Muhammad Yusuf Agung
It's All About Agung-Gionino
Entri Populer
-
SEJARAH TERBENTUKNYA ALAM SEMESTA Pemahaman kita tentang sejarah alam semesta divisualisasikan pada gambar di atas, di mana waktu berj...
-
Free Blog Content
Kamis, 15 November 2012
Senin, 17 September 2012
SEJARAH TERBENTUKNYA ALAM SEMESTA
SEJARAH TERBENTUKNYA
ALAM SEMESTA
Pemahaman kita
tentang sejarah alam semesta divisualisasikan pada gambar di atas, di mana
waktu berjalan dari kiri ke kanan. Bumi kita terbentuk saat alam semesta
berumur sekitar 9,2 miliar tahun. Alam semesta pun terus berkembang hingga saat
ini. Pada bagian pertama telah disajikan struktur alam semesta pada skala yang
lebih besar dan bagaimana pemahaman awal manusia rterhadap alam semesta.
Sedangkan pada bagian kedua kita akan berbicara tentang Big Bang dan melihat
bagaimana perkembangan alam semesta sampai sekarang.
Struktur terbesar
yang kita tahu adalah filamen galaksi atau kompleks superkluster yang
mengelilingi rongga besar di ruang angkasa. Galaksi-galaksi dalam filamen
terikat bersama oleh gravitasi. Ketika struktur ini pertama kali ditemukan oleh
Margaret Geller dan Yohanes Huchra pada tahun 1989, itu dijuluki “Great Wall.”
Namun, masih ada suatu struktur yang jauh lebih besar, “Sloan Great Wall,” yang
ditemukan pada tahun 2003 oleh J. Richard Gott III dan Mario Jurić. Saat ini,
penelitian terhadap struktur berskala besar alam semesta menggunakan data yang
dikumpulkan oleh survei redshift, seperti Sloan Digital Sky Survey. Upaya ini
menggunakan sensor kamera digital untuk memotret kawasan langit, menangkap
jutaan obyek yang jauh dan data yang diperlukan untuk memetakan mereka dalam
ruang 3-D.
Alam semesta
teramati adalah segala sesuatu yang dapat kita deteksi. Ini adalah sebuah bola
diameter 93 miliar tahun cahaya yang berpusat di Bumi. Kita tidak dapat
merasakan seluruh alam semesta sekaligus karena lambatnya kecepatan cahaya
dibandingkan dengan skala besar alam semesta. Saat kita melihat angkasa, kita
melihat benda-benda sebagaimana para leluhur melihat mereka dulu. Peningkatan
perluasan alam semesta, benda-benda jauh yang lebih jauh dari usia mereka akan
membuat kita berpikir. Misalnya, tepi alam semesta yang teramati jauhnya
kira-kira 46 miliar tahun cahaya, meskipun usia alam semesta “hanya” 13,7
miliar tahun. Luas alam semesta yang sebenarnya tidak diketahui secara pasti.
Alam semesta bisa saja jauh lebih luas dari apa yang kita amati dan mungkin tak
terbatas dalam ukuran. Cahaya dari kawasan yang paling jauh tidak akan pernah
mampu mencapai kita. Untuk gambar alam semesta teramati yang ada saat ini, kita
berutang banyak pada fisikawan Amerika, Alan Guth. Pada 1980-an ia berusaha
mencari tahu tentang bagaimana alam semesta muncul dari peristiwa Big Bang.
Pada awal abad 20,
astronom dan imam Katolik Belgia, Georges Lemaitre, menghitung perkembangan
alam semesta. Secara matematis, alam semesta menjalankan ekspansi mundur.
