Tes astronomi elektromagnetisme yang paling tepat hingga saat ini

Kredit foto: NASA

Ada masalah yang canggung dan mengganggu dengan pemahaman kita tentang hukum alam yang coba dijelaskan oleh fisikawan selama beberapa dekade. Ini tentang elektromagnetisme, hukum interaksi antara atom dan cahaya, yang menjelaskan segala sesuatu mulai dari jatuh ke tanah hingga ke langit biru.


Kita teori elektromagnetisme bisa dibilang teori fisika terbaik yang pernah dikemukakan manusia – tetapi tidak ada jawaban mengapa elektromagnetisme sekuat itu. Hanya eksperimen yang dapat memberi tahu Anda kekuatan elektromagnetisme, yang diwakili oleh angka yang disebut (juga dikenal sebagai alfa, atau konstanta struktur halus).

Fisikawan Amerika Richard Feynman, yang membantu mengembangkan teori tersebut, disebut ini “salah satu misteri terbesar dalam fisika” dan mendesak fisikawan untuk “meletakkan angka itu di dinding mereka dan memikirkannya”.

Dalam penelitian yang baru saja diterbitkan di Sainskami memutuskan untuk menguji apakah sama di lokasi yang berbeda di galaksi kita dengan memeriksa bintang yang hampir kembar identik dengan matahari kita. Jika berbeda di tempat yang berbeda, ini dapat membantu kita menemukan teori pamungkas, bukan hanya tentang elektromagnetisme, tetapi juga semua hukum alam – “teori segalanya”.

Kami ingin mematahkan teori favorit kami

Fisikawan menginginkan satu hal di atas segalanya: situasi di mana pemahaman kita tentang fisika saat ini runtuh. Fisika Baru. Sebuah sinyal yang tidak bisa dijelaskan dengan teori konvensional. Panduan untuk teori segalanya.

Pelangi matahari: Di ​​sini, sinar matahari dibagi menjadi beberapa baris terpisah, masing-masing hanya mencakup sejumlah kecil warna, untuk mengungkapkan banyak garis penyerapan gelap dari atom-atom di atmosfer matahari. Kredit foto: NA Sharp / KPNO / NOIRLab / NSO / NSF / AURA, CC BY

Untuk menemukannya, mereka bisa menunggu Jauh di bawah tanah di tambang emas sehingga partikel materi gelap bertabrakan dengan kristal khusus. Atau mereka bisa hati-hati menjaga jam atom terbaik di dunia selama bertahun-tahun untuk melihat apakah mereka menunjukkan waktu yang berbeda. Atau proton saling memukul pada (hampir) itu Kecepatan Cahaya di ring 27 km dari Collider Hadron Besar.

Masalahnya, sulit untuk mengetahui di mana mencarinya. Teori kita saat ini tidak dapat membimbing kita.

Tentu saja, kami sedang melihat laboratorium di Bumi, tempat yang paling mudah untuk mencari secara menyeluruh dan paling akurat. Tapi itu sedikit seperti itu mabuk hanya mencari kuncinya yang hilang di bawah tiang lampu ketika dia mungkin kehilangan mereka di suatu tempat dalam kegelapan di sisi lain jalan.

Bintang memang mengerikan, tapi terkadang sangat mirip

Kami memutuskan untuk melihat melampaui bumi, melampaui milik kami tata suryauntuk melihat apakah bintang yang hampir kembar identik dengan matahari kita menghasilkan warna pelangi yang sama. Atom di atmosfer bintang menyerap sebagian cahaya yang keluar dari tungku di intinya.

Hanya warna-warna tertentu yang diserap, meninggalkan garis-garis gelap di pelangi. Warna-warna yang diserap ini ditentukan oleh – jadi dengan mengukur garis-garis gelap dengan sangat hati-hati, kita juga dapat mengukur .

