Apakah Ada yang Selamat? Inilah 4 Skenario Akhir Jagad Raya Menurut Sains

Sains telah menguraikan empat cara bagaimana alam semesta akan berakhir, mereka disebut Big Freeze, Big Crunch, Big Change dan Big Rip.

Jangan panik, meskipun Bumi telah lama hancur. Dalam jangka waktu tidak terlalu lama, menurut skala waktu astronomi, sekitar 6 miliar tahun lagi mungkin Matahari akan menelan planet kita.

Tetapi Bumi hanyalah salah satu planet anggota tata surya dan Matahari hanyalah satu dari ratusan miliar bintang di galaksi Bima Sakti dan ada ratusan miliar galaksi di alam semesta teramati. Lalu, bagaimana alam semesta akan berakhir?

Sains tidak bisa menentukan secara pasti takdir pamungkas kosmos, bahkan tidak terlalu yakin apakah prosesnya akan berlangsung secara tiba-tiba atau perlahan. Pemahaman terbaik saat ini mengindikasikan beberapa pilihan skenario kiamat jagad raya, sekaligus menawarkan beberapa petunjuk agar kita tetap bertahan hidup.

Alam semesta terus meluas sejak awal.
(Kredit: Chris Butler/SPL)

Petunjuk pertama tentang akhir alam semesta berasal dari sains termodinamika atau studi tentang panas. Termodinamika layaknya “pengkhotbah fisika jalanan bermata liar” yang membawa plakat kardus bertuliskan peringatan sederhana: “KEMATIAN PANAS SEGERA DATANG”.

Terlepas dari namanya, heat death bukanlah neraka yang berapi-api, justru sebaliknya adalah kematian yang disebabkan oleh perbedaan panas.

Fenomena yang mungkin tidak terlalu menakutkan, tetapi heath death jauh lebih buruk ketimbang dibakar sampai habis. Itu karena hampir segala sesuatu di kehidupan sehari-hari kita memerlukan semacam perbedaan suhu, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Misalnya, mobil kita dapat berjalan karena di dalam mesin lebih panas daripada di luar mesin. Komputer kita menggunakan listrik dari pembangkit listrik lokal, yang mungkin beroperasi dengan memanaskan air untuk menyalakan turbin. Dan kita bisa memasak makanan berkat perbedaan signifikan suhu.

Alam semesta akan berakhir dalam satu dari empat cara.
(Kredit: Carlos Clarivan/SPL)

Namun, begitu kosmos mencapai heath death, suhu segala sesuatu akan sama di seluruh alam semesta.

Setiap bintang akan mati, hampir semua materi akan meluruh dan hanya menyisakan sup partikel dan radiasi yang tersebar di mana-mana. Bahkan energi dari sup partikel itu akan lenyap seiring waktu oleh ekspansi kosmos, meninggalkan segalanya pada suhu hampir di atas nol mutlak.

Dalam skenario “Big Freeze” ini, kosmos akan berakhir dalam kesunyian yang dingin.

Setelah pengembangan sains termodinamika pada awal tahun 1800-an, heath death dianggap sebagai satu-satunya skenario terbaik takdir pamungkas kosmos. Tetapi 100 tahun yang lalu, teori relativitas umum yang dicetuskan Albert Einstein menyatakan takdir alam semesta berlangsung lebih dramatis.

Galaksi Messier 74 yang menjauhi kita.
(Kredit: Chris Butler/SPL)

Relativitas umum menyatakan materi dan energi melengkungkan jalinan ruang dan waktu. Hubungan antara ruang-waktu dan energi-materi --layaknya aktor di atas panggung-- meluas ke seluruh alam semesta. Menurut Einstein, seluruh materi di alam semesta akan menentukan takdir pamungkas alam semesta itu sendiri.

Teori relativitas umum memprediksi kosmos harus mengembang atau menyusut. Alam semesta tidak boleh statis. Einstein menyadarinya pada tahun 1917, namun enggan mempercayainya sehingga dia memalsukan teorinya sendiri.

Kemudian pada tahun 1929, astronom Amerika Serikat Edwin Hubble menemukan bukti kuat ekspansi kosmos. Einstein kemudian berubah pikiran dan menyebut konsep alam semesta statis yang ia gagas sebagai “kesalahan terbesar” dalam karirnya.

