lanjutan dari Part 1 dan Part 2

3. Energi Gelap

Para kosmologis, seperti Profesor Carlos Frenk dari Universitas Durham, ingin mengetahui seluruh sejarah alam semesta, jadi masalah materi gelap adalah suatu hal yang sangat menarik bagi dirinya, Ia lalu ingin menyelidiki berapa banyak jumlah materi gelap di alam semetsa. Dengan menelusuri jejak dari Big Bang, mereka mendapatkan perkiraan tentang berapa banyak materi yang ada di alam semesta saat ini, dan dengan menghitung banyaknya bintang-bintang di angkasa, kita telah mengetahui bahwa materi biasa membentuk 4% dari alam semesta, jadi para kosmologis mengira 96% sisanya terbuat dari materi gelap. Pada awal tahun 90'an, Carlos Frenk mendapat kesempatan untuk ikut serta salam sebuah eksperimen untuk mengetahui berapa banyak jumlah materi gelap di alam semesta, dan hasil yang mereka dapatkan jauh lebih rendah dari apa yang mereka harapkan, sekitar lima kali lipat lebih rendah dari apa yang mereka harapkan. Carlos Frenk tidak mempercayai hasil yang ia dapat, alam semesta menjadi terlihat sangat aneh baginya. Sebuah masalah baru muncul, sebuah teka-teki sebesar 75% dari alam semesta muncul ke permukaan, menunggu untuk sebuah jawaban, dan jawaban tersebut datang pada tahun 1998

Pada saat itu pendapat umum mengatakan bahwa kecepatan ekspansi alam semesta seharusnya akan berkurang karena gravitasi, semua materi di alam semesta akan saling menarik satu sama lainnya dan hal tersebut akan mengurangi kecepatan ekspansi alam semesta. Yang tidak kita ketahui pada saat itu adalah apakah alam semesta akan berhenti berkembang dan menciut kembali ke ukuran semulanya. Profesor Saul Perlmutter dari Universitas California mengadakan penelitian untuk menjawab pertanyaan ini. Apakah alam semesta akan berakhir atau apakah alam semesta akan terus berkembang selamanya?

Profesor Perlmutter dan timnya menyelidiki berapa cepat bintang-bintang yang meledak, atau supernova, menjauh dari Bumi untuk mengetahui perlambatan dari perkembangan alam semesta. Supernova-supernova yang mereka ukur bukanlah supernova biasa, melainkan supernova tipe Ia. Supernova-supernova tipe Ia menghasilkan intensitas cahaya yang kurang lebih sama, maka dengan melihat berapa terangnya supernova tersebut dari Bumi, Mereka dapat mengetahui berapa jauh jarak supernova-supernova tersebut, dan berapa lama waktu yang telah terlewati sejak cahaya tersebut meninggalkan supernova tersebut, dengan begitu, mereka dapat mengetahui kecepatan supernova-supernova tersebut menjauhi Bumi. Setelah mereka menyelidiki enam puluh Supernova tipe Ia, mereka mendapatkan hasilnya, Mereka sangat terkejut bahwa pada kenyataanya kecepatan ekspansi alam semesta tidaklah mengurang sama sekali, malah ternyata kecepatan ekspansi alam semesta meningkat. Penemuan ini sangat mengejutkan, dan penemuan ini dapat menjawab pertanyaan yang sebelumnya diangkat oleh Carlos Frenk mengenai 75% massa yang hilang dari alam semesta.

Energi dapat dirubah menjadi massa, seperti yang Einstein katakan dalam rumusnya yang terkenal, E=Mc2 . Jumlah energi yang diperlukan untuk mempercepat ekspansi alam semesta sangatlah besar, dan ternyata jumlah energi tersebut cocok dengan 75% massa alam semesta yang hilang dari penelitian Carlos Frenk, dan karena energi tersebut masih belum jelas, mereka menyebutnya sebagai Dark Energy, Energi Gelap.

Istilah Energi Gelap terdengar sebagai suatu hal yang benar-benar baru, namun, seperti layaknya materi gelap, konsep tentang Energi gelap pun sudah ditemukan delapan puluh tahun sebelum ada orang lain yang menyadarinya., dan sayangnya, seperti konsep materi gelap, konsep tersebut juga diabaikan.

Pada awal abad ke-20, para astronomer percaya bahwa alam semesta hanya sebesar Bimasakti saja, dan tidak akan berkembang ukurannya sama sekali. Tapi Albert Einstein baru saja menyelesaikan teori Relativitas Umumnya, Ia memutuskan untuk mengujinya je alam semesta yang statis. Namun sekeras apapun Einstein berusaha, Ia tidak bisa menyocokkan teorinya ke alam semesta yang statis, perhitungannya menunjukkan bahwa alam semesta haruslah mengembang, atau mengkerut. Ia lalu menambahkan teori Cosmological Constant, yaitu pada dasarnya adalah sebuah energi konstan yang yang membuat alam semesta tetap statis, tidak mengembang, dan tidak mengkerut. Namun sesaat setelah Einstein menyelesaikan teori statisnya, observasi yang dilakukan oleh Edwin Hubble menunjukkan bahwa alam semesta sebenarnya mengembang. Cosmological Constant menjadi tidak relevan dengan apa yang ditemukan Hubble, oleh karena itu Ia membuangnya dan menyebutnya sebagai kesalahan terbesar dalam hidupnya.

