Apakah Alam Semesta Benar-Benar Tak Terbatas?
lam semesta adalah segalanya: planet, bintang, galaksi, dan bahkan ruang dan waktu itu sendiri. Namun seberapa besar alam semesta itu sebenarnya? Apakah ia memiliki batas? Atau justru benar-benar tak berujung? Para ilmuwan telah berupaya menjawab pertanyaan-pertanyaan besar ini selama berabad-abad.
Perdebatan tentang luasnya alam semesta sudah berlangsung sejak zaman para filsuf dan astronom kuno. Terobosan penting terjadi pada awal 1920-an ketika Edwin Hubble, dengan bantuan teori-teori dari Henrietta Swan Leavitt dan rekan-rekannya, berhasil menunjukkan bahwa nebula seperti Andromeda bukan sekadar awan gas di sekitar kita, melainkan galaksi-galaksi jauh yang mirip dengan Bima Sakti.
Ia menggunakan pengamatan bintang variabel Cepheid—bintang yang berdenyut terang dalam pola teratur—untuk menentukan jarak objek tersebut. Temuan ini menandai awal pemahaman bahwa alam semesta jauh lebih luas dari yang diperkirakan.Lalu kemajuan teknologi seperti Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) memungkinkan para ilmuwan untuk melihat lebih dalam ke alam semesta. Data dari teleskop ini membantu para kosmolog dan astrofisikawan memahami bentuk, laju perubahan, serta karakteristik alam semesta dengan lebih akurat.
Seberapa Besar Alam Semesta?
Jawabannya, menurut astrofisikawan Sara Webb dari Swinburne University of Technology, adalah: “Kita tidak akan pernah bisa mengetahuinya secara pasti. Tidak ada cara fisik, secara absolut, untuk mengetahui seberapa besar alam semesta ini.”
Namun, kita tahu bahwa alam semesta yang dapat diamati—yaitu bagian alam semesta dari mana cahaya telah sempat mencapai kita sejak Big Bang—memiliki diameter setidaknya 93 miliar tahun cahaya.
Alam semesta berusia sekitar 13,8 miliar tahun, artinya cahaya yang kita lihat dari awal alam semesta memerlukan waktu 13,8 miliar tahun untuk tiba di sini. Tetapi selama waktu itu, ruang terus mengembang, sehingga cahaya dari tepi “permulaan” telah menempuh jarak 46,5 miliar tahun cahaya untuk mencapai kita. Dengan kata lain, ruang hampa dapat “melampaui” batas kecepatan cahaya karena ia bukanlah materi yang dibatasi oleh hukum-hukum fisika yang sama.
“Kekosongan ruang dan waktu tidak tunduk pada hukum-hukum materi,” kata Webb. “Secara teoritis, ruang itu sendiri mengembang lebih cepat dari kecepatan cahaya, dan ini sungguh memusingkan secara konsep.”
Alam Semesta: Datar Tapi Bukan Dua Dimensi
Meskipun tak ada kepastian tentang batas, para ilmuwan sepakat bahwa alam semesta bersifat “datar” dalam istilah kosmologis. Ini tidak berarti dua dimensi, melainkan bahwa jika Anda terus berjalan lurus tanpa berbelok, Anda tidak akan pernah kembali ke titik awal. Webb menyebut alam semesta seperti “lembaran kertas berdimensi empat.”
Bagaimana Kita Tahu Alam Semesta Mengembang?
Konsep alam semesta yang mengembang pertama kali diperkenalkan melalui fenomena redshift—pergeseran spektrum cahaya ke arah merah. Fenomena ini mirip dengan efek Doppler pada suara. Cahaya dari galaksi yang menjauh tampak lebih merah, dan dari sanalah Hubble serta ilmuwan lainnya menyimpulkan bahwa galaksi-galaksi menjauh dari kita, artinya alam semesta sedang mengembang.
Untuk menghitung jarak antar objek di alam semesta, para astronom menggunakan standard candles atau “lilin standar”—objek dengan kecerahan intrinsik yang diketahui. Misalnya, bintang Cepheid yang digunakan oleh Hubble memiliki pola cahaya berdenyut yang tetap. Jika kita mengetahui seberapa terang seharusnya mereka, maka kita dapat menghitung jarak dari seberapa redup mereka tampak dari Bumi.
“Ini seperti bohlam 40 watt,” kata Abigail Lee, kandidat PhD dari University of Chicago. “Jika Anda tahu bahwa semua bohlam ini punya kecerahan sama, maka Anda bisa menentukan jaraknya berdasarkan seberapa terang atau redup ia tampak.”
Selain Cepheid, jenis lilin standar lainnya termasuk supernova tipe Ia, bintang ujung cabang raksasa merah (tip of the red-giant branch), dan bintang karbon.
Energi Gelap dan Percepatan Ekspansi
Penemuan paling mengejutkan datang pada 2011 ketika para ilmuwan membuktikan bahwa tidak hanya alam semesta mengembang, tapi ekspansinya juga dipercepat. Ini disebabkan oleh energi gelap—gaya misterius yang mendorong benda-benda di alam semesta saling menjauh.
Walau demikian, ekspansi ini tidak terasa di tingkat lokal karena gravitasi mengikat benda-benda seperti planet dan galaksi. Untuk mendeteksi ekspansi, kita harus melihat benda yang sangat jauh.
Berapa Cepat Alam Semesta Mengembang?
Awalnya, Hubble memperkirakan laju ekspansi sebesar 500 km/detik per megaparsec. Kini, ilmuwan menyempurnakannya menjadi antara 65 hingga 75 km/detik/Mpc. Namun, perbedaan metode pengukuran menimbulkan konflik yang disebut Hubble Tension. Misalnya:
Metode lilin standar memberikan nilai H? sekitar 73 km/detik/Mpc.
Pengukuran radiasi latar kosmik memberikan angka sekitar 67 km/detik/Mpc.
Kata Lee, “Keduanya punya tingkat ketidakpastian yang sangat kecil, sehingga tidak ada ruang untuk kesalahan.” Teknologi canggih seperti JWST pun belum menyelesaikan perbedaan ini. Webb menyebut, “Energi gelap sedang mengalami krisis, karena semua hasil pengukuran yang sangat teliti tidak saling mendukung.”
Meski demikian, teori baru menyebutkan bahwa selain mengembang, alam semesta juga berputar, sehingga menjelaskan perbedaan perhitungan ini.
Namun penelitian ini membutuhkan dana besar. Salah satu teleskop masa depan yang dirancang khusus untuk mempelajari energi gelap—Nancy Grace Roman Space Telescope—berada di ambang pembatalan akibat pemangkasan anggaran NASA. Padahal, misi ini hampir selesai, lebih cepat dari jadwal, dan di bawah anggaran.Meski telah mengetahui banyak tentang ekspansi dan karakteristik alam semesta, kita masih jauh dari memahami keseluruhan “wadah” yang menampung segalanya ini. Apakah ia benar-benar tak terbatas? Masih menjadi pertanyaan besar. Namun satu hal yang pasti: semakin kita mengamati langit, semakin kita menyadari betapa luas dan misteriusnya alam semesta ini.
