USIA ALAM SEMESTA 13,82 MILIYAR TAHUN


Usia Alam Semesta 13,82 Milyar Tahun

Alam semesta ternyata  sedikit lebih tua dari yang kita duga. Bukan hanya itu, ternyata bahan bahan penyusunnya sedikit berbeda juga. Dan bukan hanya itu, cara bahan-bahan tersebut bercampur juga tidak persis seperti yang kita harapkan. Dan sekali lagi bukan hanya itu, ada petunjuk yang ‘membisikkan’ sesuatu yang jauh lebih besar juga terjadi.

Jadi apa yang terjadi?

Planck

Misi pesawat ruang angkasa Planck dari Badan Antariksa Eropa adalah untuk mengetahui apa yang terjadi. Planck telah memindai seluruh langit, berulang-ulang, mengintip pada gelombang radio dan gelombang mikro yang tersebar di alam semesta. Beberapa dari cahaya ini berasal dari bintang, beberapa dari gumpalan debu dingin, beberapa dari ledakan bintang dan galaksi. Namun sebagian datang dari jauh … jauh dan lebih jauh. Miliaran tahun cahaya, dan bahkan pada kenyataannya, berasal dari tepi alam semesta yang teramati.

Cahaya ini pertama kali dipancarkan ketika alam semesta masih sangat muda, sekitar 380.000 tahun usianya. Saat itu cahaya ini sangat terang menyilaukan, tetapi setelah menempuh perjalanan waktu yang sangat sangat panjang, saat ini cahaya tersebut telah redup dan memerah. Melawan perluasan alam semesta itu sendiri, panjang gelombang cahaya tersebut telah sangat terulur hingga sampai ke kita dalam bentuk gelombang mikro. Planck mengumpulkan cahaya ini selama lebih dari 15 bulan, dengan menggunakan instrumen yang jauh lebih sensitif daripada sebelumnya.

Radiasi Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik nya Planck

Cahaya dari alam semesta awal menunjukkan itu tidak mulus. Jika kita perbesar kontrasnya, kita bisa melihat bintik-bintik yang sedikit lebih terang dan sedikit lebih redup. Ini sesuai dengan perubahan suhu alam semesta pada skala 1 bagian dalam 100.000. Itu sangat kecil, namun memiliki implikasi yang mendalam. Kita mungkin berpikir bahwa fluktuasi-fluktuasi ini adalah sesuatu yang telah ‘tertulis’ atau yang dicantumkan pada alam semesta ketika alam semesta baru berusia seper triliun triliun detik, dan mereka tumbuh dengan mengembangnya alam semesta. Mereka juga adalah benih-benih dari kluster galaksi dan galaksi yang kita lihat sekarang.

Apa yang dimulai sebagai fluktuasi kuantum ketika alam semesta lebih kecil dari proton sekarang telah berkembang menjadi struktur terbesar di alam semesta, ratusan juta tahun cahaya besarnya. Biarkan hal ini mengendap di otak Anda sejenak.

Dan fluktuasi-fluktuasi ini adalah kunci untuk pengamatan Planck. Dengan melihat perubahan-perubahan kecil dalam cahaya, kita dapat mengetahui banyak tentang alam semesta. Para ilmuwan menghabiskan waktu bertahun-tahun untuk mendapatkan data Planck, dan kemudian mereka menganalisanya. Dan apa yang mereka temukan adalah menakjubkan.

  1. Alam Semesta berusia 13820000000 tahun.
  2. Alam Semesta mengembang sedikit lebih lambat dari yang kita harapkan.
  3. Alam Semesta terdiri dari 4,9% materi normal, 26,8% materi gelap, dan 68,3% energi gelap.
  4. Alam Semesta sedikit ‘tidak simetris’ (lopsided). Meskipun hanya sedikit, tapi yang sedikit itu memiliki implikasi yang mendalam.

Apa artinya semua ini? Mari kita lihat, satu per satu, dibawah ini.

Alam Semesta Berusia 13820000000 Tahun
Usia alam semesta adalah sedikit lebih tua dari yang kami harapkan. Beberapa tahun yang lalu, pesawat ruang angkasa WMAP mengamati alam semesta seperti yang Planck lakukan, dan mendapatkan estimasi terbaik untuk usia kosmik adalah: 13.73 +/- 0.12 miliar tahun.

Planck telah menemukan bahwa alam semesta berusia hampir 100 juta tahun lebih tua dari yang didapatkan WMAP, yaitu: 13820000000 tahun.

Secara sekilas Anda mungkin berpikir ini adalah angka yang benar-benar berbeda. Tapi lihatlah lagi. Ketidakpastian di usia WMAP adalah 120 juta tahun. Itu berarti perkiraan terbaik adalah 13730000000 tahun, tetapi dengan mudah bisa menjadi 13,85 atau 13,61. Angka berapapun dalam kisaran itu pada dasarnya tak terbedakan dalam data WMAP, dan 13.73 hanyalah nilai tengah dari kisaran tersebut.