Sekarang dipercaya bahwa menambahkan Cosmological Constant ke Relativitas Umum Einstein tidaklah menimbulkan alam semesta yang statis, melainkan malah menimbulkan alam semesta yang mengembang, dan sekarang, Cosmological Constant-nya dikenal dengan nama Energi Gelap.Einstein mungkin menyebut Cosmological Constant sebagai kesalahan terbesar dalam hidupnya, namun kesalahan Einstein sebenarnya adalah membuang Cosmological Constant-nya.

3.1 Model Standar

Akhirnya, semua materi di alam semesta sudah ditemukan, alam semesta terbuat dari 4% atom, 21% materi gelap, dan 75% energi gelap, Model standar kosmologi telah lahir, tapi tak semua orang setuju dengan model standar tersebut. Profesor Mike Disney adalah seorang Astronomer dari Universitas Cardiff, dan baginya, model standar hanyalah teori yang belum dibuktikan dan bukan jawaban konklusif yang seharusnya. Ia terutama tidak menyukai gagasan mengenai materi gelap yang ia katakan tidak memiliki dasar fisik apapun.

Namun tentu saja, banyak ilmuwan yang mempercayai Model Standar Kosmologi, Profesor Carlos Frenk adalah salah satunya, dan Ia pikir Ia dapat membuktikannya. Frenk mengaplikasikan proporsi yang diperkirakan model standar untuk membuat simulasi komputer dari alam semesta, Ia mengatakan " untuk membuat simulasi alam semesta, anda membutuhkan komputer yang cukup besar, dan hukum fisika, itu saja". Saat Ia menganalisa hasil simulasinya, distribusi galaksi dan propertinya sangat serupa dengan alam semesta sesungguhnya, dan Ia sangat senang akan hal itu. Simulasi Frenk memang terlihat sangat meyakinkan, bahkan bentuk-bentuk dari galaksi-galaksi dalam alam semesta buatannya mirip sekali dengan aslinya. Namun Profesor Disney tentu saja tidak terkesan "Jika saya melihat seekor gajah berwarna merah muda, dan orang yang sangat pintar ini dengan komputernya membuat simulasi sempurna dari gajah merah muda tersebut, dan dia menunjukkannya kepada saya. Walaupun simulasinya terlihat persis sekali dengan gajah merah muda yang saya lihat, hal tersebut tidak akan meyakinkan orang lain untuk mempercayai bahwa saya melihat gajah merah muda, karena bila saya melihat gajah hijau, dia mungkin akan mengutak-atiknya dan menghasilkan gajah hijau, itulah masalahnya".

Argumen ini tidak akan selesai tanpa sebuah bukti nyata, dan pada tahun 2003 NASA meluncurkan satelit WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) untuk mencari bukti nyata dari model standar kosmologi. Misi utama WMAP adalah untuk mengukur perbedaan temperatur dari radiasi panas peninggalan Big Bang, dan inilah hasil yang didapat oleh WMAP selama 5 tahun memindai radiasi Big Bang.

Ini adalah peta yang sangat akurat dari alam semesta pada masa-masa awalnya, peta ini menunjukkan perbedaan temperatur yang sangat kecil, yang merupakan bukti dari tempat dingin yang kecil, tempat dimana materi pertama terbentuk dari energi Big Bang. Tim WMAP lalu mencoba mencocokkan peta ini dengan peta galaksi yang dapat kita lihat sekarang, dan ternyata hasilnya sangat cocok, dan hasilnya akan cocok jika alam semesta memiliki komposisi antara atom, materi gelap, dan energi gelap yang diperkirakan oleh model standar, Tim WMAP telah menunjukkan bukti nyata dari model standar kosmologi.

Para kosmologis boleh saja mengatakan telah membuktikan keberadaan materi gelap, tapi bukti fisik dari materi gelap tergantung di bahu para ilmuwan-ilmuwan yang mencoba menangkapnya di bawah tanah. Sejauh ini materi gelap masih tidak dapat ditemukan, namun mereka semua tidak akan menyerah begitu saja, pedeteksian langsung materi gelap mungkin akan menghasilkan banyak penemuan-penemuan lainnya, dan hal itulah yang membuat para ilmuwan ini tidak menyerah walaupun tidak dapat mendeteksinya selama belasan tahun. Ilmu pengetahuan harus terus berkembang, seseorang harus melakukan eksperimen untuk menentukan mana solusi spekulatif yang benar, dan mungkin saja semua spekulasi itu salah, dan jika semua spekulasi itu salah, itu berarti kita memiliki misteri yang lebih dalam.

Gagasan bahwa Newton salah, dan bahwa gravitasi tidaklah konstan adalah alternatif satu-satunya dari materi gelap, namun sebagian besar ilmuwan tidak ingin merusak sebuah warisan Newton yang telah menjadi dasar dari ilmu fisika selama ratusan tahun.

Saat ini, mayoritas ilmuwan merasa telah yakin bahwa kita telah menemukan bahan-bahan yang ada di alam semesta, dan model standar kosmologilah penjelasannya. Jika hal tersebut ternyata tidak benar, kita memerlukan perbaikan yang mendalam dari pengertian dasar kita mengenai alam semesta.

Model standar kosmologi mungkin diyakini sebagian besar ilmuwan, tetapi kita tidak seharusnya mengabaikan pendapat-pendapat yang menentangnya, seperti Paul Disney dan Mordehai Milgrom, karena jika melihat dari sejarah yang ditunjukkan Fritz Zwicky dan Albert Einstein, mengabaikan suatu ide, bukanlah ide yang baik.

kalau ada pertanyaan silahkan ke 4Room untuk berdiskusi :D