Gelembung gas yang lebih panas dan lebih dingin melalui atmosfer bintang yang bergolak membuat sulit untuk membandingkan garis absorpsi di bintang dengan yang diamati dalam eksperimen laboratorium. Kredit: NSO/AURA/NSF, CC BY

Masalahnya adalah atmosfer bintang-bintang bergerak — mendidih, berputar, mengorbit, bersendawa — dan ini menggeser garis. Pergeseran tersebut merusak perbandingan apa pun dengan garis yang sama di laboratorium di Bumi dan dengan demikian segala kemungkinan pengukuran . Bintang, tampaknya, adalah tempat yang mengerikan untuk menguji elektromagnetisme.

Tapi kami bertanya pada diri sendiri: jika Anda menemukan bintang yang sangat mirip — kembar satu sama lain — mungkin gelap, warna yang diserapnya juga mirip. Jadi, alih-alih membandingkan bintang dengan laboratorium di Bumi, kami membandingkan kembaran matahari kami.

Tes baru dengan kembaran surya

Tim peneliti sarjana, pascadoktoral, dan senior kami di Swinburne University of Technology dan University of New South Wales mengukur jarak antara pasangan garis absorpsi di Matahari kita dan 16 “solar twins” – bintang yang hampir tidak dapat dibedakan dari Matahari kita.

Pelangi dari bintang-bintang ini diamati di Teleskop 3,6 meter dari European Southern Observatory (ESO). di Chile. Meskipun bukan teleskop terbesar di dunia, cahaya yang dikumpulkannya dimasukkan ke dalam apa yang mungkin merupakan spektrograf yang paling terkontrol dan paling dipahami: HARPS. Ini memecah cahaya menjadi warna-warnanya, memperlihatkan pola detail garis-garis gelap.

HARPS menghabiskan sebagian besar waktunya mengamati bintang mirip matahari untuk mencari planet. Mudahnya, ini memberikan harta karun berupa data yang kami butuhkan.

Teleskop 3,6 meter ESO di Chili menghabiskan sebagian besar waktunya mengamati bintang mirip Matahari untuk mencari planet dengan spektrograf HARPS yang sangat presisi. Kredit foto: Iztok Bončina / ESO, CC BY

Dari spektrum yang sangat indah ini, kami telah menunjukkan bahwa sama untuk 17 kembaran matahari dengan akurasi yang luar biasa: hanya 50 bagian per miliar. Ini seperti membandingkan tinggi badan Anda dengan keliling bumi. Ini adalah tes astronomi paling tepat dari yang pernah dibuat.

Sayangnya, pengukuran baru kami tidak mematahkan teori favorit kami. Tetapi bintang yang telah kita pelajari semuanya relatif berdekatan, hanya berjarak hingga 160 tahun cahaya.

Apa berikutnya?

Kami baru-baru ini mengidentifikasi kembaran matahari baru yang jauh lebih jauh, sekitar setengah jalan ke pusat Bima Sakti kita.

Wilayah ini seharusnya menjadi rumah bagi konsentrasi materi gelap yang jauh lebih tinggi — zat yang sulit dipahami yang diyakini para astronom bersembunyi di seluruh galaksi dan sekitarnya. Seperti , kami hanya tahu sedikit tentang materi gelap, dan Beberapa fisikawan teoretis menyarankan bahwa bagian dalam galaksi kita mungkin hanya sudut gelap di mana kita harus mencari hubungan antara dua “misteri fisika sialan” ini.

Jika kita dapat mengamati matahari yang jauh lebih jauh ini dengan teleskop optik terbesar, kita mungkin menemukan kunci alam semesta.

Informasi lebih lanjut:
Michael T. Murphy dkk, Batasan Variasi dalam Konstanta Struktur Halus dari Spektrum Bintang Mirip Matahari Terdekat, Sains (2022). DOI: 10.1126/science.abi9232

Artikel ini diterbitkan ulang oleh Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Baca ini artikel asli.Percakapan

Kutipan: “Salah Satu Misteri Terbesar Fisika”: Uji Elektromagnetisme Astronomi Paling Akurat (2022, 11 November), Diakses pada 11 November 2022 dari https://phys.org/news/2022-11-greatest-sialan – misteri-fisika-persis.html

Dokumen ini dilindungi oleh hak cipta. Kecuali untuk perdagangan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten hanya untuk tujuan informasi.

READ  NASA dan SpaceX menunda peluncuran Kru-4 ke Stasiun Luar Angkasa Internasional

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.