Dan angka 13820000000 juga masuk dalam kisaran. Meskipun berada diujung yang tinggi, tapi ini bukan masalah besar. Ini benar-benar konsisten dengan perkiraan WMAP, tetapi pengukuran Planck dianggap lebih akurat, dan akan menjadi tolok ukur baru bagi para astronom.

Alam Semesta Mengembang Sedikit Lebih Lambat dari yang Diharapkan
Alam Semesta kita terus mengembang, dan telah mengembang sejak saat dia dilahirkan. Kita dapat mengukur laju pengembangan dengan berbagai cara, misalnya, melihat ledakan bintang jauh. Kita dapat mengukur seberapa cepat mereka bergerak menjauhi kita, tersapu bersama dengan perluasan ruang, dengan melihat seberapa banyak cahaya mereka bergeser ke spektrum merah. Kita juga bisa mengukur jarak mereka, dengan menggunakan berbagai metode, termasuk seberapa cerah mereka terlihat, dan dengan mengetahui kecepatan dan jarak mereka, kita dapat menghitung seberapa cepat alam semesta mengembang.

Semakin jauh Anda berada, semakin cepat Semesta mengembang, dan Planck menemukan bahwa alam semesta semakin besar pada laju 67,3 kilometer per detik per megaparsec. Megaparsec adalah unit dari jarak yang sama dengan 3,26 juta tahun cahaya (angka yang nyaman untuk para astronom). Itu berarti bahwa jika Anda melihat sebuah galaksi yang jauhnya satu megaparsec, maka galaksi tersebut akan tampak menjauh dari Anda dengan laju 67,3 km/detik. Galaksi yang jauhnya dua megaparsecs akan menjauh dengan laju dua kali kecepatan itu, yaitu 134,6 km/detik, dan seterusnya.

Ini disebut konstanta Hubble. Berbagai metode telah digunakan untuk mengukur besarnya konstanta ini selama satu abad terakhir ini, dan beberapa yang terbaik menemukan bahwa besarnya sekitar 74,2 km/s/ Mpc. Pengukuran Planck lebih kecil dari itu, sehingga alam semesta tampaknya mengembang sedikit lebih lambat dari yang kita duga, itulah sebabnya mengapa usia alam semesta juga sedikit lebih tinggi daripada yang pernah diukur sebelumnya.

Karena dua angka ini cukup berbeda, hal ini dapat berarti bahwa konstanta Hubble telah berubah dari waktu ke waktu, meskipun ini terlalu awal untuk menyimpulkannya. AMJG menuliskannya di sini hanya sebagai perkembangan yang menarik. Konstanta Hubble ini sangat sulit untuk diukur, dan AMJG membayangkan para astronom akan berdebat tentang hal ini untuk beberapa waktu yang akan datang.

Alam Semesta Terdiri dari  4,9% Materi Normal, 26,8% Materi Gelap, 68,3% Energi Gelap
Peta Planck yang menunjukkan lokasi seluruh materi di alam semesta kita. Strip di tengah adalah karena cahaya terang dari galaksi kita yang berinterferens dengan latar belakang yang lebih redup

 

 

Fluktuasi- fluktuasi cahaya dari alam semesta awal serta bagaimana mereka didistribusikan dapat digunakan untuk mencari tahu dari apa alam semesta terbuat. Bahan-bahan dan jumlah unsur-unsur penyusun alam semesta adalah:

4,9%   Materi Normal
26,8% Materi Gelap
68,3% Energi Gelap

Materi normal adalah apa yang kita sebut proton, neutron, elektron dll, yang pada dasarnya semua yang dapat kita lihat. Bintang, kacang mete, serat rambut, dan buku-buku, semuanya terbuat dari materi normal. Begitu juga dengan Anda.

Materi gelap adalah zat yang kita tahu ada, tapi itu tak terlihat. Kita melihat efeknya melalui gravitasi, yang mengatur bagaimana galaksi berputar dan kelompok galaksi berperilaku. Di alam semesta, materi gelap lebih dari lima kali lebih banyak dari materi normal.

Energi gelap baru ditemukan pada tahun 1998. Enegi ini sangat misterius, namun bertindak seperti tekanan, meningkatkan laju ekspansi alam semesta. Kita baru tahu sedikit tentang energi ini selain fakta bahwa energi gelap ini ada, dan energi gelap adalah komponen terbesar penyusun alam semesta kita, lebih besar dari materi normal dan gelap digabungkan.