Lemaitre berteori bahwa segala sesuatu di alam semesta pada satu waktu merapat
[menyatu] menjadi sesuatu yang kecil dan padat. Sesuatu itu ia sebut “atom
purba.” Atom tersebut meledak, sebuah peristiwa yang disebut oleh astronom Fred
Hoyle sebagai “Big Bang.” Perluasan alam semesta menjelaskan mengapa cahaya
obyek jauh bergeser ke arah ujung merah spektrum, sebuah fenomena yang disebut
“redshift.” Sama seperti efek Doppler di amna suara kendaraan yang bergerak
berubah nada, redshift menyebabkan cahaya bintang-bintang yang bergerak berubah
warna sebagaimana panjang gelombangnya akan membentang dikarenakan oleh
perluasan ruang. Semakin jauh sebuah objek dari bumi, intervensi ruang akan
semakin berkembang dan makin banyak cahaya objek yang akan bergeser ke arah
merah. Astronom Amerika, Edwin Hubble, kemudian membuktikan dengan pengamatan
di mana redshift memang terkait dengan jarak. Korelasi tersebut sekarang
dikenal sebagai hukum Hubble.
Para astronom pada
tahun 1970-an punya masalah dalam memahami alam semesta awal. Ketika mereka
memeriksa ruang angkasa dengan teleskop radio, mereka menemukan radiasi
gelombang mikro dengan latar cahaya samar. Variasi kepadatan sinyal gelombang
mikro diinterpretasikan sebagai variasi kepadatan materi di alam semesta awal.
Anehnya, latar cahaya radiasi seragam ke segala arah. Ini tampaknya tidak masuk
akal; ilmuwan berharap untuk menemukan daerah dengan kepadatan ruang dan suhu
yang berbeda karena daerah ini tampak terlalu jauh untuk berevolusi bersama.
Fisikawan Amerika, Alan Guth, mengusulkan penjelasannya pada tahun 1980. Ia
berteori bahwa dalam fraksi kecil dalam waktu hanya mengikuti Big Bang. Alam
semesta pun mengalami ekspansi dengan sangat cepat. Dalam sekejap, volumenya
meningkat dengan faktor 10ˆ78 (angka 10 diikuti dengan 78 nol) dan peristiwa
yang disebut “inflasi” berakhir. Model inflasi menjelaskan mengapa alam semesta
muncul seragam di semua arah: segala sesuatu di dalamnya berkembang
bersama-sama sebelum inflasi. Ini memiliki implikasi mengejutkan lainnya, yaitu
bagian ruang yang dapat kita lihat hanya merupakan sepetak kecil dalam apa yang
seharusnya menjadi alam semesta yang luas dan tidak dapat dideteksi secara
langsung.
Setelah inflasi,
terjadi pendinginan meski masih tak terbayangkan betapa panas alam semesta saat
mengalami transisi fase. Partikel dasar diciptakan dari bentuk materi yang
disebut quark-gluon plasma. Seperseribu detik setelah Big Bang, sejumlah besar
materi dan antimateri saling memusnahkan (meninggalkan materi yang ada di alam
semesta saat ini). Dalam waktu tiga menit suhu alam semesta turun menjadi
sekitar satu miliar derajat dan atom mulai terbentuk yang dimulai dari unsur
sederhana: hidrogen dan helium. Plasma quark-gluon alam semesta awal masih
bersifat teoritis dan dianggap menjadi kemungkinan karena sebuah teori yang
disebut Quantum Chromodynamics. Pertama kali, teori ini dirumuskan fisikawan
Amerika, Murray Gell-Mann. Partikel-partikel nuklir dasar, proton dan neutron,
yang diperkirakan terbuat dari partikel yang lebih fundamental yang disebut
“quark.” Quark tidak pernah ditemukan bepergian sendirian kecuali di bawah suhu
yang sangat tinggi, seperti saat setelah Big Bang. Fisikawan mencoba untuk
menciptakan kembali plasma yang diperkirakan telah membentuk alam semesta awal
di bumi itu. Mereka menggunakan akselerator partikel untuk menghancurkan
partikel-partikel subatomik.
