Astrofisikawan Boris Stern: 3 pengetahuan paling menakjubkan tentang alam semesta yang kami terima di abad ke-21
Miscellanea / / April 27, 2023
Kosmolog telah menguraikan pesan yang dikirimkan kepada kita oleh Big Bang, dan astrofisikawan telah diyakinkan akan kebenaran prediksi Einstein.
Pada 29-30 April, konferensi "Ilmuwan melawan mitos». Di atasnya, para ahli akan melawan stereotip tentang kehidupan di Bumi dan di luar angkasa. Ahli astrofisika Boris Stern akan mengambil bagian dalam diskusi "Apa yang mengarah ke upaya untuk memahami struktur alam semesta?".
Khusus untuk Lifehacker, dia berbicara tentang kasus sukses eksplorasi ruang angkasa dan bagaimana mereka mengubah lanskap ilmiah dan gagasan tentang dunia.
Boris Stern
Ahli astrofisika. Doktor Ilmu Fisika dan Matematika, Peneliti Terkemuka di Institut Penelitian Nuklir Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia dan Pusat Astrospace FIAN.
Pada abad ke-20, terobosan terjadi dalam studi ruang - teknologi dikembangkan, metode observasi ditingkatkan. Jika sebelumnya para ilmuwan hanya puas dengan teleskop, sekarang mereka memiliki yang lain, lebih banyak lagi alat yang sempurna: satelit, perangkat astronomi radio, interferometer.
Berkat ini, selama 20 tahun terakhir, penemuan terpenting dalam kosmologi dan astrofisika telah dibuat: keberadaan gelombang gravitasi, penemuan planet ekstrasurya, dan akhirnya, sejarah alam semesta dan isinya ditentukan dengan tinggi ketepatan. Semua ini adalah pengetahuan terpenting yang memperluas pemahaman kita tentang dunia di sekitar kita.
1. Ada banyak planet yang memungkinkan adanya kehidupan
«epik planet ekstrasurya” dimulai pada tahun 1995, ketika metode kecepatan radial pertama kali diterapkan. Berkat dia, secara berkala dimungkinkan untuk mengamati pergeseran garis spektral bintang menurut efek Doppler. Akibatnya, planet raksasa yang tampaknya mustahil ditemukan dengan periode orbit 4,2 hari - sangat dekat dengan bintang 51 Pegasus.
Kemudian menjadi sensasi ilmiah dan para ilmuwan mulai mencari exoplanet. Terobosan nyata di bidang ini terjadi pada tahun 2009, ketika teleskop Kepler diluncurkan.
Dia sudah mengerjakan metode yang berbeda - transit. Intinya adalah untuk "menangkap" penggelapan kecil pada bintang-bintang yang disebabkan oleh lewatnya planet-planet di latar belakangnya.
Akibatnya, terjadi ledakan pertumbuhan jumlah eksoplanet yang ditemukan. Jika sebelumnya jumlahnya ratusan, kini jumlahnya mencapai ribuan.
Hingga saat ini, dari jumlah tersebut, keberadaan 5.357 telah dikonfirmasi dengan kuat. Ini adalah planet yang sangat beragam: dingin dan panas, sebanding dengan massa Merkurius dan massa 10 Jupiter. Di antara mereka, kemungkinan besar, ada yang permukaannya adalah lautan padat, dan es dengan suhu yang sangat rendah.
Namun, di antara semua "kebun binatang" planet ekstrasurya ini, praktis tidak ada spesimen yang memungkinkan adanya kehidupan. Ini tidak berarti bahwa mereka tidak ada sama sekali. Hanya saja efek seleksi bekerja di sini: untuk memanas seperti Bumi dengan bintang sekelas Matahari, planet seperti itu harus memiliki orbit yang agak besar - "tahun yang panjang". Untuk memperbaiki transit mereka, dibutuhkan waktu yang sangat lama bagi para bintang mengamati. Tetapi Kepler tidak memiliki waktu ini - dia bekerja hanya selama 3 tahun. Pada saat yang sama, bahkan jika planet seperti itu ditemukan, akan sangat sulit untuk membuktikan bahwa mereka memiliki kehidupan.
Selain itu, kehidupan alien kemungkinan besar berbeda dari Bumi. Dengan probabilitas tinggi, kita hanya akan melihat lendir bakteri. Karena dalam perjalanan dari kemunculan kehidupan ke bentuk yang sangat berkembang, dan terlebih lagi bentuknya yang cerdas, ada yang berbeda kejadian yang tidak terduga, dan, kemungkinan besar, di planet lain, prosesnya melambat pada tahap awal perkembangan.
Dalam pengertian ini, Bumi adalah fenomena langka.
Saat ini, kita kekurangan instrumen presisi untuk mendeteksi planet semacam itu menggunakan metode kecepatan radial, dan tidak ada teleskop seperti Kepler untuk melacak transitnya.
Tapi saya pikir alatnya akan segera diperbaiki dan para ilmuwan akan mulai mendeteksi "Bumi" pertama. Misalnya, ada petunjuk bahwa dalam sistem Tau Ceti - dekat matahari bintang - ada planet di dalamnya zona layak huni.
2. Gelombang gravitasi ada
Menurut teori relativitas Einstein, gaya gravitasi adalah hasil dari kelengkungan ruang-waktu di bawah pengaruh materi, di mana gelombang gravitasi menjadi riaknya.