Jika terus meluas, ukuran alam semesta tentunya lebih kecil di masa lalu. Pemahaman ini mengarah ke teori Big Bang, konsep permulaan kosmos sebagai sesuatu yang sangat kecil dan mengembang dengan sangat cepat. Bahkan kita masih dapat melihat “sisa cahaya” dari Big Bang hari ini dalam wujud radiasi latar gelombang mikro kosmik, yaitu sebuah aliran konstan gelombang radio yang berasal dari seluruh penjuru langit.

Latar belakang gelombang mikro kosmik.
(Kredit: ESA Planck Collaboration/SPL)

Takdir pamungkas kosmos kemudian bergantung pada pertanyaan yang sangat sederhana berikut: apakah alam semesta akan terus meluas dan seberapa cepat?

Untuk alam semesta yang mengandung “benda-benda” normal seperti materi dan cahaya, jawaban untuk pertanyaan ini sangat tergantung pada ambang batas kerapatan “benda-benda” normal itu sendiri. Jika lebih banyak, gaya gravitasi mereka akan lebih kuat dan akan memperlambat ekspansi.

Selama tidak melampaui ambang batas, alam semesta akan terus meluas untuk selamanya dan pada akhirnya mengalami heath death atau membeku (Big Freeze).

Tetapi jika melampaui ambang batas, ekspansi kosmos akan melambat dan akhirnya berhenti. Kemudian alam semesta mulai menyusut. Ukuran alam semesta akan terus menyusut, menjadi lebih kecil, semakin panas dan semakin padat dan mengarah ke kebalikan Big Bang, sebuah teori yang disebut Big Crunch.

Dalam Big Crunch, alam semesta akan runtuh dengan sendirinya.
(Kredit: Mark Garlick/SPL)

Untuk sebagian besar astrofisikawan abad ke-20, mereka tidak pernah menyepakati akhir alam semesta, apakah akan membeku atau memanas? Big Freeze atau Big Crunch? Es atau api?

Mereka kemudian melakukan sensus kosmik, menghitung berapa banyak “benda” di alam semesta. Ternyata perhitungan mengarah ke mendekati ambang batas dan meninggalkan ketidakpastian.

Semua berubah pada akhir abad ke-20. Pada tahun 1998, persaingan antara dua tim astrofisikawan menghasilkan fakta yang begitu mencengangkan, akselerasi laju ekspansi alam semesta.

Materi dan energi normal tidak dapat membuat alam semesta berperilaku seperti ini. Inilah bukti pertama dari jenis energi fundamental baru yang dijuluki “energi gelap”, yang tidak berperilaku seperti “benda-benda” lain di alam semesta.

Energi gelap terus mendorong kosmos. Kita masih belum memahaminya, tetapi sekitar 70% komposisi alam semesta disusun oleh energi gelap, dan jumlahnya terus bertambah setiap hari.

Big Crunch akan membakar alam semesta.
(Kredit: Mehau Kulyk/SPL)

Eksistensi energi gelap membuat “benda” di alam semesta tidak berarti lagi. Malah sebaliknya, justru energi gelap yang mengendalikan kosmos, mempercepat ekspansi alam semesta untuk selamanya. Peluang Big Crunch semakin menipis.

Tetapi tidak sama sekali menutup peluang Big Freeze. Masih ada kemungkinan lain.

Salah satunya bukan berasal dari studi kosmos, namun dalam ranah partikel subatomik. Mungkin terdengar aneh seperti sesuatu dari fiksi ilmiah, tapi seperti itulah takdir alam semesta.

Air kadang-kadang dapat tetap cair di bawah titik beku.
(Kredit: Tomas Sobek, CC oleh 2.0)

Dalam novel fiksi ilmiah klasik karya Kurt Vonnegut berjudul Cat's Cradle, ice-nine adalah wujud baru es air dengan sifat yang luar biasa, membeku pada suhu 46 derajat Celsius, bukan pada 0 derajat Celsius. Ketika kristal ice-nine dijatuhkan ke dalam segelas air, air di dalam gelas segera membentuk pola kristal karena energinya lebih rendah daripada air cair.

Kristal-kristal baru ice-nine mempengaruhi air di sekelilingnya dan dalam sekejap memicu reaksi berantai yang mengubah semua air dalam gelas, bahkan semua lautan di Bumi menjadi ice-nine padat.

