Mungkin penemuan terbesar tentang Alam Semesta yang kita buat pada akhir abad lalu, ketika kita menemukan salah satu kebenaran kosmik teraneh: galaksi jauh tidak hanya terbang menjauh dari kita seiring berjalannya waktu, tetapi juga terbang semakin cepat. Penemuan percepatan perluasan Alam Semesta sebagai bagian dari Proyek Kosmologi Supernova dengan bantuan Tim Pencarian Supernova Z-Tinggi memberi para ilmuwan Penghargaan Nobel dalam bidang fisika. Padahal ini adalah salah satu fenomena teraneh dan paling tidak biasa di alam semesta.
Faktanya adalah bahwa alam semesta tidak selalu berakselerasi, terbang menjauh dari kita. Selama miliaran tahun, ekspansi telah melambat, dan bagi seseorang yang hidup sepuluh miliar tahun yang lalu, tampaknya itu menyusut. Apa yang terjadi?
Pada 1920-an, empat bukti disajikan - tiga yang dapat diamati dan satu teoretis - bahwa alam semesta mengembang. Di sini mereka:
1. Menemukan bahwa nebula spiral di langit malam adalah galaksi nyata, atau "pulau alam semesta", mengandung milyaran bintang dan terletak jauh di luar Bima Sakti.
2. Pengukuran pergeseran merah dan biru galaksi ini oleh Vesto Slifer menunjukkan seberapa cepat galaksi ini menjauh dari kita (pergeseran merah) atau mendekati kita (pergeseran biru), dan sebagian besar mengikuti skenario pertama.
3. Pengukuran jarak ke masing-masing galaksi ini dilakukan oleh Edwin Hubble dan asistennya Milton Humason. Dikombinasikan dengan pengamatan Slipher, mereka mengungkapkan hubungan yang jelas: semakin jauh galaksi itu, semakin cepat galaksi itu seakan menjauh dari kita.
4. Akhirnya, lompatan teoritis yang kuat yang dibuat oleh teori relativitas umum Einstein: kesadaran bahwa Alam Semesta, yang diisi dengan galaksi-galaksi dengan kepadatan yang kira-kira sama di segala arah, pasti tidak stabil kecuali jika mengembang atau menyusut.
Hal ini menghasilkan gambaran tentang alam semesta tahun 1929: di masa lalu lebih panas, lebih padat, dan mengembang lebih cepat, kemudian menjadi lebih dingin, kurang padat, dan meluas lebih lambat seiring waktu.
Video promosi:
Ini cukup logis dari sudut pandang Big Bang. Bayangkan Big Bang sebagai pistol awal dari perlombaan luar angkasa yang hebat, balapan antara ekspansi awal di satu sisi, yang awalnya sangat cepat, dan gravitasi di sisi lain, yang menyatukan semuanya. Mudah untuk membayangkan tiga opsi berbeda, yang masing-masing menghasilkan kecepatan alam semesta yang berbeda:
1. Kompresi Besar. Mungkin tingkat ekspansi awal cukup tinggi, tetapi gaya gravitasi lebih kuat. Ekspansi harus melambat dan berhenti. Alam semesta harus mencapai ukuran maksimumnya dan mulai menyusut. Dan akhirnya, ia harus runtuh lagi, kembali ke keadaan sebelum Big Bang.
2. Pembekuan Besar. Ini berlawanan dengan skenario sebelumnya: di mana ekspansi dimulai dengan cepat dan gravitasi memperlambatnya, tetapi tidak cukup. Ekspansi berlangsung selamanya, gravitasi memperlambatnya sepanjang waktu, tetapi tidak dapat menghentikannya. Skenario ini dikenal sebagai Heat Death of the Universe: The Great Freeze.
3. Alam Semesta Kritis. Ada juga kemungkinan bahwa Anda akan menemukan diri Anda berada di tengah, ketika laju ekspansi dan gravitasi saling menyamakan, dan laju ekspansi akan melambat seiring waktu. Satu partikel berkurang, satu partikel lagi di Semesta - dan Anda mendapatkan skenario pertama atau kedua. Tapi partikel ini tidak ada. Skenario "alam semesta kritis" akan menyebabkan kematian akibat panas yang paling lambat.