Gelombang gravitasi terbentuk sebagai hasil dari penggabungan lubang hitam atau bintang neutron - yaitu benda masif. Di dekat mereka, ruang menyusut dan mengembang 10% atau lebih, dan dengan itu, objek apa pun di dalamnya. Kami mendapatkan riak kecil, yang sangat sulit untuk didaftarkan.
Ketika Einstein merumuskan teori relativitas, para ilmuwan memulai upaya panjang dan gagal untuk mendeteksi gelombang gravitasi secara eksperimental.
Metode masuk akal pertama yang diusulkan Soviet ilmuwan: Vladislav Pustovoit dan Mikhail Gertsenstein. Pada 1960-an, mereka menulis makalah yang mengusulkan pembuatan detektor gelombang gravitasi dalam bentuk interferometer laser.
Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut:
- Dua cermin berada pada jarak beberapa kilometer dari satu sama lain.
- Sinar laser interferensi secara akurat mengukur jarak di antara mereka.
- Jika mulai berubah, maka ini mungkin karena pengaruh gelombang gravitasi.
Idenya sederhana, tetapi implementasinya ternyata banyak kesulitan. Faktanya adalah akurasi yang diperlukan untuk mengukur perubahan jarak antara cermin puluhan ribu kali lebih kecil dari ukuran proton dalam inti atom. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan sinar laser yang kuat, ruang hampa, pengaturan detektor yang unik.
Butuh beberapa dekade untuk mencapai semua ini. Alhasil, pada 2015 lalu, ilmuwan asal Amerika Serikat berhasil melakukan hal tersebut. Mereka memiliki dua detektor yang merekam sinyal gelombang gravitasi, dan hasilnya bertepatan satu sama lain dan dengan perhitungan teoretis.
Tidak diragukan lagi: gelombang gravitasi memang ada.
Teori relativitas umum, yang indah sejak awal, telah dikonfirmasi dalam praktiknya. Sangat penting untuk menunjukkan kepada semua orang yang ragu: lihat seberapa kuat kerjanya.
Sejak itu, jumlah registrasi gelombang gravitasi telah melebihi seratus. Ilmuwan mengumpulkan statistik, dan juga mengembangkan proyek untuk interferometer ultra-sensitif yang dapat digunakan di ruang hampa.
3. Latar belakang gelombang mikro - buku teks tentang sejarah alam semesta
Latar belakang gelombang mikro adalah cahaya yang terbentuk dalam ratusan ribu tahun pertama setelah Big Bang. Dia menjangkau kami dalam bentuk gelombang radio pendek - berukuran sepersekian sentimeter.
Dari mana datangnya cahaya ini? Pada saat-saat pertama kehidupannya, Alam Semesta padat, panas, dan sangat terionisasi - yaitu, inti atom dipisahkan dari elektron. Baru setelah 380 ribu tahun mereka "berteman" satu sama lain dan membentuk atom netral. Karena itu, interaksi cahaya dengan zat baru telah berubah secara dramatis. Foton terbang ke segala arah, menjadi kurang energik karena panjang gelombangnya meregang seiring dengan perluasan alam semesta. Beginilah cara cahaya dari Big Bang mencapai kita.
Pada abad ke-20, studi latar belakang gelombang mikro dimulai. Pada 1990-an, sensitivitas instrumen meningkat sedemikian rupa sehingga bercak dan ketidakrataannya menjadi terlihat.
Pada tahun 2000-an, detektor radiasi gelombang mikro WMAP yang kuat diluncurkan ke luar angkasa, yang mengambil peta radiasi ini dari sekitar langit dalam resolusi yang baik.
Berkat dia, distribusi kontras bintik-bintik dibangun tergantung pada ukurannya, memiliki puncak dan penurunan. Fenomena seperti itu disebut osilasi Sakharov - pertama kali dijelaskan oleh fisikawan Soviet Andrei Dmitrievich Sakharov.
Rasio puncak dan palung ini menunjukkan dengan tepat seperti apa alam semesta awal dan juga menjelaskan sifat-sifatnya.
Sekarang kita tahu persis kronologi peristiwa dari sepersekian detik pertama setelah Big Bang hingga saat ini. Saya percaya bahwa ini adalah pencapaian terpenting di abad ke-21.
Sayangnya, penelitian ini terhenti. Setelah percobaan WMAP, satelit Planck diluncurkan dengan lebih canggih gelombang mikro teleskop. Dia memperoleh data yang hilang, tetapi tidak membawa penemuan baru yang fundamental.
Kosmologi telah kehabisan kemungkinan metode untuk mengukur radiasi peninggalan. Oleh karena itu, sangat sulit untuk bergerak maju. Tapi ini wajar: setelah revolusi, sebuah dataran tinggi muncul. Terobosan baru harus menunggu.
Baca juga🧐
- 9 mitos tentang Mars yang dipercaya banyak orang. Tapi sia-sia
- "Kita semua hidup dalam lubang hitam": 8 mitos ilmiah yang tidak boleh Anda percayai
- “Seluruh langit harus berada dalam piring terbang, tetapi tidak ada yang seperti itu”: wawancara dengan astrofisikawan Sergei Popov