Menguatkan Skenario Big Bang


Radiasi benda hitam gelombang mikro dapat diukur dengan akurat. Perbedaan kecil temperatur radiasi menjadi cikal bakal galaksi dan bintang.

Saat masih bayi, demikian teori Big Bang, alam semesta ini mengandung gelombang mikro bersuhu 3.000 derajat celsius. Suhu ini, sejalan dengan perkembangan alam semesta, terus mendingin. Sekarang ini tinggal 2,7 derajat di atas nol mutlak atau minus 271,3 derajat celsius.

Selain suhu menurun, gelombang mikronya juga melemah, menjadi sinyal sayup-sayup. Bahkan nyaris lenyap jika dibandingkan dengan desau bintang-bintang, debu gas antarbintang, dan sumber energi lain di semesta. Meskipun lemah, radiasi latar belakang gelombang mikro adalah sesuatu yang penting dari fase paling awal semesta.

Segera setelah Big Bang, semesta berpijar dengan materi yang memancarkan radiasi. Panjang gelombang radiasi itu berbeda-beda, tergantung temperatur. Materi yang radiasinya hanya tergantung temperatur disebut benda hitam. Sehingga radiasi yang dipancarkan lazim disebut radiasi benda hitam.

Dari energi radiasi gelombang mikro dapat diketahui suhu radiasi benda hitam. Pengukuran terhadap radiasi benda hitam dan anisotropi radiasi gelombang mikro mengantar John C. Mather, 60 tahun, dan George F. Smoot, 61 tahun, memenangkan Hadiah Nobel Fisika 2006, Selasa pekan lalu. Anisotropi artinya ke arah mana pun melihat semesta, radiasi latar belakang gelombang mikro tampak tidak sama.

George Smoot adalah ilmuwan di Pusat Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley, California. Sedangkan John Mather adalah ilmuwan di Pusat Penerbangan Ruang Angkasa Goddard milik NASA. Keduanya akan membagi hadiah ”Top of Form” US$ 1,4 juta. Mereka adalah kepala arsitek satelit NASA yang berjuluk COBE –Cosmic Background Explorer. Diluncurkan dengan roket Delta pada 18 November 1989.

John Mather adalah penanggung jawab utama atas eksperimen yang menunjukkan nilai radiasi benda hitam dari latar belakang gelombang mikro yang diukur COBE. George Smoot penanggung jawab utama pengukuran perbedaan kecil pada temperatur radiasi.

COBE memang bertugas mengukur sisa-sisa radiasi gelombang mikro dari semesta saat masih muda. Kira-kira 380.000 tahun setelah Big Bang. Pengukuran sisa-sisa radiasi gelombang mikro harus dilakukan di angkasa luar, karena radiasi tersebut mengalami penyerapan yang kuat oleh atmosfer bumi.

Smoot dan Mather bergulat dengan biaya yang ketat dan teknik yang menantang. Observasi mereka bahkan sempat ditunda lantaran wahana antariksa Challenger meledak pada 1986. Setelah lebih dari 10 tahun dari pengembangan, satelit akhirnya diluncurkan juga.

Hasilnya, sembilan menit setelah observasi: COBE dapat mencatat dengan sempurna spektrum benda hitam. Hasil pengukuran COBE menunjukkan temperatur latar belakang gelombang mikro sesuai dengan kurva spektrum energi benda hitam. Ketika kurva ini dipresentasikan dalam hasil konferensi astronomi, tepuk tangan takzim pun menyambutnya.

COBE juga menguatkan skenario Big Bang sebagai mula kelahiran semesta. Karena hanya Big Bang yang memprediksi kehadiran radiasi latar gelombang mikro yang dapat diukur oleh COBE. Dengan pengukuran ini, untuk pertama kalinya kosmologi dibuktikan dengan pengukuran secara akurat.

COBE juga bertugas mendeteksi variasi kecil yang menunjukkan perbedaan temperatur pada latar belakang radiasi gelombang mikro. Perbedaan itu berdampak sangat luar biasa –dalam jarak ratusan hingga ribuan derajat– karena merupakan kunci terbentuknya galaksi-galaksi.

Riak-riak temperatur diperlukan untuk terbentuknya galaksi-galaksi, bintang-bintang, dan pada akhirnya kehidupan seperti kita. Ini juga menjelaskan mengapa semesta bergumpal-gumpal dan bukan merupakan hamparan materi dan energi yang halus merata. Pengukuran juga menunjukkan riak-riak sangat kecil intensitas cahaya yang menggambarkan gumpalan-gumpalan itu.

Sukses COBE merupakan kerja tim yang luar biasa lebih dari 1.000 peneliti, insinyur, dan partisipan. Hasil pengukuran COBE mendapat pujian dari para fisikawan. Antara lain dari Stephen Hawking, fisikawan di Universitas Cambridge, yang mengatakan: “Temuan terbesar abad ini, jika tidak untuk sepanjang masa.”

