangat tinggi di sekitar sesuatu.
Pada tahun 2025, sebuah tim peneliti mengkonfirmasi identitas QSO1: sebuah lubang hitam supermasif seberat 50 juta matahari, yang pada dasarnya sendirian di kosmos awal. Temuan luar biasa di sini adalah kita pada dasarnya tidak menemukan jejak galaksi di sekitar lubang hitam ini. Sungguh luar biasa bahwa alam semesta berhasil menciptakan monster-monster ini tanpa banyak hal lain di sekitarnya. Jadi ini benar-benar penemuan baru yang fantastis.
Petunjuk pertama tentang sifat QSO1 muncul dari pengukuran langsung massanya — sebuah prestasi yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk lubang hitam di alam semesta awal. Hasilnya menantang pemahaman kita tentang bagaimana lubang hitam terbentuk dan mengancam untuk menulis ulang asumsi kita tentang sejarah alam semesta. Kita tahu bahwa hampir setiap galaksi memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya. Tetapi meskipun ini supermasif, mereka masih merupakan sebagian kecil dari massa keseluruhan galaksi tempat mereka berada. Biasanya, massa lubang hitam seribu kali lebih kecil daripada galaksi induknya.
QSO1 memiliki massa hampir dua pertiga dari massa materi di sekitarnya. Melihat lubang hitam yang pada dasarnya mendominasi massa total seperti ini sangat tidak biasa – artinya hanya ada sedikit materi di sekitarnya. Dan beberapa orang mengatakan bahwa ini hampir telanjang – meskipun kita tentu saja melihat beberapa gas, jika tidak, kita tidak akan dapat mengamati lubang hitam sama sekali. Ketika para peneliti menganalisis gas yang mengorbit QS01, mereka hanya menemukan hidrogen dan helium, unsur-unsur yang dihasilkan oleh Big Bang. Jadi tampaknya itu adalah gas primordial – tidak terlalu kaya. Bintang-bintang membentuk unsur-unsur yang lebih berat saat mereka hidup dan mati.
Ketiadaan unsur-unsur ini menunjukkan bahwa QSO1 tumbuh menjadi lubang hitam supermasif sebelum bintang-bintang di dekatnya ada — sebuah pembalikan yang mengejutkan dari cerita yang biasa, di mana galaksi dianggap melahirkan lubang hitam di pusatnya. Jadi ini adalah pergeseran paradigma dalam hal pemahaman kita tentang lubang hitam dan galaksi. Titik-titik merah kecil ini adalah nenek moyang lubang hitam supermasif saat ini. Dan pertanyaannya adalah, dari mana mereka berasal?
Salah satu gagasan utama, yang dikenal sebagai skenario "benih berat", menunjukkan bahwa lubang hitam pertama di alam semesta awal terbentuk langsung dari runtuhnya awan gas yang sangat besar. Tetapi kemungkinan yang paling menarik berasal dari proposal Stephen Hawking tahun 1971: bahwa lubang hitam muncul dalam sup primordial Big Bang itu sendiri. Dalam kasus ini, lubang hitam akan menjadi hal pertama yang membentuk alam semesta jauh sebelum bintang, jauh sebelum galaksi – dan karena itu mereka menunggu gas berputar di sekitar mereka agar benar-benar terlihat. Saya pikir tidak satu pun teori yang kita miliki saat ini dapat sepenuhnya menjelaskan pengamatan ini. Dan itu bagus karena berarti masih banyak yang dapat kita pelajari tentang hal ini.
Dalam beberapa tahun ke depan, Webb akan terus mengumpulkan data tentang titik-titik merah kecil. Tetapi para astronom sangat antusias dengan LISA, misi luar angkasa masa depan yang akan menggunakan laser untuk mendeteksi gelombang gravitasi dari beberapa peristiwa paling masif dan jauh di kosmos. Kita dapat pergi dan benar-benar melakukan pengamatan dan mencoba membuktikan atau menyangkal teori tentang titik-titik merah kecil tersebut. Pada dasarnya, ini adalah metode ilmiah fundamental yang diterapkan: kita memiliki sesuatu yang baru, orang-orang mengajukan proposal tentang apa yang mereka pikirkan, dan kemudian para pengamat pergi dan menguji prediksi tersebut. Jadi, ini adalah sains yang sangat fundamental.