Fenomena serupa dapat terjadi di dunia nyata dengan es normal dan air normal. Jika kita memasukkan air murni ke dalam gelas yang sangat bersih dan mendinginkannya di bawah 0 derajat Celsius, air akan menjadi sangat dingin, tetapi tetap cair di bawah titik beku alami. Karena tidak ada kotoran di dalam air murni dan tidak ada bercak kasar pada gelas, es tidak bisa terbentuk. Tetapi jika kita menjatuhkan kristal es ke dalam gelas, air akan membeku dengan cepat, seperti ice-nine.

Ice-nine dan air super dingin mungkin terlihat tidak relevan dengan nasib alam semesta. Tetapi sesuatu yang mirip, barangkali dapat terjadi pada ruang itu sendiri.

Ruang hampa bisa mendadak turun ke tingkat energi yang lebih rendah.
(Kredit: Richard Kail / SPL)

Fisika kuantum menyatakan bahkan di ruang hampa sekalipun, tetap ada energi dalam jumlah yang kecil. Tetapi, mungkin juga ada semacam kehampaan lain, yang menyimpan lebih sedikit energi.

Jika benar, maka seluruh kosmos layaknya segelas air super dingin, yang akan berlangsung sampai “gelembung” ruang vakum energi rendah muncul.

Untungnya, tidak ada satu pun gelembung yang pernah ditemukan. Tetapi fisika kuantum juga menyatakan apabila ruang vakum energi rendah eksis, gelembung kehampaan pastinya melesat ke suatu tempat di alam semesta.

Ketika terjadi, seperti ice-nine, kehampaan baru akan “mengubah” kehampaan lama di sekitarnya. Gelembung akan mengembang hampir secepat cahaya, jadi kita tidak akan pernah menemukannya.

Bahkan ruang hampa sekalipun mengandung energi.
(Kredit: Equinox Graphics/SPL)

Di dalam gelembung, segala sesuatunya akan sangat berbeda dan tidak terlalu ramah.

Sifat partikel fundamental seperti elektron dan quark bisa sangat berbeda dan secara radikal menulis ulang aturan kimia, bahkan mencegah atom terbentuk.

Manusia, planet dan bintang akan dihancurkan dalam Big Change ini. Dalam sebuah makalah ilmiah yang ditulis pada tahun 1980 oleh dua orang fisikawan Sidney Coleman dan Frank de Luccia, Big Change disebut sebagai “the ultimate ecological catastrophe”.

Parahnya, energi gelap mungkin akan berperilaku berbeda setelah Big Change terjadi. Bukannya mendorong alam semesta untuk meluas lebih cepat, energi gelap justru menarik alam semesta untuk runtuh ke Big Crunch.

Phantom dark energy dapat menghancurkan segalanya.
(Kredit: Detlev van Ravenswaay/SPL)

Masih ada skenario keempat, dan sekali lagi energi gelap turut mengambil peran. Gagasan ini sangat spekulatif dan dianggap tidak mungkin terjadi, tetapi tetap tidak bisa dikesampingkan. Energi gelap mungkin lebih kuat daripada yang kita duga, dan bisa saja menentukan takdir alam semesta sendirian, tanpa campur tangan Big Change, Big Frezee atau Big Crunch.

Energi gelap memiliki sifat khusus. Saat alam semesta mengembang, masa jenis energi gelap tetap konstan. Berarti energi gelap semakin bertambah dari waktu ke waktu untuk mengimbangi peningkatan volume alam semesta. Aneh, tetapi tidak melanggar hukum fisika.

Namun, bisa jadi lebih aneh. Bagaimana jika masa jenis energi gelap meningkat ketika alam semesta meluas? Dengan kata lain, bagaimana jika jumlah energi gelap meningkat lebih cepat daripada ekspansi alam semesta itu sendiri?

Gagasan ini dikemukakan oleh Robert Caldwell dari Dartmouth College di Hanover, New Hampshire. Caldwell menyebutnya “phantom dark energy” yang mengarah ke takdir aneh alam semesta.

Big Rip akan dimulai dengan terkoyaknya galaksi.
(Kredit: Detlev van Ravenswaay/SPL)

Jika memang phantom dark energy benar, maka kegelapan adalah takdir alam semesta, seperti yang ditampilkan dalam film Star Wars.