Selama periode ini,
kondisi alam semesta awal panas dan buram. Dimulai pada sekitar 379.000 tahun
setelah Big Bang, alam semesta cukup dingin sehingga cahaya bisa memisahkan
diri dari materi dan bepergian dengan bebas. Singkatnya, alam semesta menjadi
transparan. Foto ini menunjukkan galaksi UDFy-38135539, salah satu galaksi
tertua dan paling awal yang pernah ditemukan. Galaksi ini muncul tepat setelah
Dark Age, sekitar 480 juta tahun setelah Big Bang.
Selama periode ini,
alam semesta awal masih panas dan buram. Dimulai pada sekitar 379.000 tahun
setelah Big Bang, alam semesta cukup dingin. Pada tahun 1960, astronom Belanda,
Maarten Schmidt, mengidentifikasi benda dalam ruang angkasa yang aneh: sangat
terang pada panjang gelombang radio. Ia menyebutnya sebagai “quasi-stellar
radio sources.” Sementara astrofisikawan AS, Hong-Yee Chiu, menamai fenomena
itu “quasar.” Quasar tertangkap pada tahun 1950 oleh teleskop radio. Ketika
Schmidt mengukur jarak quasar dengan mempelajari redshift dari spektrum mereka,
apa yang ia temukan sungguh menakjubkan. Benda-benda itu miliaran tahun cahaya
jauhnya sehingga sangat terang untuk dapat dideteksi di bumi. Kemudian studi
menunjukkan bahwa quasar merupakan galaksi aktif yang telah terbentuk sangat
awal dalam sejarah alam semesta. Keruntuhan gravitasi menyebabkan materi
menyatu dan akhirnya membentuk lubang hitam raksasa dengan massa miliaran
matahari. Sebuah lubang hitam berposisi di tengah-tengah sebuah quasar,
mengumpulkan materi dan memanaskannya untuk menjadikannya sebagai plasma
bersuhu tinggi yang dapat melakukan perjalanan mendekati kecepatan cahaya.
Cahaya itu terpisah dari materi dan bepergian dengan bebas. Singkatnya, alam
semesta menjadi transparan. Foto ini menunjukkan galaksi UDFy-38135539, salah
satu galaksi tertua dan paling awal yang pernah ditemukan, yang muncul tepat
setelah Dark Age sekitar 480 juta tahun setelah Big Bang.
Bintang-bintang
paling awal terbentuk ketika alam semesta berusia 300 juta tahun. Mereka
berusia pendek dan supermasif. Sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium
serta tidak mengandung logam. Bintang-bintang tersebut meledak menjadi supernova
pertama dan generasi berikutnya tercipta dari sisa-sisa matahari awal. Analisis
spektrum cahaya matahari menunjukkan bahwa sisa-sisa matahari awal kaya akan
logam. Sumber daya matahari adalah misteri sampai kemudian fisikawan Jerman,
Albert Einstein, pada tahun 1905 menyatakan bahwa materi dapat dikonversi
menjadi energi dengan persamaan E=mcˆ2. Pada tahun 1920, astrofisikawan
Inggris, Sir Arthur Eddington menyarankan bahwa matahari mungkin mendukung
sebuah reaktor fusi nuklir yang menghasilkan panas dan energi cahaya dengan
mengubah hidrogen menjadi helium. Studi spektrum cahaya matahari dan bintang
lainnya menumbuhkan konfirmasi bahwa proses fusi nuklir menciptakan unsur-unsur
atom.
Para ilmuwan telah
mengumpulkan gambaran yang mengesankan dari sejarah, asal usul dan sifat alam
semesta kita. Namun, kita tidak tahu segala sesuatu yang perlu diketahui. Masih
banyak pertanyaan dalam bidang fisika dan kosmologi. Sebagai contoh:
Apakah materi gelap
dan apakah hal itu benar-benar ada?
Mengapa ekspansi
alam semesta tampak cepat?
Bagaimana bentuk
aktual dan ukuran alam semesta dan berapa banyak dimensi yang dimilikinya?
Bagaimana nasib
akhir alam semesta?
Langganan:
Postingan (Atom)