Pada April 2024, kolaborasi hampir seribu astrofisikawan mengumumkan hasil yang mengejutkan: energi gelap, kekuatan misterius yang telah lama dianggap sebagai pendorong ekspansi alam semesta, mungkin melemah. Menggunakan Instrumen Spektroskopi Energi Gelap, yang dikenal sebagai DESI, tim tersebut memetakan posisi dan pergerakan tepat lebih dari enam juta galaksi. Hasil awal sangat menggembirakan, tetapi para peneliti tetap berhati-hati.
Ketika pertama kali dirilis pada tahun 2024, ada banyak skeptisisme. Dan tentu saja, tugas kita adalah untuk bersikap skeptis. Namun pada tahun 2025, dengan tiga tahun pengamatan DESI, peta yang jauh lebih luas mencakup lima belas juta galaksi, dan dua kumpulan data independen tambahan, petunjuk-petunjuk tersebut semakin menguat menjadi sesuatu yang lebih meyakinkan. Ketika sebelumnya kita mempertimbangkan sinyal asli yang diamati, sangat mungkin bahwa kumpulan data yang lebih baru dan lebih besar, terutama jika ukurannya tiga kali lipat, dapat menyebabkan sinyal tersebut menghilang. Dan ternyata tidak.
Jika energi gelap berevolusi, hal itu akan mengubah pemahaman para kosmolog tentang alam semesta. Untuk pertama kalinya dalam 27 tahun, kita memiliki beberapa angka baru, sifat-sifat baru dari energi gelap untuk dianalisis. Ini seperti mimpi yang menjadi kenyataan bagi seorang ahli teori. Pada akhir tahun sembilan puluhan, para peneliti menemukan bahwa sesuatu tampaknya mempercepat ekspansi alam semesta. Pengamatan tersebut sesuai dengan hipotesis Albert Einstein tentang konstanta kosmologis, energi gelap yang tidak berubah yang meresap di ruang kosong.
Hipotesis ini adalah dasar dari Lambda-CDM, model alam semesta yang digunakan para kosmolog saat ini. Tetapi hasil DESI mempertanyakan hipotesis tersebut. DESI mengukur jejak halus gelombang suara kuno, yang dikenal sebagai osilasi akustik baryon, atau BAO, yang merambat melalui alam semesta awal. Saat alam semesta mengembang, jarak yang ditandai oleh BAO ini ikut meregang. Dan peregangan itu kemudian memberi tahu kita tentang bagaimana alam semesta mengembang.
Survei pertama DESI mengisyaratkan bahwa skala BAO tidak tumbuh dengan laju konstan – ekspansi kosmik tampaknya melambat. Kemudian, pada 19 Maret 2025, tim tersebut merilis kumpulan data yang jauh lebih besar, menambahkan pengamatan supernova dan pengukuran latar belakang gelombang mikro kosmik, sisa cahaya redup dari Big Bang. Secara keseluruhan, bukti tersebut membuat perlambatan itu semakin sulit untuk diabaikan. Sebenarnya, itu adalah upaya luar biasa untuk memproses semua data itu dengan sangat cepat. Dan apa yang mereka dapatkan adalah sekitar tiga kali lebih banyak galaksi daripada yang mereka miliki dalam rilis data pertama mereka. Dan sinyal untuk energi gelap yang berevolusi atau mencair ini tampaknya masih berlaku.
Pada hari yang sama, tim kosmolog lain, Dark Energy Survey, mendukung temuan DESI. Kita sekarang berada pada titik di mana kita memiliki beberapa kumpulan data yang mengarah ke arah yang sama. Jadi, Anda bisa menemukan celah di satu titik, tetapi masih ada dua titik lain yang mengarahkan kita pada energi gelap yang berevolusi ini. Untuk mengklaim sebuah penemuan, fisikawan harus membuktikan tingkat kepercayaan lima sigma – sekitar satu banding satu juta probabilitas bahwa temuan tersebut merupakan hasil dari kebetulan acak. Kumpulan data sebelumnya telah mencapai probabilitas 3,5 sigma – sekitar satu banding 300 kemungkinan bahwa itu adalah kebetulan statistik. Dengan kumpulan data terbaru DESI, probabilitas tersebut telah meningkat menjadi 4,2 sigma – satu banding 30.000 kemungkinan.
