Big Bang Boom: Misteri Kelahiran Alam Semesta

Sheena Abigail (16 Tahun)Alumni Sekolah Children's House-Cendekia Harapan BaliMahasiswa Tahun Pertama di University of College London (UCL)Physics and Astronomy Department

SEMUA benda yang ada di alam semesta dapat dijelaskan asal usulnya, seperti proses reproduksi yang menjelaskan lahirnya manusia atau pun erosi dan membekunya magma yang menjelaskan pembentukan batu. Namun hingga saat ini, asal usul alam semesta masih menjadi perdebatan dan sebagian misteri. Beberapa orang percaya bahwa alam semesta diciptakan oleh Yang Maha Kuasa. Ada pula yang mengibaratkan alam semesta sebagai masakan.Untuk memasak alam semesta, kita akan menggunakan "panci" dan satu sendok teh bumbu spesial. Dalam satu sendok teh ini terkandung segala energi yang pernah ada, dan bahan-bahan utama, seperti partikel dasar, untuk menyusun alam semesta. Akibat energi yang begitu besar, "panci" ini menjadi sangat panas, dan mulai memuai, bahkan terus memuai hingga saat ini. Gagasan bahwa alam semesta berasal dari pemuaian dikenal sebagai Big Bang. Meskipun banyak teori mencoba untuk menjelaskan asal usul alam semesta, Big Bang hingga saat ini masih merupakan salah satu teori yang sukses, karena sederhana dan realistis.
Indikasi pemuaian alam semesta pertama terdeteksi oleh para astronom dalam bentuk peningkatan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Sirius, bintang paling terang yang terlihat dari bumi. Peningkatan panjang gelombang ini juga dikenal sebagai redshift dan dapat dijelaskan dengan konsep efek Doppler. Efek Doppler menjelaskan bahwa jika sumber cahaya bergerak menjauh dari pengamat, cahaya yang diamati akan memiliki panjang gelombang yang lebih panjang. Oleh karena itu, Sirius pasti bergerak menjauhi Bumi.

Pengamatan ini menarik perhatian Edwin Hubble, seorang astronom terkenal, dan mendorongnya untuk melakukan penelitian lebih lanjut. Dengan bantuan astronom lain, Hubble mampu menyimpulkan bahwa semakin tinggi kecepatan sebuah galaksi, semakin jauh jaraknya dari Bumi. Dalam kata lain, kecepatan galaksi berbanding lurus dengan jaraknya dari Bumi. Perbandingan ini dikenal sebagai Hukum Hubble. Dengan hukum ini, kita dapat membayangkan keadaan awal alam semesta, jika kita memutar kembali waktu, pasti semua galaksi tersusun rapat dalam satu titik yang amat padat.

Fenomena di atas disebabkan oleh pemuaian atau pelebaran ruang itu sendiri. Bayangkan sebuah balon yang permukaannya ditutupi polkadot, di mana polkadot itu mewakili galaksi, dan permukaan balon adalah ruang. Ketika balon mengembang, titik-titik tersebut menjadi semakin jauh. Sadarkah kita bahwa perluasan permukaan balonlah yang membuat titik-titik tersebut menjauh dari satu sama lain? Demikian pula peningkatan jarak antar galaksi yang disebabkan oleh perluasan ruang itu sendiri.

Saat ini, teori Big Bang tampak terpercaya. Teori tersebut sejalan dengan keadaan alam semesta kita. Buktinya, dengan menggunakan Hukum Hubble, para ilmuwan dapat menyimpulkan bahwa alam semesta berusia sekitar 13 miliar tahun, sementara batu tertua yang ditemukan sejauh ini berusia sekitar 4,565 miliar tahun. Oleh karena itu, jelas menurut Big Bang, alam semesta lebih tua dari isinya.