“Ini menjadi salah satu temuan terbesar abad ini. Saya akan menyebutnya yang terbesar,” kata Per Carlson, Ketua Komite Nobel Fisika. “Dia meningkatkan pengetahuan kita tentang kedudukan kita di alam semesta.”

Rohmat Haryadi

Neraka bagi Penanya

Edwin Powell Hubble, astronom Amerika, mendapat kenyataan bahwa hampir semua galaksi saling menjauhi. Artinya, semula mereka berdempetan. Jika berlarinya galaksi itu dikilas balik seperti memutar film mundur, mereka akan menuju satu titik. Georgi Antonovich Gamow atau George Gamow (1904-1968), fisikawan Amerika kelahiran Rusia, mengemukakan gagasan bahwa seluruh bahan dan energi alam semesta pernah menggumpal menjadi satu.

Bola pejal tak bervolume yang terdiri dari neutron dan energi radiasi itu dijuluki Ylem (EYE lem, baca: ailem). Sekitar 15 milyar tahun silam, tiba-tiba Ylem yang memiliki kepejalan 100 trilyun kepadatan air meledak dahsyat. Ledakan itu disebut Big Bang. Seluruh materinya terlontar ke luar dengan kecepatan luar biasa. Kepadatan materinya berkurang, dan suhunya yang milyaran derajat menurun hingga menjadi jutaan derajat saja.

Ketika suhunya tinggal 60 juta derajat, neutron mulai berubah menjadi proton dan elektron. Proton yang bermuatan positif dan elektron yang negatif mendorong medan gaya elektromagnetik untuk membentuk atom-atom. Di samping itu, juga memberikan saham terbentuknya gelombang elektromagnetik. Seperti terbentuknya hidrogen dari proton dan elektron yang memancarkan foton.

Sementara itu, suhu semesta terus menurun. Dan atom-atom itu mulai menggabung, dengan tetap terus meluncur ke luar dan memamerkan citra sebagai kabut gas. Kabut gas itu merupakan cikal bakal galaksi, bintang, dan juga planet-planet.

Gagasan radikal Gamow itu mengundang berbagai reaksi. Banyak ilmuwan yang terkesan dengan ide itu. Namun tak kalah banyak yang menentangnya. Alasannya, ledakan Ylem hanya bisa menghasilkan hidrogen dan helium. Di kampus-kampus, banyak ejekan yang ditujukan pada ide itu bahwa teori Gamow merupakan cara apik untuk membangun semesta sampai pada helium saja. Pendek kata, teori Gamow saat itu merupakan teori yang paling diremehkan.

Lebih-lebih ketika Gamow tidak dapat menerangkan dari mana asal usul Ylem itu. Dia membalas pertanyaan itu dengan mengutip St. Augustinus, yang mendapat pertanyaan: “Apakah yang dilakukan Tuhan sebelum menciptakan langit dan bumi?” Menurut Gamow, orang suci itu menjawab: “Tuhan membuat neraka untuk orang yang bertanya seperti itu!”

Pendukung Gamow, Ralph Alpher (1921- ) dan Robert Herman (1936- ), mengemukakan bahwa masih ada gelombang mikro sisa Big Bang. Pada suhu super-rendah –sekitar 5 K– radiasi gelombang itu bisa terdeteksi. Sayang, peralatan teleskop saat itu terlalu primitif untuk membuktikan teori tersebut. Sehingga Big Bang menanti waktu lebih lama lagi untuk dibuktikan dan terus menuai cemoohan.

Pada 1965, Arno Allan Penzias (1933- ) dan Robert Woodrow Wilson (1936- ), dua ahli astronom radio dari Bell Telephone Laboratories di New Jersey, Amerika Serikat, sedang bertugas menuntaskan hubungan radio dengan satelit komunikasi Telstar milik Bell Laboratories. Ketika teleskop radio menengadah ke langit, mereka mendapati seluruh langit dipenuhi gelombang mikro sisa ledakan besar.

Radiasi gelombang mikro sisa ledakan besar ini menimbulkan desis pada alat penerima teleskop radio itu. Untuk menghilangkannya, Penzias dan Wilson mendinginkannya dengan helium cair, yang sejuknya hanya beberapa derajat di atas nol mutlak. Keduanya masih menemukan desis yang merata di seluruh langit pada suhu 2,75 K. Nilai akhir desis diketahui sekitar 2,7 K, terpaut 2,3 K dengan dugaan Alpher dan Herman. Untuk temuan itu, Penzias dan Wilson dianugerahi Nobel Fisika pada 1978.

Rohmat Haryadi

1 Komentar

  1. Jersey Bola said,

    16 Juli 2013 pada 10:40

    Its like you read my mind! You seem to know so much about
    this, like you wrote the book in it or something. I think
    that you could do with a few pics to drive the message home
    a little bit, but other than that, this is magnificent blog.
    An excellent read. I’ll certainly be back.


Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: