Alam semesta adalah sebuah rahasia yang sampai saat ini masih menjadi subjek penelitian manusia. Pengetahuan akan alam semesta dan luar angkasa dipercaya akan membuka wawasan manusia mengenai awal mula kehidupan.
Salah satu topik yang paling santer dibicarakan di bidang astronomi dan astrofisika adalah energi gelap. Energi gelap adalah sebutan yang diberikan untuk sebuah energi misterius yang menjadi faktor pendorong kecepatan perluasan alam semesta. Sekitar 3/4 energi alam semesta terdiri dari energi gelap.
Sebutan "gelap" di sini bukan berarti benar-benar gelap dan hitam, namun dikarenakan masih tidak diketahui hingga saat ini. Apa saja yang telah diketahui dunia tentang energi gelap?
1. Mematahkan skenario Big Crunch
Rahasia umum, alam semesta muncul dari kejadian besar yang disebut "Ledakan Dahsyat" (Big Bang). Pada abad ke-20, para astronom menemukan bahwa alam semesta tidak mengecil, melainkan semakin luas.
Hipotesis para astronom adalah perluasan alam semesta akan berlangsung selama-lamanya.
Di satu titik, saat alam semesta telah mencapai massa dan daya gravitasi yang cukup, perluasan akan berhenti dan alam semesta akan merengkuh dirinya sendiri menuju titik singularitas di mana Big Bang terjadi, sehingga menjadi satu titik panas yang besar dan memicu Big Bang ke-2, disebut "Rengkuhan Besar" (Big Crunch).
Big Crunch adalah salah satu dari tiga skenario berakhirnya alam semesta, yaitu Big Rip dan Big Freeze.
"Hiii... Seram!"
Untungnya, hipotesis tersebut terbukti mustahil.
Di akhir abad ke-20 berbekal data dari 2dF Galaxy Redshift dan Sloan Digital Sky Survey (SDSS), para astronom menemukan bahwa skenario Big Crunch tidak mungkin terjadi karena alam semesta akan terus memperluas dirinya selama-lamanya. Hore!
Perluasan alam semesta malah semakin cepat, lebih cepat dibandingkan miliaran yang lalu, sejak Big Bang. Meskipun begitu, faktor gravitasi dan massa alam semesta sedikit memperlambat perluasan tersebut.
Apakah yang menyebabkan percepatan tersebut? Dikarenakan para ilmuwan tidak mengetahuinya, makanya energi pendorong tersebut disebut energi gelap.
2. Sejarah penemuan energi gelap
Pada 1929, seorang astronom terkenal asal Amerika Serikat, Edwin Hubble, memantau ledakan bintang (supernova) untuk menghitung kecepatan perluasan alam semesta. Sejak saat itulah, para astronom menghitung prakiraan kecepatan atau batas waktu perluasan alam semesta.
Rumus untuk menghitung kecepatan perluasan alam semesta disebut "Konstanta Hubble".
Titik terang muncul pada 1998. Jika sebelumnya pengamatan supernova dilakukan untuk menghitung kecepatan perluasan alam semesta, kali ini, yang dihitung adalah kecepatan penyempitannya.
Perhitungan tersebut dilakukan oleh tiga astronom gabungan, Adam Riess dan Saul Perlmutter (AS), dan Brian Schmidt (Australia). Hasilnya di luar perkiraan!
Supernova yang meledak tersebut jauh lebih redup daripada seharusnya, dan dengan demikian terlihat lebih jauh. Implikasinya adalah bahwa alam semesta telah berkembang jauh lebih cepat daripada seharusnya, jika perhitungannya benar.
Itulah energi gelap, sebuah kekuatan misterius yang mendorong perluasan melawan gravitasi alam semesta.
Setelah dihitung, ternyata energi gelap berkontribusi sebanyak 68 persen dari alam semesta. Materi gelap sebanyak 27 persen, dan sisanya (5 persen) adalah materi barion yang dapat kita lihat.
Apakah kita sudah mengetahui yang 5 persen tersebut? Ternyata tidak. Manusia hanya mengetahui kurang dari 5 persen dari materi barion.
3. Spekulasi mengenai energi gelap
Namanya juga energi gelap. Bersama dengan materi gelap, kedua topik tersebut adalah salah satu misteri alam semesta yang masih coba untuk dipecahkan hingga saat ini.
Salah satu misteri terbesarnya adalah mengapa energi gelap mulai mendominasi laju perluasan alam semesta miliaran tahun setelah Big Bang? Jika ada sekarang, mengapa tidak ada dari dulu?
Energi gelap memang berperilaku seperti gaya pada hukum anti-gravitasi Einstein, tetapi sifat dan asalnya tetap tidak diketahui.
Awalnya, memang, perluasan alam semesta memang sempat terhenti sekitar 7 hingga 8 miliar tahun setelah Big Bang.
Namun, setelah penemuan akselerasi perluasan alam semesta pada 1998, maka pada awal abad ke-21, sebagian besar astronom meyakini bahwa perhentian tersebut "dipecahkan" oleh energi gelap ini sehingga malah dipercepat hingga saat ini.
Untuk menambah kemisteriusannya, sifat-sifat energi gelap tampaknya cocok dengan konstanta kosmologis Einstein.
4. Quintesence, cara kerja energi gelap
Secara astrofisika, cara kerja energi gelap masih bersifat spekulatif. Akan tetapi, pengamatan terbaru menunjukkan perilaku konstan energi gelap sepanjang sejarah alam semesta.
Satu ide yang telah berkembang dalam beberapa tahun terakhir adalah bahwa energi gelap menyerupai gaya yang dikenal sebagai "Quintessence," yang memiliki hubungan dengan medan Higgs.
Tetapi sampai sekarang belum ada bukti pengamatan untuk mendukung atau mengabaikan ini.
Meskipun Hubble adalah orang pertama yang mengetahui percepatan perluasan alam semesta, Albert Einstein adalah ilmuwan pertama yang memahami bahwa luar angkasa bukan sekadar ruang kosong.
Einstein pun menjelaskan mengapa lebih banyak ruang dalam luar angkasa dapat terus muncul. Dalam teorinya pada 1917 berjudul "Cosmological Considerations in the General Theory of Relativity", Einstein memasukkan konstanta kosmologis untuk menjelaskan sifat statis alam semesta.
Setelah Hubble mengumumkan alam semesta yang terus memperluas dirinya pada 1929, Einstein menyebut konstantanya sebagai "kesalahan terbesar".
Tetapi, "kesalahan terbesar" Einstein ternyata adalah teori paling cocok untuk menjelaskan energi gelap.
Memprakirakan bahwa ruang kosong di alam semesta dapat memiliki energinya sendiri, konstanta Einstein menunjukkan bahwa semakin banyak ruang muncul, semakin banyak energi yang ditambahkan ke alam semesta, sehingga meningkatkan kecepatan perluasan alam semesta.
Meskipun konstanta kosmologis Einstein cocok dengan berbagai pengamatan energi gelap, para ilmuwan masih belum menemukan dasar ilmiah di balik kecocokan tersebut. Dengan kata lain, hingga sekarang, energi tersebut masih tetap gelap dan belum menemukan titik terangnya.
Walaupun alam semesta terhindar dari skenario Big Crunch, masih ada dua skenario lain yang mengancam kelangsungan alam semesta. Salah satunya adalah Big Rip. Nah, skenario ini ternyata berhubungan dengan kecepatan perluasan alam semesta.
Para ilmuwan membuat hipotesis sebagai berikut:
"Bagaimana jika perluasan alam semesta tidak berhenti meluas dan melebihi gaya yang menahan alam semesta tetap bersatu, sehingga seluruh materi di alam semesta akan ambyar?"
5. Sama-sama gelap, materi gelap dan energi gelap berbeda!
Pada poin ke-2, kata "materi gelap" sempat terlintas, bukan? Mungkin, saat membaca energi gelap dan materi gelap, kamu berpikir,
"Wah, mereka sama-sama gelap. Mungkin, mereka saling berkaitan!"
Oh, bukan! Kata "gelap" di sini hanya menjelaskan sifat dan perilaku mereka yang masih dicari tahu hingga saat ini. Faktanya, energi gelap dan materi gelap adalah dua hal yang benar-benar berbeda.
Sama seperti energi gelap, materi gelap menutupi sekitar 27 persen dari alam semesta. Perbedaannya adalah:
Energi gelap adalah kekuatan yang mempercepat perluasan alam semesta, sedangkan
Materi gelap adalah materi yang tidak dapat dideteksi namun terlihat pergerakannya di gravitasi bintang dan galaksi.
Sekadar penjelasan singkat mengenai materi gelap.
Pada 1950-an, para ilmuwan yang mempelajari berbagai galaksi mengira bahwa berdasarkan pada distribusi objek di dalamnya, gravitasi menyebabkan pusat galaksi berotasi lebih cepat dari tepi luarnya.
Ternyata, baik pusat atau tepi luar galaksi berotasi pada kecepatan yang sama. Hal ini menunjukkan bahwa galaksi spiral mengandung massa yang jauh lebih besar daripada yang terlihat. Studi gas pada galaksi eliptis dan gugus galaksi lainnya pun mengungkapkan bahwa materi gelap tersebar di seluruh alam semesta.
Itulah fakta-fakta menarik soal energi gelap, energi misterius yang menjadi akselerator perluasan alam semesta. Masih gelap, energi gelap dan materi gelap membuktikan bahwa banyak hal-hal di alam semesta yang tidak dapat dijelaskan oleh kepandaian manusia.
0 komentar:
Posting Komentar