Klaim besar membutuhkan bukti besar, dan kita belum sampai di sana karena kita belum mencapai standar lima sigma yang ideal. Para peneliti di seluruh kolaborasi sedang memeriksa kembali data untuk menguji apakah ada asumsi dalam analisis mereka yang dapat memengaruhi hasil. Namun, jika memang energi gelap berevolusi, langkah selanjutnya adalah mencari tahu secara pasti, “mengapa ia berevolusi?” Dan kemudian, “apa sebenarnya itu?” Bisa juga bahwa hal itu tidak ada hubungannya dengan bentuk energi, melainkan modifikasi relativitas umum Einstein pada skala kosmologis. Tetapi menurut saya pribadi, ini mungkin merupakan indikasi bahwa kita menyusun kepingan-kepingan tersebut dengan cara yang salah. Bisa jadi itu sesuatu yang sama sekali baru.
Para peneliti sepakat: ini adalah masa yang menggembirakan untuk menjadi seorang kosmolog. Dan harapan terbaik untuk memastikan apakah energi gelap berevolusi mungkin berasal dari generasi teleskop canggih berikutnya, terutama Observatorium Vera Rubin. Ini benar-benar luar biasa. Ini adalah observatorium yang benar-benar baru. Kita akan mendapatkan ratusan ribu supernova, yang jauh lebih banyak daripada yang kita miliki hingga saat ini. Dan itu akan menjadi banjir data baru.
Kotak Pandora terbuka untuk mencoba memahami alam semesta. Ini mungkin akan mengubah kosmologi sepenuhnya. Seperti halnya yang terjadi 100 tahun sebelumnya, pada zaman Einstein. Ini sangat menarik. Ini sangat dekat dengan pergeseran paradigma dalam kosmologi, dan itu adalah sesuatu yang kami rasa mungkin diperlukan agar kita benar-benar memahami apa itu energi gelap dan materi gelap. Tektonik lempeng adalah salah satu revolusi ilmiah besar abad ke-20, yang mengubah pemahaman kita tentang Bumi dari batuan padat menjadi mesin aktif.
Ini adalah sebuah penemuan yang luar biasa. Bumi adalah tempat yang sangat dinamis. Tepat di bawah permukaan Bumi, mantel perlahan mengaduk batuan, mendorong gunung berapi dan pergerakan benua. Di bawahnya, inti luar membentuk lautan logam cair. Selama beberapa dekade, banyak ilmuwan percaya bahwa batas yang tajam memisahkan kedua wilayah ini. Namun pada tahun 2025, investigasi independen terhadap batuan vulkanik dan struktur besar seperti gumpalan di kedalaman Bumi menunjukkan bahwa inti dan mantel mungkin berinteraksi. Inti Bumi penuh dengan misteri. Hasil ini telah menimbulkan berbagai macam pertanyaan tentang batas inti-mantel.
Pertanyaan-pertanyaan ini mengarah pada struktur-struktur raksasa 3.000 kilometer di bawah permukaan Bumi. Kita dapat melihatnya dengan sangat jelas dalam citra seismik. Terdapat dua wilayah masif seukuran benua di dasar mantel. Yang kita ketahui adalah bahwa kedua wilayah ini memiliki kecepatan rendah. Para ilmuwan menggunakan gelombang seismik dari gempa bumi untuk menyelidiki interior Bumi. Karena gelombang melambat di wilayah-wilayah seperti gumpalan ini, para ilmuwan menyebutnya Provinsi Kecepatan Geser Rendah Besar, atau LLSVP.
Kita masih bingung tentang apa sebenarnya itu. Kita hanya tahu bahwa gelombang seismik melambat di sana. Arwen Deuss dan timnya di Universitas Utrecht meneliti data seismik dari lebih dari 100 gempa bumi yang cukup kuat untuk beresonansi melalui LLSVP dan mantel di sekitarnya. Kami ingin melihat seberapa banyak energi yang hilang oleh gelombang ketika mereka melewati wilayah-wilayah ini. Saat gelombang melewati batuan, gelombang tersebut dapat kehilangan energi, atau melemah, karena batuan lebih panas daripada material di sekitarnya. Para ilmuwan sejak lama berasumsi bahwa panas LLSVP akan melemahkan gelombang seismik. Jadi kami mulai mengukurnya. Dan yang mengejutkan kami, kami menemukan bahwa kedua wilayah LLSVP ini memiliki pelemahan yang sangat kecil. Jadi gelombang tidak kehilangan energi apa pun saat melewati wilayah ini.