Selain itu, teori ini juga mampu menjelaskan penciptaan unsur. Ketika alam semesta berwujud gas panas berisi partikel dasar, partikel-partikel itu bergerak terlalu cepat untuk bergabung dan membentuk inti atom. Kemudian, dengan berjalannya waktu dan ruang yang mengembang, alam semesta mulai mendingin, menciptakan proton, neutron, dan elektron. Beberapa proton berikatan dengan neutron, membentuk variasi pertama unsur hidrogen. Proses di mana inti atom terbentuk ketika suhu turun dikenal sebagai nukleosintesis Big Bang.

Di satu sisi, proses nukleositensis ini memperkuat teori Big Bang. Di sisi lain, kebenaran proses ini dipertanyakan karena hanya dapat menjelaskan pembentukan tiga elemen pertama: Hidrogen, Helium, Litium. Penciptaan elemen yang lebih berat tetap menjadi misteri hingga tahun 1940-an karena para ilmuwan tidak dapat memahami bagaimana inti atom yang tidak stabil kemudian menciptakan unsur yang stabil dan lebih berat, seperti karbon.

Fred Hoyle, seorang astronom Inggris, mampu menyelesaikan masalah ini. Ia mengusulkan bahwa harus ada kondisi di mana karbon-12 dapat terbentuk. Jika tidak, tidak akan ada makhluk hidup di Bumi ini, karena karbon-12 adalah salah satu unsur utama penyusun makhluk hidup. Sebuah percobaan yang dilakukan pada tahun 1953 menemukan bahwa pembentukan karbon-12 dapat terjadi dengan tambahan energi 7,65 megaelectronvolts (MeV) pada energi minimumnya, yang menegaskan prediksi Hoyle. Dengan menganalisis bagaimana unsur terbentuk ketika bintang mulai mati, Hoyle menyimpulkan bahwa kondisi yang diperlukan akan tercapai ketika suhu pusat sebuah bintang adalah 200.000.000 °C. Terobosan ini menjadi argumen pendukung untuk teori Big Bang.

Kemudian pada tahun 1950-an, Martin Ryle, seorang astronom, menemukan galaksi yang sangat jauh yang memancarkan gelombang radio, dengan panjang gelombang berkisar antara 1 mm-100 km. Letak galaksi yang amat jauh dari Bumi membenarkan adanya pelebaran ruang yang sangat dahsyat saat permulaan, dan bahwa ada ekspansi berkelanjutan yang mendorong galaksi-galaksi ini menjauh. Juga, jika panjang gelombang cahaya adalah 0,001 mm ketika alam semesta berusia 300.000 tahun, meningkatnya menjadi satu milimeter merupakan redshift yang pasti disebabkan oleh alam semesta yang berkembang.

Berlanjut pada tahun 1964, para astronom mendeteksi suara misterius dalam bentuk gelombang mikro. Dengungan yang memiliki panjang gelombang 7,3 cm ini tidak dapat dihilangkan dan muncul di mana-mana. Setelah salah satu astronom menyampaikan berita tersebut kepada seorang fisikawan teoritis yang memperkirakan keberadaan Radiasi Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmis (bahasa Inggris: Cosmic Microwave Backrgound Radiation), suara ini dikonfirmasi sebagai peninggalan bersejarah dari ledakan Big Bang.

Terlepas dari banyaknya bukti ilmiah yang membenarkan teori Big Bang, model penciptaan ini belum dapat sepenuhnya menjelaskan asal usul alam semesta. Sejauh ini, para ilmuwan hanya dapat mendeskripsikan apa yang terjadi pada waktu mendekati nol, sekitar 1×10-43 detik, tetapi tidak di titik waktu nol, atau 0 detik. Apa saja yang mungkin ada saat itu? Apa atau Siapa yang menciptakan bumbu spesial untuk masakan yang kita kenal sebagai Alam Semesta ini? Jika alam semesta saat ini terus dapat meluas, akankah alam semesta menyusut, dan suatu saat dapat berakhir?