Saat ini, masa jenis energi gelap sangat rendah, jauh lebih rendah daripada masa jenis materi di Bumi atau masa jenis galaksi Bima Sakti yang lebih rendah daripada masa jenis Bumi. Tetapi seiring waktu, masa jenis phantom dark energy akan meningkat dan mulai mengoyak alam semesta.

Dalam sebuah makalah ilmiah yang ditulis pada tahun 2003, Caldwell bersama para kolega menguraikan skenario yang mereka sebut “kiamat kosmik”. Setelah masa jenis phantom dark energy lebih padat daripada objek tertentu, maka objek tersebut akan tercerai-berai.

Pertama, phantom dark energy akan mengoyak galaksi Bima Sakti dan membuat bintang-bintang penyusunnya tercerai-berai. Maka tata surya tidak lagi terikat secara gravitasi, karena tarikan energi gelap lebih kuat daripada tarikan Matahari terhadap Bumi.

Akhirnya dalam beberapa menit kepanikan, Bumi akan runtuh. Kemudian setiap atom akan hancur, sepersekian detik sebelum alam semesta itu sendiri terkoyak. Caldwell menyebutnya Big Rip.

Big Rip akan memisahkan planet dan bintang.
(Kredit: Nicolle R. Fuller/SPL)

Menurut pengakuan Caldwell, Big Rip adalah teori yang “sangat aneh”, bukan hanya karena terdengar seperti kisah komik superhero terkenal.

Phantom dark energy melintas di hadapan beberapa konsep fundamental tentang alam semesta, seperti anggapan bahwa materi dan energi tidak bisa melampaui kecepatan cahaya. Jadi ada beberapa alasan rasional untuk tidak mempercayainya.

Berdasarkan observasi ekspansi kosmos dan eksperimen fisika partikel, tampaknya peluang skenario terbesar takdir utama alam semesta adalah Big Frezee, disusul Big Change lalu Big Crunch.

Tapi, semua skenario ini adalah potret suram masa depan, yaitu miliaran tahun kehampaan yang dingin. Apakah ada jalan keluar? Atau apakah kita ditakdirkan untuk menjalani kiamat kosmos?

Semua ini akan berlalu, tetapi tidak untuk waktu yang terlalu lama.
(Kredit: Allan Morton/Dennis/Milon/SPL)

Tentu saja tidak. Kita tidak memiliki alasan untuk mengkhawatirkan akhir jagat raya. Semua skenario ini akan terjadi triliunan tahun ke depan, kecuali Big Change, jadi merekah bukanlah permasalahan yang urgen.

Tak perlu mengkhawatirkan eksistensi umat manusia, karena pergeseran genetik akan membuat keturunan kita tidak bisa dikenali jauh sebelum semuanya itu terjadi. Tapi bisakah bentuk kehidupan cerdas jenis apa pun, manusia atau bukan, mampu bertahan menghadapi kiamat?

Fisikawan Freeman Dyson dari Institute for Advanced Studies di Princeton, New Jersey mempertimbangkan pertanyaan ini dalam sebuah makalah klasik yang diterbitkan pada tahun 1979. Pada saat itu, Dyson menyimpulkan bahwa kehidupan dapat memodifikasi dirinya sendiri untuk selamat dari Big Freeze, yang menurutnya kurang menantang apabila dibandingkan dengan Big Crunch.

Tetapi akhir-akhir ini, Dyson menjadi kurang optimis, berkat penemuan energi gelap.

“Jika laju ekspansi kosmos terakselerasi, maka benar-benar berita buruk,” kata Dyson. Akselerasi ekspansi akan membuat kita kehilangan kontak dengan seluruh galaksi, kecuali galaksi di Grup Lokal, yang secara dramatis membatasi jumlah energi yang tersedia. “Dalam jangka panjang situasinya agak suram.”

Situasinya masih bisa berubah. “Kita tidak tahu apakah ekspansi akan terus berlanjut karena kita belum memiliki pemahaman yang tepat bagaimana akselerasi berlangsung,” tambah Dyson. “Optimisme akan lahir jika akselerasi melambat seiring bertambah besarnya volume alam semesta.” Jika memang itu yang terjadi, “masa depan jauh lebih menjanjikan.”

