BINTANG KECIL MEMBANTAH LONJAKAN GRAVITASI

Alam semesta sedang mengembang, dan laju pengembangannya saat ini diukur dengan angka yang disebut konstanta Hubble. Masalahnya, dua kelompok pengukuran memberikan jawaban berbeda. Pengukuran berdasarkan bintang dan supernova di dekat kita — “tangga jarak kosmik” — tidak sesuai dengan nilai yang disimpulkan dari latar belakang gelombang mikro kosmik, cahaya tertua di alam semesta, pada tingkat sekitar 5 sigma tergantung datanya. Latar belakang gelombang mikro memberikan nilai yang lebih rendah. Inilah tegangan Hubble (Hubble tension), salah satu masalah paling mendesak dalam kosmologi.

Sebagian penjelasan menyalahkan kesalahan tersembunyi. Yang lain menuntut fisika baru. Salah satu usulan paling berani adalah model “lonjakan G” (G-step): konstanta gravitasi Newton, G, yang menentukan kekuatan gravitasi, diduga berubah mendadak di masa lalu kosmik yang belum lama.

Perubahan mendadak, 73 hingga 130 juta tahun lalu

Gagasannya, supernova, yang berfungsi sebagai penggaris kosmik, bersinar dengan kecerlangan yang bergantung pada G. Jika G berbeda sebelum suatu tanggal tertentu, supernova yang jauh (terlihat sebagaimana keadaannya sebelum perubahan) dan yang dekat (sesudahnya) bukanlah penggaris yang sama, dan laju pengembangan akan salah ditaksir. Dua versi diuji di sini:

• model asli: gravitasi 11 persen lebih kuat sebelum lonjakan 130 juta tahun lalu;
• model yang diperluas: 4 persen lebih kuat sebelum lonjakan 73 juta tahun lalu.

Bintang dengan ingatan panjang

Jeremy Sakstein dari University of Hawai’i dan Harry Desmond dari University of Portsmouth menemukan saksi yang tak terduga: katai merah, bintang terkecil, dengan massa di bawah sekitar sepertiga massa Matahari. Bintang-bintang ini teraduk dari inti hingga permukaan dan bereaksi terhadap gangguan apa pun dengan sangat lamban. Waktu yang mereka perlukan untuk kembali stabil setelah ukurannya berubah sekitar 100 juta tahun — mirip dengan waktu yang telah berlalu sejak lonjakan yang diduga itu.

Akibatnya, yang dihitung dengan kertas dan pena lalu dengan kode evolusi bintang: katai merah yang hidup di bawah gravitasi lebih kuat, lalu mengalami penurunan G ke nilai sekarang, akan cepat menggembung, kemudian hanya menyusut kembali secara perlahan. Hari ini, ia masih akan sedikit terlalu besar untuk massanya.

Delapan bintang di atas timbangan

Untuk memeriksanya, kedua fisikawan menggunakan delapan katai merah dalam biner gerhana — pasangan bintang yang saling melintas di depan satu sama lain jika dilihat dari Bumi, yang memberikan sebagian massa dan jari-jari paling presisi yang diketahui untuk bintang mana pun. Mereka memilih bintang bermassa 0,1 hingga 0,31 massa Matahari, dalam pasangan yang cukup berjauhan untuk membatasi efek pasang surut.

Satu komplikasi: bintik bintang juga membuat bintang menggembung. Para penulis membiarkan cakupan bintik setiap bintang bervariasi bebas, dari nol hingga penuh, sehingga bintik bisa menyerap penggembungan apa pun jika memungkinkan.

Tidak ada jejak lonjakan

Untuk kedua tanggal, kecocokan terbaik adalah gravitasi yang tidak pernah berubah. Kedua lonjakan yang diusulkan tersingkir:

• 4 persen, 73 juta tahun lalu: tersingkir pada sekitar 3,1 sigma;
• 11 persen, 130 juta tahun lalu: tersingkir pada sekitar 4,0 sigma.

Bintik bintang tidak bisa menyelamatkan model ini: untuk lonjakan-lonjakan tersebut, empat dari delapan bintang sudah memerlukan nol bintik, dan sebuah bintang tidak mungkin punya kurang dari nol.

Saksi yang berbobot

Para penulis menguji seberapa rapuh hasilnya. Jika model bintang secara sistematis melebih-lebihkan jari-jari sebesar 1 persen, penyingkiran itu akan melemah tetapi tetap bertahan. Mereka juga menunjukkan bahwa satu bintang, J2343+29, memikul sebagian besar bobotnya: tanpa bintang itu, penyingkiran turun menjadi 2,45 dan 1,90 sigma — tetap tanpa kecenderungan ke arah perubahan gravitasi apa pun.

Studi ini tidak menyelesaikan tegangan Hubble. Ia mempersempit kemungkinannya: kedua versi lonjakan gravitasi yang baru terjadi ini kini bertentangan dengan bintang-bintang di Galaksi kita sendiri.