Perkiraan terbaik untuk angka-angka penyusun alam semesta sebelum Planck sedikit berbeda, yaitu:
4,6%   Materi Normal
24%    Materi Gelap
71,4% Energi Gelap

Ini berarti: jumlah energi gelap lebih sedikit dari yang kita duga, sehingga alam semesta memiliki sedikit kurang hal-hal aneh seperti energi gelap, jika itu membuat Anda merasa lebih baik. Tapi masih ada cukup banyak energi gelap!

Kabar baiknya adalah bahwa dengan memiliki angka-angka yang lebih akurat, para astronom berarti dapat menyempurnakan model mereka sedikit lebih baik, dan pemahaman kita tentang alam semesta juga akan sedikit lebih baik. Model yang berbeda tentang bagaimana alam semesta berperilaku memprediksi rasio yang berbeda untuk bahan-bahan penyusun alam semesta ini, sehingga dengan mendapatkan angka-angkan yang lebih akurat berarti kita dapat melihat model mana yang bekerja lebih baik. Kita telah sedang dan akan terus belajar!

Alam Semesta Sedikit Tidak Simetris
(Hanya sedikit, namun memiliki implikasi yang mendalam)
Peta ini menunjukkan peta semua-langit nya Planck dari latar belakang gelombang mikro kosmik, sedangkan peta bawah menunjukkan skala terbesar fitur peta. Salah satu anomali diamati oleh Planck, dan dan telah diisyaratkan sebelumnya oleh misi sebelumnya, yaitu asimetris dalam fluktuasi suhu cahaya kuno di dua bagian dari langit kita. Variasi suhu yang diwakili oleh warna yang berbeda, dengan warna merah yang hangat dan biru yang dingin. Luasnya variasi lebih besar di belahan sebelah kanan daripada yang di sebelah kiri. Ini bertentangan dengan model sederhana diterima dari alam semesta kita, yang menyatakan bahwa langit adalah sama di semua arah.

Dari semua hasil yang diumumkan sejauh ini, yang ini mungkin adalah yang paling provokatif. Kita berharap alam semesta akan cukup halus (smooth) dalam skala besar. Fluktuasi-fluktuasi awal haruslah acak, jadi jika Anda melihat cahaya kuno ini, polanya harus cukup acak.

Dan memang demikian! Distribusi fluktuasi-fluktuasinya memang cukup acak. Mungkin di mata anda akan terlihat bahwa cahaya kuno ini memiliki pola, namun otak kita akan sengsara jika melihat sesuatu yang benar-benar acak, karena kita selalu cenderung memaksakan adanya keteraturan padanya. Anda harus menggunakan komputer, matematika, dan statistik untuk mengukur distribusinya dan untuk menguji keacakan nya, dan Alam Semesta lulus dari ujian itu tes.

Meskipun distribusi fluktuasinya acak, tetapi amplitudo fluktuasi tidak. Amplitudo disini adalah seberapa cerah mereka, seperti tinggi gelombang. Sulit untuk melihat dengan mata, tetapi dalam peta besar yang dibuat oleh Planck, fluktuasi terlihat sedikit lebih terang di satu sisi, dan sedikit lebih gelap di sisi lain. Ini adalah efek yang sangat kecil, tetapi terlihat nyata. Hal ini juga terlihat dalam data WMAP sebelumnya dan saat ini dikonfirmasi oleh Planck. Sebuah model yang sederhana dari alam semesta mengatakan bahwa hal ini seharusnya tidak terjadi.


Alam semesta asimetri (lopsided) pada skala yang luas! Apa artinya ini?

Saat ini, kita tidak tahu, meskipun ada banyak ide-ide yang berusaha menjelaskan mengapa hal ini terjadi, jauh lebih banyak daripada data yang kita memiliki untuk mengujinya. Bisa saja ini berarti energi gelap berubah dari waktu ke waktu, misalnya. Gagasan lain, dan salah satu yang sangat menarik, adalah bahwa kita melihat beberapa pola yang dicantumkan (imprinted) pada alam semesta kita sebelum Big Bang. Ya, kedengarannya gila, tapi ide ini tidak benar-benar gila. Kosmolog terkenal Sean Carroll memiliki beberapa detail tentang ini.

Kita mungkin akan melihat sesuatu yang begitu besar diluar batas skala yang bisa kita lihat. Ini seperti memiliki sebuah rumah besar yang dibangun sedikit miring di lereng bukit. Dengan berdiri didalam satu ruangan, Anda mungkin tidak menyadari kemiringannya, tetapi dengan mengukur elevasi di sebuah kamar di salah satu sisi rumah versus salah satu kamar di sisi lain mungkin akan menunjukkan perbedaan tersebut. Dan itu hanya akan memberi Anda rasa, seberapa besar bukit dimana rumah itu dibangun

Jika kita lihat pada skala kosmik, alam semesta itu sendiri tampak sedikit lopsided, dan kita baru mendapatkan petunjuk itu ketika kita mengukur seluruh alam semesta.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s