Tetapi, bagaimana jika ekspansi tidak pernah melambat, atau jika kosmos justru mengarah ke Big Change? Beberapa fisikawan telah mengusulkan solusi pada ranah “sains-gila”. Untuk menghindari akhir jagat raya, kita harus membangun jagat raya kita sendiri di laboratorium, dan melompat masuk ke dalamnya.

Tepat setelah dilahirkan, alam semesta segera mengembang pesat.
(Kredit: David Parker/SPL)

Seorang fisikawan yang telah mengerjakan ide gila ini adalah Alan Guth dari MIT di Cambridge, Massachusetts, yang dikenal melalui karya-karya astronomi tentang alam semesta sangat awal.

“Saya tidak bisa mengatakan hukum fisika memungkinkan hal itu terwujud,” Guth menjelaskan. “Jika memungkinkan, dibutuhkan teknologi mutakhir jauh melebihi apa pun yang dapat kita bayangkan. Diperlukan energi yang sangat besar untuk dapat mewujudkan dan mengendalikannya.”

Langkah pertama, menurut Guth, adalah menciptakan bentuk materi yang sangat padat, hampir setara dengan kepadatan lubang hitam. Ketika materi buatan yang sangat padat ini terbentuk, segala materi yang ada di sekelilingnya akan tersapu, dan para ilmuwan dapat memaksa wilayah ruang di sekitarnya untuk berkembang sangat cepat.

Hasilnya adalah alam semesta yang benar-benar baru. Saat ruang di wilayah itu meluas, batas akan menyusut, menciptakan gelembung yang melengkungkan ruang dan bagian dalamnya lebih besar daripada bagian luar.

Big Bang: kelahiran alam semesta.
(Kredit: Detlev van Ravenswaay/SPL)

Sains-gila itu mungkin tidak terdengar asing bagi para penggemar Doctor Who, dan menurut Guth, TARDIS mungkin adalah “analogi yang sangat akurat” untuk menggambarkan jenis ruang yang ia bicarakan.

Akhirnya, bagian luar akan menyusut menjadi ketiadaan, dan bayi alam semesta baru akan memisahkan diri, untuk kemudian terhindar dari nasib apa pun yang mungkin dijalani oleh alam semesta kita.

Skema ini masih jauh dari kata berhasil. “Saya harus mengatakan bahwa gagasan gila ini penuh dengan ketidakpastian,” kata Guth. “Kita sama sekali tidak tahu.”

Namun, Guth juga menunjukkan jalan keluar lain sebagai penghibur.

Alam semesta lain mungkin bisa muncul setiap saat.
(Kredit: Detlev van Ravenswaay/SPL)

Guth adalah orang pertama yang menggagas alam semesta sangat awal berkembang sangat cepat hanya dalam waktu sepersekian detik, sebuah konsep yang disebut “inflasi”. Banyak kosmolog meyakini inflasi adalah pendekatan yang paling menjanjikan untuk menjelaskan alam semesta awal dan rencana Guth untuk menciptakan alam semesta baru bergantung pada bagaimana menciptakan kembali ekspansi yang sangat cepat ini.

Inflasi memiliki konsekuensi menarik untuk takdir pamungkas alam semesta. Teori ini menyatakan alam semesta yang kita huni hanyalah satu bagian kecil dari multi-semesta, dengan latar belakang yang terus menerus mengalami inflasi dan memunculkan “kantong alam semesta” seperti alam semesta kita.

“Jika itu masalahnya, bahkan jika kita tetap meyakini kantong alam semesta individu pada akhirnya akan berakhir dengan Big Frezee, multi-semesta akan abadi, karena selalu memunculkan kehidupan baru di setiap kantong alam semesta,” pungkas Guth. “Dalam gambaran ini, sifat sejati multi-semesta adalah keabadian, setidaknya abadi ke masa depan meskipun ketika kantong alam semesta lain hidup dan mati.”

Dengan kata lain, mungkin pendapat Franz Kafka benar, “ada banyak harapan, jumlah harapan tak terbatas, tetapi bukan untuk kita.”

Pemikiran yang kurang menggembirakan. Jika membuatmu kesal, berikut gambar anak kucing yang lucu.

Bersyukurlah, pada saat itu semua terjadi kita telah lama lenyap.
(Kredit: Alan Huett, CC oleh 2.0)

Ditulis oleh: Adam Becker, www.bbc.com

Sumber: How will the universe end, and could anything survived

#terimakasihgoogle