Ketika orang-orang mencoba memahami energi gelap, kekuatan misterius yang mendorong percepatan perluasan alam semesta, para ilmuwan mulai bertanya-tanya tentang sesuatu yang agak futuristik. Bisakah komputer melakukan sesuatu yang lebih baik? Hasil awal dari tim yang menggunakan teknik kecerdasan buatan (AI) untuk menyimpulkan pengaruh energi gelap dengan ketepatan yang tak tertandingi mungkin menunjukkan bahwa jawabannya adalah: Ya.
Sebuah tim yang dipimpin oleh ilmuwan University College London, Niall Jeffrey, bekerja sama dengan kolaborasi Survei Energi Gelap untuk menggunakan pengukuran materi tampak dan materi gelap untuk membuat simulasi superkomputer alam semesta. Meskipun energi gelap membantu mendorong alam semesta ke segala arah, materi gelap adalah bentuk materi misterius yang tetap tidak terlihat karena tidak berinteraksi dengan cahaya.
Setelah membuat simulasi luar angkasa, para kru kemudian menggunakan AI untuk menyusun peta akurat alam semesta yang mencakup tujuh miliar tahun terakhir dan menunjukkan efek energi gelap. Data yang dihasilkan tim mewakili 100 juta galaksi di sekitar 25% langit belahan bumi selatan. Tanpa kecerdasan buatan, membuat peta menggunakan data ini, yang mewakili observasi tiga tahun pertama dari Survei Energi Gelap, akan memerlukan lebih banyak observasi. Temuan ini membantu memverifikasi model evolusi kosmik mana yang dapat diterapkan jika digabungkan dengan dinamika energi gelap, dan mengesampingkan beberapa model lain yang mungkin tidak dapat diterapkan.
“Dibandingkan menggunakan metode kuno untuk mempelajari energi gelap dari peta data ini, penggunaan pendekatan kecerdasan buatan ini menggandakan akurasi kami dalam mengukur energi gelap,” kata Jeffrey kepada Space.com. “Dengan menggunakan metode standar, Anda memerlukan data empat kali lebih banyak.
Terkait: ‘Bintang Axion’ yang berkembang pesat setelah Big Bang dapat menjelaskan materi gelap
“Jika Anda ingin mencapai tingkat presisi dan pemahaman energi gelap tanpa kecerdasan buatan,” tambah Jeffrey, “Anda harus mengumpulkan data yang sama tiga kali lagi di lokasi berbeda di langit. Itu setara dengan memetakan tambahan 300 juta galaksi.”
Masalah energi gelap
Energi gelap adalah semacam nama pengganti untuk kekuatan misterius yang mempercepat perluasan alam semesta, mendorong galaksi-galaksi jauh menjauh dari Bima Sakti dan menjauh satu sama lain, semakin cepat seiring berjalannya waktu.
Periode “inflasi kosmik” saat ini berbeda dengan periode setelah kelahiran alam semesta setelah Big Bang; tampaknya telah lepas landas setelah ekspansi awal melambat hingga terhenti.
Bayangkan memberi seorang anak satu dorongan pada ayunan. Ayunan melambat setelah Anda menambahkan gaya awal ini, namun alih-alih berhenti tanpa Anda mendorong lagi, ayunan tiba-tiba mulai bergerak lagi. Itu saja sudah cukup aneh, tapi sebenarnya ada yang lebih dari itu. Ayunan juga akan mulai berakselerasi saat gerakan dimulai kembali secara tiba-tiba, mencapai ketinggian dan kecepatan yang semakin besar. Hal ini mirip dengan apa yang terjadi di luar angkasa, di mana ruang angkasa menggelembung ke luar, bukannya jungkat-jungkit yang bergerak maju mundur.
Anda mungkin ingin sekali memahami apa yang menambah “dorongan” ekstra itu dan menyebabkan akselerasi. Para ilmuwan memiliki pendapat yang sama tentang energi gelap dan bagaimana energi gelap tampaknya telah menambah tekanan kosmik ekstra pada struktur alam semesta.
Keinginan ini diperkuat oleh fakta bahwa energi gelap menyumbang sekitar 70% dari anggaran energi dan materi di alam semesta, meskipun kita tidak tahu apa itu. Ketika kita memasukkan materi gelap, yang merupakan 25% dari anggaran ini dan tidak dapat terdiri dari atom-atom yang kita kenal—yang menyusun bintang, planet, bulan, bintang neutron, tubuh kita, dan kucing di sebelahnya—mereka hanya benar-benar memiliki akses terlihat ke sekitar 5% dari seluruh alam semesta.
“Kami tidak benar-benar memahami apa itu energi gelap; itu adalah salah satu hal yang aneh. Itu hanya sebuah kata yang kami gunakan untuk menggambarkan semacam kekuatan aneh di alam semesta yang mendorong segala sesuatu terpisah seiring dengan percepatan perluasan alam semesta.” kata Jeffery. “Penelitian energi gelap mencoba memahami apa itu energi gelap. Hal utama yang kami coba lakukan adalah bertanya: Apakah ini merupakan konstanta kosmologis?”
Gambar ini menunjukkan garis waktu alam semesta berdasarkan teori big bang dan model inflasi. (Kredit gambar: Tim Sains NASA/WMAP)
Konstanta kosmologis, yang diwakili oleh huruf Yunani lambda, memiliki sejarah yang cukup kaya bagi para kosmolog. Albert Einstein pertama kali memperkenalkannya untuk memberikan persamaan bagi teori gravitasi revolusionernya pada tahun 1915, sebuah teori relativitas umum yang mendukung apa yang dikenal sebagai “alam semesta statis”.
