Ada sesuatu yang sangat mirip dalam asal mula alam semesta kita, yang disebut inflasi kosmik, dan dalam percepatan perluasan energi gelap, yang pada akhirnya akan menentukan nasibnya. Hal ini menimbulkan kecurigaan bahwa fenomena tersebut mungkin saling terkait. Minggu ini, Andrew Gillett mengajukan pertanyaannya, bertanya-tanya apakah inflasi abadi itu benar, dapatkah energi gelap menjadi pertanda kembalinya keadaan primordial ini?
Itu tidak mungkin. Ini bahkan tidak membutuhkan teori untuk menjadi benar. Mari kita mulai percakapan kita dengan tahap sebelum kelahiran alam semesta dalam bentuk yang kita kenal - dengan inflasi kosmik.
Ketika Semesta yang kita kenal, penuh dengan materi dan radiasi lahir, ia memiliki beberapa sifat yang agak aneh: secara spasial, datar, memiliki suhu yang sama di mana-mana, tidak memiliki sisa-sisa energi sangat tinggi, dan memiliki pola yang sangat aneh dalam bentuk daerah dengan kelebihan dan kepadatan berkurang. Mungkin saja Semesta sudah lahir dengan kondisi seperti ini. Teori inflasi kosmik adalah sebagai berikut: jika alam semesta dimulai dengan periode ekspansi eksponensial, di mana terdapat sejumlah besar energi yang melekat di ruang angkasa, dan kemudian periode ini berakhir, maka Big Bang yang panas akan terjadi dengan adanya semua kondisi ini. Butuh beberapa saat untuk memahami implikasinya dan bahkan butuh waktu lebih lamauntuk mengkonfirmasi teori dengan data tentang fluktuasi latar belakang gelombang mikro kosmik. Tapi sekarang inflasi kosmik dianggap yang pertama dan terpenting dari semua yang ada dalam sejarah Alam Semesta, yang dapat kita konfirmasi dengan bukti.
Inflasi abadi merupakan konsekuensi dari inflasi berdasarkan properti yang jarang kita pikirkan. Biasanya, ketika ada transisi di alam, katakanlah, sepanci air mendidih, di mana air berpindah dari bentuk cair ke gas, maka proses transisi ini dimulai pada titik yang berbeda. Titik-titik ini meluas dan bergabung, menciptakan gelembung besar pada saat mencapai permukaan. Ketika kita berbicara tentang air, kita mengatakan bahwa air mendidih. Selama proses perebusan, gelembung kecil muncul dan bergabung menjadi gelembung yang lebih besar pada saat mereka muncul ke permukaan. Tapi ada masalah dengan inflasi. Daerah di mana inflasi tidak berakhir pada titik waktu tertentu terus berkembang secara eksponensial, dan ini tidak memungkinkan daerah di mana inflasi berakhir menjadi "mendidih". Oleh karena itu, Alam Semesta yang kita amati harus seluruhnya berada dalam satu gelembung,di mana inflasi telah berakhir, dan bukan dalam banyak gelembung yang mendidih bersama.
Tetapi di ujung spektrum ini, kita melihat fakta bahwa perluasan alam semesta kita tampaknya semakin cepat. Penjelasan terbaik untuk ini, berdasarkan pengukuran kami yang paling akurat, adalah bahwa ada komponen kecil energi yang melekat di ruang angkasa, yang kami sebut energi gelap. Komponen energik ini ada di mana-mana dan hadir secara merata di semua titik di ruang angkasa. Dan itu sangat kecil. Jika kita mengubahnya menjadi massa menurut rumus Einstein E = mc2, ia hanya akan sama dengan satu proton per meter kubik alam semesta. Tapi ruangnya tidak hanya besar, tapi juga berkembang! Seiring berjalannya waktu, energi gelap ini menjadi semakin penting. Seiring waktu, setelah sekitar delapan miliar tahun, ia mempercepat perluasan alam semesta, dan kemudian menjadi komponen energi yang dominan di alam semesta.
