Energi gelap dianggap sebagai pendorong bagi perluasan alam semesta. Tetapi apakah kita membutuhkan energi gelap untuk menjelaskan alam semesta yang mengembang?
Gambar melalui Brian Koberlein / One Universe at a Time.
Alam semesta kita berkembang. Kami sudah mengetahui hal ini selama hampir seabad, dan pengamatan modern terus mendukung ini. Bukan hanya alam semesta kita mengembang, ia juga melakukannya dengan kecepatan yang terus meningkat. Tetapi pertanyaannya tetap tentang apa yang mendorong ekspansi kosmik ini. Jawaban paling populer adalah apa yang kita sebut energi gelap. Tetapi apakah kita membutuhkan energi gelap untuk menjelaskan alam semesta yang mengembang? Mungkin tidak.
Gagasan energi gelap berasal dari sifat relativitas umum yang dikenal sebagai konstanta kosmologis. Ide dasar relativitas umum adalah bahwa keberadaan materi https://briankoberlein.com/2013/09/09/the-attraction-of-curves/. Akibatnya, cahaya dan materi dibelokkan dari jalur lurus sederhana dengan cara yang menyerupai gaya gravitasi. Model matematika paling sederhana dalam relativitas hanya menggambarkan hubungan antara materi dan kelengkungan, tetapi ternyata persamaan juga memungkinkan parameter tambahan, konstanta kosmologis, yang dapat memberikan ruang tingkat ekspansi keseluruhan. Konstanta kosmologis menggambarkan dengan sempurna sifat-sifat energi gelap yang diamati, dan ia muncul secara alami dalam relativitas umum, sehingga ini merupakan model yang masuk akal untuk diadopsi.
Dalam relativitas klasik, kehadiran konstanta kosmologis berarti bahwa ekspansi kosmik hanyalah properti ruangwaktu. Tetapi alam semesta kita juga diatur oleh teori kuantum, dan dunia kuantum tidak cocok dengan konstanta kosmologis. Salah satu solusi untuk masalah ini adalah bahwa energi vakum kuantum mungkin mendorong ekspansi kosmik, tetapi dalam teori kuantum fluktuasi vakum mungkin akan membuat konstanta kosmologis jauh lebih besar daripada yang kita amati, jadi itu bukan jawaban yang sangat memuaskan.
Terlepas dari keanehan energi gelap yang tidak dapat dijelaskan, ia sangat cocok dengan pengamatan sehingga menjadi bagian dari model konkordansi untuk kosmologi, yang juga dikenal sebagai model Lambda-CDM. Di sini huruf Yunani Lambda adalah simbol untuk energi gelap, dan CDM adalah singkatan dari Cold Dark Matter.
Dalam model ini ada cara sederhana untuk menggambarkan bentuk keseluruhan kosmos, yang dikenal sebagai metrik Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW). Satu-satunya tangkapan adalah bahwa ini mengasumsikan materi didistribusikan secara merata ke seluruh alam semesta. Dalam jagat raya yang sebenarnya, materi digumpalkan menjadi kelompok-kelompok galaksi, sehingga metrik FLRW hanya merupakan perkiraan terhadap bentuk nyata jagat raya. Karena energi gelap membentuk sekitar 70% dari massa / energi alam semesta, metrik FLRW umumnya dianggap sebagai perkiraan yang baik. Tetapi bagaimana jika tidak?
Sebuah makalah baru membantah hal itu. Karena materi berkumpul bersama, ruang akan lebih melengkung di wilayah tersebut. Dalam kekosongan besar di antara gugusan galaksi, akan ada sedikit kelengkungan ruang. Relatif terhadap daerah yang berkerumun, rongga akan tampak mengembang mirip dengan penampilan energi gelap. Menggunakan ide ini, tim menjalankan simulasi komputer dari sebuah semesta menggunakan efek kluster ini daripada energi gelap. Mereka menemukan bahwa struktur keseluruhan berevolusi mirip dengan model energi gelap.
Itu tampaknya mendukung gagasan bahwa energi gelap mungkin merupakan efek dari galaksi-gugus galaksi.
Itu ide yang menarik, tetapi ada alasan untuk bersikap skeptis. Meskipun pengelompokan seperti itu dapat berdampak pada ekspansi kosmik, pengelompokannya tidak akan sekuat yang kami amati. Sementara model khusus ini tampaknya menjelaskan skala di mana pengelompokan galaksi terjadi, itu tidak menjelaskan efek lain, seperti pengamatan supernova jauh yang sangat mendukung energi gelap. Secara pribadi, saya tidak menemukan model baru ini sangat meyakinkan, tetapi saya pikir ide-ide seperti ini tentu perlu ditelusuri. Jika model ini dapat disempurnakan lebih lanjut, itu mungkin layak untuk dilihat lagi.
Makalah: Gabor Rácz, et al. Kosmologi Konkordansi tanpa energi gelap. Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society: Letters DOI: 10.1093 / mnrasl / slx026 (2017)