Bagaimanapun Juga, Big Bang Bukanlah Permulaan

Alam semesta kita yang terus meluas dan semakin mendingin saat ini, tentunya dulu lebih panas dan lebih rapat. Big Bang telah dianggap sebagai singularitas dari keadaan awal kosmos yang panas dan padat. Tapi saat ini kita telah memperoleh pemahaman yang lebih baik daripada sebelumnya.
NASA/GSFC

Alam semesta dimulai dengan sebuah ledakan! Paling tidak, itulah yang kerap kita dengar. Kosmos dan segala sesuatu di dalamnya eksis setelah Big Bang. Ruang, waktu, materi dan energi bermula dari sebuah titik tunggal (singularitas), kemudian meluas dan mendingin. Dalam waktu miliaran tahun jagad raya mulai dihuni oleh atom, bintang, galaksi dan gugus galaksi yang membentuk alam semesta teramati seperti yang kita kenal. Inilah gambaran menarik yang menjelaskan semua yang kita amati, mulai dari struktur berskala besar yang terdiri dari dua triliun galaksi hingga cahaya sisa radiasi Big Bang yang menyebar ke seluruh eksistensi. Sayangnya, gambaran ini salah dan para ilmuwan telah mengetahuinya selama hampir 40 tahun.

Diungkap pertama kali oleh Vesto Slipher, semakin jauh jarak sebuah galaksi, maka semakin cepat ia menjauhi kita. Selama bertahun-tahun, penjelasan tentang fenomena ini hanya dapat dilakukan oleh observasi Hubble yang memungkinkan kita untuk mengumpulkan semua bagian menjadi satu, yaitu ekspansi kosmos.
Vesto Slipher, (1917): Proc. Amer Phil. Soc., 56, 403

Gagasan tentang Big Bang pertama kali muncul pada tahun 1920-an dan 1930-an. Ketika melihat galaksi jauh, kita menemukan sesuatu yang aneh. Semakin jauh jarak galaksi dari kita, maka semakin cepat pula ia menjauhi kita. Menurut prediksi Relativitas Umum Einstein, alam semesta statis tidak akan stabil secara gravitasi. Observasi terhadap fenomena ini mengungkap bahwa ukuran alam semesta terus meluas, dan jika segala sesuatunya terpisah semakin jauh, berarti dulu jarak mereka lebih dekat.

Semakin jauh kita menatap, maka semakin jauh kita kembali ke masal lalu. Dan semakin jauh kita menatap, kosmos semakin panas, semakin padat dan belum terlalu berevolusi.
NASA/STScI/A. Felid

Ekspansi alam semesta tak sekadar berarti segala sesuatunya semakin menjauh seiring waktu, namun cahaya juga diregangkan saat merambat melalui kosmos. Karena panjang gelombang menentukan energi (lebih pendek berarti lebih energik), berarti kosmos mendingin seiring waktu, karena itu dulu lebih panas. Suhu alam semesta awal begitu panas, sehingga atom netral tidak bisa terbentuk. Jika gambaran ini benar, kita seharusnya melihat cahaya sisa radiasi ini di segala arah, yang telah mendingin hingga beberapa derajat di atas nol mutlak. Penemuan latar belakang gelombang mikro kosmik pada tahun 1964 oleh Arno Penzias dan Bob Wilson adalah konfirmasi menakjubkan dari Big Bang.

Menurut observasi Penzias dan Wilson, bidang galaksi memancarkan beberapa sumber radiasi astrofisika (pusat), namun di bagian atas dan bawah, yang tersisa hanyalah latar belakang radiasi yang seragam.
Tim Sains NASA/WMAP

Oleh karena itu sangat menarik untuk terus melakukan ekstrapolasi mundur ke masa lalu, saat kosmos lebih panas dan lebih padat. Jika terus kembali ke masa lalu, maka kita akan menemukan:

• Suatu masa ketika pasangan materi dan antimateri dapat terbentuk secara spontan, karena alam semesta sangat energik sehingga pasangan partikel/antipartikel dapat terbentuk secara spontan.
• Suatu masa ketika proton dan neutron secara individu terpecah menjadi plasma quark-gluon, karena suhu dan kerapatannya sangat tinggi sehingga alam semesta menjadi lebih padat daripada interior nukleus atom.
• Dan akhirnya, suatu masa ketika kerapatan dan suhu naik ke nilai tak terhingga, karena semua materi dan energi di alam semesta terkandung hanya dalam satu titik: singularitas.

Singularitas inilah yang mewakili dipatahkannya hukum fisika, juga dipahami sebagai yang mewakili asal usul ruang dan waktu. Inilah konsep utama Big Bang.

Jika kita melakukan ekstrapolasi jauh ke masa lalu, kita sampai ke keadaan kosmos yang lebih panas dan lebih padat. Apakah hal ini berujung ke singularitas yang mematahkan hukum fisika itu sendiri?
NASA/CXC/M Weiss

Tentu saja, semuanya kecuali yang terakhir (singularitas) telah dikonfirmasi sebagai sebuah kebenaran! Kita telah berhasil menciptakan plasma quark-gluon di laboratorium, kita telah menciptakan pasangan materi-antimateri, kita telah melakukan perhitungan elemen yang membentuk cahaya, dan membuat pengukuran tentang elemen apa saja yang melimpah selama tahap awal alam semesta, dan menemukan bahwa mereka sesuai dengan prediksi Big Bang. Lebih jauh lagi, kita telah mengukur fluktuasi latar belakang gelombang mikro kosmik dan melihat bagaimana struktur yang terikat oleh gaya gravitasi seperti bintang dan galaksi terbentuk dan tumbuh. Ke mana pun kita melihat, kita menemukan kesepakatan yang luar biasa antara teori dan observasi. Big Bang terlihat layaknya seorang pemenang.

Kelanjutan artikel: Bagaimanapun Juga Big Bang Bukanlah Permulaan (Bagian 2)