Tanya Ethan: Bagaimana Kita Mengetahui Ruang Angkasa Meluas? (Bagian 2)

Kelanjutan dari artikel: Tanya Ethan: Bagaimana Kita Mengetahui Ruang Angkasa Meluas?

Analogi balon/koin dari Alam Semesta yang meluas. Struktur individu (koin) tidak meluas, namun jarak di antara koin-koin ini di Alam Semesta inilah yang meluas.
E. Siegel/Beyond The Galaxy

Bahkan saat itu, perbaikan teori yang diajukan Einstein tidak cukup bagus. Konstanta kosmologisnya menyebabkan Alam Semesta yang tidak stabil, beberapa wilayah kosmik yang materinya sangat padat akan runtuh, sementara wilayah kosmik yang kurang padat akan berkurang karena ruang angkasa meluas. Alam Semesta yang mematuhi hukum Relativitas Umum tidak bisa begitu saja memiliki ruang dan waktu yang statis selama penuh dengan materi. Ketika kita melihat Alam Semesta, maka kita menemukan Alam Semesta tampak homogen dan isotropik. Dua sifat ini sangat penting, karena mereka memberi tahu kita dua hal penting:

• Homogen berarti bahwa Alam Semesta akan sama di seluruh ruang angkasa.
• Isotropik berarti bahwa Alam Semesta sama di segala arah.

Apabila dikombinasikan, mereka mengatakan kepada kita bahwa Alam Semesta memiliki distribusi materi/energi yang merata di dalamnya, tidak peduli ke mana Anda pergi atau ke arah mana Anda melihatnya. Dan, apabila dikombinasikan pula dengan fakta bahwa galaksi-galaksi jauh tampak semakin menjauhi kita, maka hanya akan meninggalkan sedikit sekali alternatif untuk menjawab pertanyaan bagaimana kita mengetahui ruang angkasa meluas?

Alam Semesta yang mematuhi hukum relativitas dan dipenuhi oleh materi dan/atau radiasi yang homogen dan isotropik, tidak dapat statis. Alam Semesta harus meluas atau menyusut, tergantung pada apa yang ada di dalamnya dan seberapa banyak jumlahnya.
E. Siegel/Beyond the Galaxy

Sementara hal ini bisa terjadi karena sejumlah faktor, termasuk:

• Cahaya dari galaksi-galaksi jauh ini mulai “lelah” dan kehilangan energi saat menempuh perjalanan melalui ruang angkasa,
• Pergerakan yang cepat, yaitu galaksi-galaksi bergerak menjauh lebih cepat dari waktu ke waktu,
• Sebuah ledakan awal, yang mendorong beberapa galaksi menjauh dari kita sampai sekarang,
• Atau struktur ruang angkasa itu sendiri berkembang,

hanya pilihan terakhir yang divalidasi oleh serangkaian data lengkap yang mendukung teori Relativitas Umum, distribusi dan sifat astrofisika dari semua galaksi yang diamati.

Perbedaan antara penjelasan hanya berbasis gerak untuk pergeseran merah/jarak (garis putus-putus) dan prediksi Relativitas Umum (garis utuh) untuk jarak di Alam Semesta yang meluas. Secara definitif, hanya prediksi Relativitas Umum yang sesuai dengan apa yang kita amati.
Wikimedia Commons user Redshiftimprove

Pada awal tahun 1930-an, Alam Semesta yang berkembang diterima dengan sangat cepat, dan tidak dapat diragukan lagi. Fakta bahwa pergeseran merah dari sebuah objek sebanding dengan jarak dan laju ekspansi yang diamati, tidak peduli seberapa jauh objek tersebut, membantu memastikannya.

Tapi, ada lebih banyak lagi bukti daripada sekadar itu. Jika Alam Semesta benar-benar berkembang, akan ada beberapa hal yang dapat kita harapkan untuk dilihat. Kita akan menemukan bahwa semakin jauh kita melihat ke masa lalu, maka semakin padat materi di Alam Semesta akan terlihat. Kita akan melihat bahwa galaksi saling berkerumun dalam jarak yang lebih dekat daripada hari ini. Kita akan melihat bahwa spektrum cahaya dari objek gelap akan tetap gelap, dan bukan bergeser dalam energi. Dan kita juga akan menemukan bahwa radiasi Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik berada pada suhu yang lebih tinggi saat itu daripada suhu 2,7 K saat ini.

Sebuah studi pada tahun 2011 (poin merah) telah memberikan bukti terbaik sampai saat ini bahwa suhu latar belakang gelombang mikro kosmik lebih tinggi pada masa lalu. Sifat spektral dan suhu dari cahaya jauh menegaskan bahwa kita hidup dalam ekspansi ruang angkasa.
P. Noterdaeme, P. Petitjean, R. Srianand, C. Ledoux and S. López, (2011). Astronomy & Astrophysics, 526, L7

Semua bukti ini saling mendukung, mengajari kita bahwa Alam Semesta berkembang, dan itulah penyebab resesi pergeseran merah, tidak ada penjelasan lainnya. Bukan pergerakan; bukan cahaya lelah; dan bukan akibat ledakan. Ruang angkasa itu sendiri berkembang, dan bagian dari Alam Semesta yang dapat kita lihat dan akses semakin besar dan semakin besar sepanjang waktu. Meskipun hanya 13,8 miliar tahun sejak Big Bang terjadi, cahaya paling jauh yang sampai di mata kita, saat ini terletak 46 miliar tahun cahaya jauhnya dari kita.

Alam semesta teramati bisa mencapai 46 miliar tahun cahaya ke segala arah dari sudut pandang kita, tapi pastinya ada Alam Semesta yang tidak teramati, bahkan yang mungkin tak terbatas.
MICCEL dan Andrew Z. Colvin, catatan tambahan oleh E. Siegel

Apa yang ada di balik itu? Kita hampir yakin bahwa ada lebih banyak “Alam Semesta” di luar sana, tapi cahaya tidak memiliki cukup waktu untuk melakukan perjalanan ke mata kita. Alam Semesta yang tidak teramati, mungkin terbatas atau tak terbatas, kita sama sekali tidak tahu. Tetapi, meskipun terbatas, Alam Semesta tetap dapat terus berkembang! Seiring berkembangnya Alam Semesta, Anda dapat mengalikan ukurannya dengan “faktor pertumbuhan”, jadi jika Alam Semesta dimulai dari yang terbatas, maka akan tetap terbatas (tapi terus menjadi lebih besar), dan jika dimulai dari tanpa batas, Alam Semesta tetap tidak terbatas. Dan jika keingintahuan membawa Anda lebih jauh lagi, Anda mungkin akan senang mempelajari seperti apa Alam Semesta berkembang. Kita memastikan bahwa Alam Semesta berubah, berkembang, dan membentang seiring berjalannya waktu, karena efeknya konsisten dan tak terbantahkan. Tapi seperti apa Alam Semesta di luar yang bisa kita amati saat ini? Kita masih berusaha untuk mencari tahu. Seperti biasa, akan ada lebih banyak sains untuk dikerjakan!

Ditulis oleh: Ethan Siegel, kontributor www.forbes.com

Astrofisika dan penulis Ethan Siegel adalah pendiri dan penulis utama Starts With A Bang! Buku-bukunya, Treknology dan Beyond The Galaxy, tersedia dimanapun buku-buku dijual.

Sumber: Ask Ethan: How Do We Know Space Is Expanding?

#terimakasihgoogle

Share this post