Namun konsep ini mendapat tantangan ketika observasi galaksi jauh oleh Edwin Hubble menunjukkan bahwa alam semesta mengembang dan oleh karena itu TIDAK statis. Einstein membuang konstanta kosmologis ke tempat sampah ilmiah dan menyebutnya sebagai “kesalahan terbesarnya”.
Namun pada tahun 1998, dua tim astronom terpisah mengamati supernova jauh dan menemukan bahwa alam semesta tidak hanya mengembang, namun tampak mengembang semakin cepat. Energi gelap diciptakan untuk menjelaskan gaya di balik percepatan ini, dan konstanta kosmologis diambil dari tempat sampah hipotetis.
Konstanta kosmologis lambda sekarang mewakili energi vakum latar belakang alam semesta dan bertindak hampir seperti gaya “anti-gravitasi” yang mendorong perluasannya. Mulai saat ini, konstanta kosmologis menjadi bukti utama adanya energi gelap.
“Hasil kami, dibandingkan menggunakan metode standar dengan peta materi gelap yang sama, telah disempurnakan secara cermat dan kami menemukan bahwa hal ini masih konsisten dengan energi gelap yang dijelaskan oleh konstanta kosmologis,” kata Jeffrey. “Jadi kami mengesampingkan beberapa model fisik energi gelap dengan hasil ini.”
Tapi itu tidak berarti misteri energi gelap—atau sakit kepala yang ditimbulkan oleh konstanta kosmologis—bisa melegakan.
“Prediksi terburuk dalam sejarah fisika”
Konstanta kosmologis masih menjadi masalah besar bagi para ilmuwan.
Hal ini karena pengamatan benda-benda langit yang jauh dan menjauh menunjukkan nilai lambda 120 kali lipat (10 diikuti 119 nol) lebih kecil dari prediksi fisika kuantum. Maka wajar jika konstanta kosmologis digambarkan oleh beberapa ilmuwan sebagai “prediksi teoretis terburuk dalam sejarah fisika”.
Jeffrey menjelaskan dengan jelas: Meskipun tim senang dengan hasil ini, penelitian ini belum dapat menjelaskan kesenjangan besar antara teori dan observasi.
“Perbedaannya terlalu besar dan memberi tahu kita bahwa teori mekanika kuantum kita salah,” lanjutnya. “Hasil ini dapat memberi tahu kita persamaan atau model fisik apa yang menggambarkan cara alam semesta kita mengembang dan cara kerja gravitasi, yang mengikat segala sesuatu yang tersusun dari materi di alam semesta.”
Selain itu, meskipun hasil tim menunjukkan bahwa relativitas umum adalah resep gravitasi yang tepat, namun tidak dapat mengesampingkan model gravitasi potensial lainnya yang dapat menjelaskan efek energi gelap yang diamati.
“Sekilas, hanya dengan melihat hasil ini saja sudah konsisten dengan relativitas umum – namun masih banyak ruang gerak karena hal ini juga memungkinkan munculnya teori lain tentang cara kerja energi gelap atau gravitasi,” kata Jeffrey.
Galaksi spiral IC 342 yang dilihat oleh teleskop Euclid mempunyai implikasi besar bagi pemahaman kita tentang energi gelap. (Kredit gambar: ESA)
Penelitian ini menunjukkan kegunaan penggunaan kecerdasan buatan untuk menilai model simulasi alam semesta, memilih pola penting yang mungkin terlewatkan oleh manusia, dan dengan demikian mencari jejak penting energi gelap.
“Dengan menggunakan teknik ini, kami bisa mendapatkan hasil seolah-olah kami mendapatkan data tiga kali lagi – itu sungguh menakjubkan,” kata Jeffrey.
Peneliti UCL menunjukkan bahwa melakukan penelitian ini akan memerlukan bentuk kecerdasan buatan yang sangat spesifik dan terlatih dalam mengenali pola di ruang angkasa. Para kosmolog tidak hanya bisa memasukkan simulasi berbasis alam semesta ke dalam sistem AI mereka, seolah-olah seseorang dapat memasukkan pertanyaan ke ChatGPT dan mengharapkan hasilnya.
“Masalahnya ChatGPT, kalau tidak bisa berbuat apa-apa, hanya mengada-ada,” ujarnya. “Yang ingin kami ketahui adalah kapan kami mengetahui sesuatu dan kapan kami tidak mengetahui sesuatu. Jadi menurut saya masih banyak pertumbuhan yang harus dilakukan agar orang-orang yang tertarik bekerja di persimpangan antara sains dan kecerdasan buatan bisa mendapatkan hasil yang dapat diandalkan. .”
Data enam tahun lagi masih harus diperoleh dari Survei Energi Gelap, yang dikombinasikan dengan pengamatan dari teleskop Euclid yang diluncurkan pada Juli 2023, akan memberikan lebih banyak informasi tentang struktur alam semesta berskala besar. Hal ini akan membantu para ilmuwan menyempurnakan model kosmologis mereka dan menciptakan simulasi alam semesta yang lebih akurat yang pada akhirnya dapat mengarahkan mereka pada jawaban atas teka-teki energi gelap.
“Itu berarti simulasi alam semesta yang kita ciptakan sangat realistis; dalam arti tertentu, mereka bisa lebih realistis dibandingkan apa yang dapat kita lakukan dengan metode kuno,” Jeffrey menyimpulkan. “Ini bukan hanya tentang akurasi, tapi memercayai hasil tersebut dan berpikir bahwa hasil tersebut dapat diandalkan.”
Penelitian tim tersedia sebagai pracetak di gudang kertas arXiv.
+ There are no comments
Add yours