Selama miliaran tahun, tampaknya opsi kritis akan menang. Anda lihat, ketika Anda tinggal di alam semesta dan melihat galaksi yang berbeda, Anda tidak hanya dapat mengukur laju ekspansi saat ini, tetapi dengan melihat galaksi yang paling jauh, Anda juga dapat mengukur laju ekspansi di awal sejarah alam semesta.
Gambar ini menunjukkan galaksi yang sudah tidak terjangkau oleh kita.
Selama miliaran tahun - tepatnya sekitar tujuh miliar - sepertinya kita hidup di alam semesta yang kritis. Ekspansi dimulai pada era radiasi (foton dan neutrino), dan kemudian semuanya menjadi cukup dingin untuk memulai era materi (biasa dan gelap). Ketika alam semesta terus mengembang, kepadatan materi turun dan turun seiring dengan bertambahnya volume materi dan massanya tetap sama.
Tetapi pada titik tertentu, kepadatan materi turun ke nilai yang sangat rendah sehingga penyumbang lain yang lebih halus untuk kepadatan energi Semesta muncul: energi gelap. Dalam waktu sekitar tujuh miliar tahun, nilai materi gelap mencapai beberapa persen dari total kepadatan energi, dan pada saat alam semesta berusia 7,8 miliar tahun, kepadatan energi gelap telah mencapai nilai penting: 33% dari total kepadatan energi di alam semesta. Ini penting karena jumlah energi gelap yang dibutuhkan untuk laju ekspansi mulai meningkat.
Sejak itu, sekitar 6 miliar tahun yang lalu, kepadatan materi mulai menurun, sedangkan energi gelap tetap konstan. Saat ini, materi gelap membentuk sekitar 68% dari total energi alam semesta, dan materi telah turun menjadi 32% secara total (27% materi gelap dan 5% materi biasa). Seiring waktu, di masa depan, massa jenis materi akan terus menurun, sementara massa jenis energi gelap akan tetap konstan, energi gelap akan semakin banyak.
Kepadatan energi di alam semesta pada waktu yang berbeda di masa lalunya
Untuk masing-masing galaksi, ini berarti galaksi, yang mulai menjauh dari kita pada saat Big Bang lebih cepat dari yang lain, akan menunjukkan penurunan kecepatan yang jelas (dari sudut pandang kita) dalam 7,8 miliar tahun pertama. Kemudian tingkat perlambatan akan berhenti turun dan akan tetap tidak berubah untuk beberapa waktu. Kemudian ia akan mulai tumbuh, dan galaksi akan mulai menjauh dari kita bahkan lebih cepat dari sebelumnya, karena ruang antara kita dan galaksi yang jauh mengembang dengan kecepatan yang luar biasa. Pada titik tertentu - dan ini menakutkan karena ini berlaku untuk 97% galaksi di alam semesta kita yang terlihat - setiap galaksi di luar grup lokal kita akan menjauh dengan kecepatan lebih cepat daripada kecepatan cahaya, sehingga di luar jangkauan kita karena keterbatasan fisik.
Garis besar dengan warna kuning adalah ukuran alam semesta yang terlihat saat ini: 46 miliar tahun cahaya; Ukuran yang bisa kita capai dalam warna pink: 14,5 miliar tahun cahaya
Sejauh yang kami tahu, alam semesta selalu memiliki jumlah energi gelap yang sekarang ada di dalam kosmos itu sendiri. Tapi butuh 7,8 miliar tahun, atau seluruh sejarah alam semesta satu setengah miliar tahun sebelum tata surya kita terbentuk, agar massa jenis materi turun ke tingkat yang sedemikian rupa sehingga energi gelap mengambil alih perluasan alam semesta. Sejak itu, semua galaksi di luar grup lokal kita telah menjauh dari kita dan akan terus menyusut hingga yang terakhir menghilang. Alam semesta telah mengembang selama enam miliar tahun terakhir, dan jika kita muncul lebih awal, kita mungkin tidak melampaui tiga pilihan yang ditawarkan oleh intuisi kita ini. Paling banter, kita hanya bisa menebak apa sebenarnya alam semesta itu. Dan itu akan menjadi hadiah terbesar kami.
