Bagaimana Cara Kita Mengetahui Alam Semesta Meluas? (Bagian 2)

Kelanjutan dari artikel: Bagaimana Cara Kita Mengetahui Alam Semesta Meluas?

Analogi balon dan koin untuk menjelaskan ekspansi alam semesta. Struktur individu (koin) tidak meluas, namun ruang di antara merekalah yang meluas.
E. Siegel/Beyond The Galaxy

Bahkan saat itu, perbaikan teori yang diajukan Einstein tidak cukup bagus. Konstanta kosmologis yang ia gagas menyebabkan alam semesta yang lebih tidak stabil, beberapa wilayah kosmik yang materinya sangat padat akan runtuh, sementara wilayah kosmik yang kurang padat akan berkurang karena ekspansi ruang. Alam semesta dalam Relativitas Umum justru tidak statis selama penuh dengan materi. Ketika menatap kosmos, kita menemukan jagad raya tampak homogen dan isotropik. Dua sifat ini sangat penting, karena mereka menyediakan informasi krusial:

• Homogen, berarti kosmos seragam di seluruh ruang.
• Isotropik, berarti kosmos sama di segala arah.

Apabila kedua sifat kosmos dikombinasikan, maka materi/energi terdistribusi secara merata ke seluruh alam semesta. Kemudian jika dikombinasikan dengan fakta resesi galaksi, maka hanya akan meninggalkan sedikit alternatif untuk menjawab pertanyaan bagaimana cara kita mengetahui alam semesta meluas?

Alam semesta tidak statis jika mematuhi hukum relativitas dan dipenuhi oleh materi dan/atau radiasi yang homogen dan isotropik. Alam semesta harus meluas atau menyusut, tergantung materi yang ada dii dalamnya.
E. Siegel/Beyond the Galaxy

Sementara fenomena ini dapat terjadi karena sejumlah faktor, termasuk:

• Cahaya dari galaksi-galaksi jauh mulai “lelah” dan kehilangan energi saat menempuh perjalanan melintasi kosmos,
• Pergerakan cepat, yaitu galaksi-galaksi bergerak menjauh lebih cepat dari waktu ke waktu,
• Ledakan awal yang mendorong beberapa galaksi menjauh dari kita hingga saat ini,
• Atau ruang itu sendiri meluas,

Hanya faktor terakhir yang telah divalidasi oleh serangkaian data 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 skala jarak di alam semesta yang meluas. Secara definitif, hanya prediksi Relativitas Umum yang sesuai dengan apa yang telah kita amati.
Wikimedia Commons user Redshiftimprove

Pada awal tahun 1930-an, konsep ekspansi alam semesta diterima dengan sangat cepat dan tidak dapat diragukan lagi. Fakta bahwa pergeseran merah dari sebuah objek sebanding dengan jarak dan laju ekspansi kosmos, tidak peduli seberapa jauh jarak objek, membantu mengkonfirmasinya.

Tapi, ada lebih banyak lagi bukti. Jika alam semesta benar-benar meluas, ada beberapa fenomena yang dapat amati. Saat menatap jauh ke masa lalu, kita akan menemukan materi yang semakin padat di alam semesta awal. Kita akan melihat galaksi cenderung mengelompok dalam jarak yang lebih dekat daripada saat ini. Kita akan melihat spektrum cahaya dari objek gelap akan tetap gelap dan tidak mengalami pergeseran energi. Kita juga akan menemukan radiasi Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik yang saat itu suhunya lebih tinggi daripada suhu 2,7 K saat ini.

Studi yang digelar pada tahun 2011 (poin merah) telah memberikan bukti terbaik bahwa suhu latar belakang gelombang mikro kosmik lebih tinggi di masa lalu. Sifat spektral dan suhu dari cahaya jauh menegaskan bahwa kita hidup di alam semesta yang terus meluas.
P. Noterdaeme, P. Petitjean, R. Srianand, C. Ledoux and S. López, (2011). Astronomy & Astrophysics, 526, L7

Semua bukti saling mendukung dan mengungkap ekspansi alam semesta, yang bertanggung jawab atas resesi pergeseran merah. Tidak ada penjelasan lain!. Bukan pergerakan cepat; bukan cahaya lelah; dan bukan akibat ledakan. Ruang terus meluas, oleh karena itu volume alam semesta semakin membesar. Meskipun hanya 13,8 miliar tahun waktu berlalu sejak Big Bang, cahaya paling jauh terletak 46 miliar tahun cahaya dari kita.

Volume alam semesta teramati sekitar 46 miliar tahun cahaya ke segala arah dari sudut pandang kita. Tapi tentunya ada alam semesta tak teramati, bahkan alam semesta yang tak terhingga.
MICCEL dan Andrew Z. Colvin, catatan tambahan oleh E. Siegel

Apa yang ada di balik alam semesta teramati? Kita hampir yakin ada lebih banyak ruang di luar sana, tapi cahaya tidak memiliki cukup waktu untuk menempuh perjalanan ke mata kita. Alam semesta tak teramati, mungkin terbatas atau tak terhingga, kita sama sekali tidak tahu. Tetapi meskipun terbatas, alam semesta dapat terus meluas! Seiring ekspansi alam semesta, kita dapat mengalikan volumenya dengan faktor perluasan. Jadi, jika alam semesta memulai riwayatnya dari sesuatu yang terbatas, maka ada batasan untuk volume alam semesta. Jika dimulai dari tanpa batas, maka volume alam semesta tak terhingga. Para ilmuwan telah mengkonfirmasi ekspansi alam semesta yang terus meluas seiring waktu karena efeknya konstan dan tak terbantahkan. Lantas, seperti apa di luar alam semesta teramati? Kita masih berusaha untuk mengungkapnya. Seperti biasa, akan ada lebih banyak sains untuk dikerjakan!

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

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

#terimakasihgoogle