Jadi, benar-benar berlawanan dengan apa yang kami harapkan. Alih-alih melemah saat melewati gumpalan tersebut, gelombang mempertahankan kekuatannya. Ini memberi tahu para peneliti tentang ukuran butiran kristal dalam LLSVP. Butiran kecil melemahkan gelombang, sementara butiran besar memungkinkan gelombang melewatinya dengan lebih mudah. Ketika kami melakukan beberapa perhitungan, kami menyadari bahwa jika LLSVP tersebut memiliki ukuran butiran yang sangat besar, meskipun panas, gelombang tidak akan kehilangan banyak energi. Dan ketika kami menyadari hal itu, semuanya menjadi jelas. Bagaimana Anda bisa mendapatkan ukuran butiran yang lebih besar?
Nah, itu terjadi seiring waktu. Jika Anda meninggalkan material di mantel, maka seiring waktu, ukuran butiran akan terus membesar. Jadi ini juga berarti bahwa karena LLSVP memiliki ukuran butiran yang lebih besar, mereka pasti sangat tua.
Pada Januari 2025, kelompok tersebut menerbitkan temuan mereka, yang menunjukkan bahwa LLSVP adalah reservoir kuno yang menyimpan material dari pembentukan Bumi. Hanya beberapa bulan kemudian, lebih banyak petunjuk tentang interior Bumi muncul dari sebuah kelompok yang mempelajari isotop, atau bentuk-bentuk berbeda, dari unsur-unsur dalam batuan vulkanik. Setiap proses yang dilalui batuan ini, mereka meninggalkan semacam sidik jari isotop. Dan kemudian dengan mengukur isotop-isotop ini, Anda dapat sebagian memecahkan sejarah batuan ini.
Tim tersebut berfokus pada rutenium, logam langka dengan preferensi kuat untuk berikatan dengan besi daripada batuan. Kita memiliki satu reservoir besi besar – satu gumpalan besi besar di Bumi kita – yaitu inti Bumi. Selama pembentukan Bumi, isotop ruthenium-100 akan mengikuti besi ke inti, meninggalkan mantel yang terkuras. Ruthenium yang ditambahkan kemudian akan memiliki susunan isotop yang berbeda. Jika para peneliti menemukan ruthenium-100 dalam batuan vulkanik, itu akan menunjukkan material yang bocor dari inti – kemungkinan naik melalui LLSVP. Itu pada dasarnya akan menjadi momen eureka. Kita benar-benar mendapatkannya. Ini hampir seperti bukti yang tak terbantahkan. Bersama-sama, kedua penemuan tersebut mengisyaratkan Bumi bagian dalam yang lebih terhubung, di mana inti dan mantel berinteraksi dan LLSVP membantu membentuk konveksi mantel, mesin tektonik lempeng.
Jadi saya pikir gumpalan-gumpalan ini seperti jangkar besar yang stabil. Dan kita memiliki lempeng-lempeng yang bergerak dan konveksi mantel, tetapi semuanya diatur di sekitar dua jangkar besar yang berada di dasar mantel. Memahami tektonik lempeng adalah kunci untuk memahami mengapa Bumi secara geologis hidup – dan mengapa hal itu penting bagi kehidupan itu sendiri.
Mengapa dan berapa lama inti luar Bumi telah bergejolak sangat penting untuk memahami apa yang menciptakan planet yang layak huni. Mengapa kita memiliki kehidupan di Bumi dan tidak di Mars? Mars memiliki bagian-bagian yang sangat kuno di mana-mana, dan mantel yang belum bergerak. Dan ketika Anda tidak menggerakkan mantel dan Anda tidak memiliki lempeng, sangat sulit untuk menjaga suhu tetap stabil dan membuat planet cukup stabil agar kehidupan dapat muncul. Jadi Mars pada dasarnya adalah planet mati, tetapi Bumi sangat hidup. Planet yang aktif secara geologis ini sebenarnya membantu kita untuk hidup di sini.
Judul Asli: 2025's Biggest Breakthroughs in Physics
Sumber: Quanta Magazine https://www.youtube.com/@QuantaScienceChannel
Komentar
Posting Komentar