Kedua periode inflasi dan percepatan ekspansi ini pada tahap selanjutnya mungkin tampak sangat berbeda. Perbedaan pada skala energi ini sangat besar, yaitu 10 pangkat 120! Namun kedua periode tersebut mewakili energi yang melekat di ruang angkasa, keduanya menyebabkan materi di alam semesta mengembang secara eksponensial. Dan dengan adanya waktu (sepersekian detik untuk inflasi dan satu triliun tahun untuk materi gelap), mereka akan mengambil segala sesuatu yang tidak terhubung ke dalam satu struktur di Semesta dan menyebarkannya. Ada banyak model seperti itu, dan pada intinya, semuanya menggabungkan inflasi dan energi gelap.
Jadi, seberapa besar kemungkinan alam semesta mulai mendaur ulang pembentukannya? Mereka besar
Video promosi:
1. Jika energi gelap benar-benar merupakan konstanta kosmologis, itu bisa jadi energi sisa dari periode inflasi ketika semuanya dimulai. Jika demikian, ada alasan untuk mengatakan bahwa dengan adanya waktu ia dapat semakin melemah, berpindah ke keadaan energi baru yang jauh lebih rendah. Mungkin transisi seperti itu akan mendorong munculnya sejumlah besar partikel bermassa sangat rendah, seperti neutrino, sumbu, atau sesuatu yang bahkan lebih eksotis. Partikel-partikel ini, pada gilirannya, akan menggabungkan dan membuat analogi mereka sendiri tentang bintang, planet, dan mungkin umat manusia dalam skala waktu yang cukup lama. Jika kita tidak dapat melihat proses ini, ini tidak berarti sama sekali tidak mungkin. Mungkin ini adalah takdir yang menunggu alam semesta kita di masa depan yang sangat, sangat jauh, bahkan jika itu akan memakan waktu bertahun-tahun.
2. Energi gelap mungkin bukan konstanta kosmologis, tetapi seiring waktu dapat meningkat. Jika demikian, maka ia akan tumbuh dan berkembang, yang dapat mengarah pada skenario "robekan besar", ketika seiring waktu semua struktur yang terhubung di Semesta akan pecah. Tetapi dalam skenario seperti itu, yang dikembangkan oleh Eric Gawiser, ada kemungkinan bahwa pada saat-saat terakhir, tepat sebelum ruang angkasa runtuh dan menghilang, energi yang melekat pada ruang, yang tidak dapat dibedakan dari skenario inflasi, akan melakukan transisi ke Big Bang! Skenario "Semesta yang dihidupkan kembali" seperti itu tidak hanya bisa menjadi kenyataan di masa depan kita yang jauh. Di dalamnya, Alam Semesta kita mungkin jauh lebih tua dari yang terlihat. Ada kemungkinan bahwa itu sangat tua.
Nah, sekarang bukti yang kami miliki menunjukkan bahwa energi gelap memang konstanta kosmologis. Artinya, skenario nomor 2 dikecualikan. Jika tidak ada keadaan energi yang lebih rendah untuk transisi, maka opsi No. 1 juga dapat dikecualikan. Tetapi sekarang kami tidak memiliki cukup data untuk menolak salah satunya. Jika saya memiliki kesempatan untuk memasang taruhan, saya akan mengatakan bahwa varian dengan status energi yang lebih rendah lebih mungkin. Tetapi gagasan bahwa energi gelap benar-benar konstan dan ada selamanya lebih baik didukung oleh data yang tersedia. Sampai kita tahu pasti, sebaiknya kita tidak mengesampingkan opsi yang memungkinkan. Pesawat ruang angkasa Euclid, teleskop survei inframerah sudut lebar WFIRST NASA, dan akhirnyaTeleskop Penelitian Sinoptik Besar LSST akan membantu kita mengukur energi gelap dengan lebih akurat, dan ini akan memberikan bukti baru untuk mendukung teori pertama atau kedua. Dan penemuan baru dalam teori fisika energi tinggi dapat memberi tahu kita lebih banyak tentang konsep pertama. Bagaimanapun, Andrew, jawaban untuk pertanyaan Anda adalah ini: energi gelap mungkin menandai kembalinya Big Bang dari keadaan inflasi, tetapi tidak bergantung pada sifat abadi dari inflasi.tetapi itu tidak tergantung pada sifat abadi dari inflasi.tetapi itu tidak tergantung pada sifat abadi dari inflasi.
Ethan Siegel
