Bagaimana Kita Bisa Mengetahui Usia Alam Semesta?

Alam semesta. Kredit: ESA/Hubble, NASA
Info Astronomy - Tahukah Anda berapa usia alam semesta kita yang luas ini? Bila kita mencari tahu usia seseorang dari kapan ia dilahirkan, hal itu rupanya sama dengan yang bisa kita lakukan untuk mengetahui usia alam semesta.

Kenyataannya adalah, saat ini diketahui bahwa alam semesta kita sedang mengembang dan mendingin, berbeda dengan alam semesta yang lebih panas dan lebih padat di masa lalu. Ya, di masa-masa awal terbentuknya, volume alam semesta sangatlah kecil, semua materi termasuk foton di dalamnya kala itu saling berdekatan dan tumpang tindih.

Namun, karena adanya ekspansi alam semesta, seluruh materi itu kini saling menjauh, menjadi alam semesta yang kita kenal seperti sekarang ini.

Usia mungkin hanyalah sebuah angka, tetapi ketika kita membahas usia alam semesta, hal itu adalah salah satu topik bahasan yang cukup penting. Menurut penelitian, alam semesta berusia sekitar 13,7 miliar tahun. Tapi, bagaimana para ilmuwan bisa menentukan berapa banyak lilin yang diperlukan untuk kue ulang tahun alam semesta kita ini?

Setidaknya, kita dan para ilmuwan dapat menentukan usia alam semesta menggunakan dua metode yang berbeda: dengan mempelajari benda-benda tertua di alam semesta, serta dengan mengukur seberapa cepat alam semesta mengembang.

Bahas satu per satu, yuk!

Alam semesta jelas tidak bisa berusia lebih muda dari benda-benda yang terkandung di dalamnya. Dengan menentukan usia bintang-bintang tertua di alam semesta, para ilmuwan dapat mengetahui "batas" usia di sini.

Siklus hidup bintang didasarkan pada massanya. Bintang-bintang yang lebih besar melakukan reaksi fusi termonuklir lebih cepat daripada saudara-saudara kecilnya. Sebuah bintang dengan massa 10 kali lebih besar dari massa Matahari hanya berusia 20 juta tahun, sementara bintang dengan setengah massa Matahari mampu bertahan lebih dari 20 miliar tahun.

Massa juga mempengaruhi kecerahan, atau luminositas, dari bintang. Semakin masif sebuah bintang, semakin terang ia menyala.

Lalu, bagaimana dengan bintang-bintang tertua di alam semesta? Dikenal sebagai bintang Populasi III, bintang-bintang pertama ini diketahui berukuran sangat besar dan berumur pendek. Mereka hanya mengandung hidrogen dan helium, tetapi melalui fusi mereka mulai menciptakan unsur-unsur yang digunakan untuk pembentukan bintang-bintang generasi berikutnya. Para ilmuwan telah berburu jejak bintang-bintang pertama ini selama beberapa dekade terakhir.

Bintang-bintang Populasi III disinyalir merupakan bintang yang membentuk atom berat pertama yang pada akhirnya memungkinkan kita berada di Bumi ini, duduk manis atau tiduran sambil membaca artikel ini.

Deteksi debu dan gas di alam semesta awal memberikan informasi baru tentang kapan supernova pertama meledak, yakni saat ketika bintang panas pertama memandikan alam semesta dalam cahayanya. Ledakan bintang pertama ini dikenal sebagai "Fajar Kosmis". Menentukan waktu dari "Fajar Kosmis" ini adalah salah satu penelitian astronomi modern, dan itu dapat secara tidak langsung diselidiki melalui studi debu antarbintang awal.

Walau begitu, bintang-bintang awal bukan satu-satunya cara untuk mengetahui "batas" usia alam semesta. Kumpulan bintang yang padat yang dikenal sebagai gugus bola memiliki karakteristik yang serupa. Gugus bola tertua yang diketahui sejauh ini memiliki bintang-bintang dengan usia yang tampaknya antara 11 hingga 18 miliar tahun.

Gap perkiraan usia yang besar ini dikarenakan masih adanya masalah dalam menentukan jarak ke gugus bola itu, yang mempengaruhi perkiraan kecerahan dan massanya. Tapi, sama seperti para arkeolog yang menggunakan fosil untuk merekonstruksi sejarah Bumi, para astronom bisa menggunakan gugus bola untuk merekonstruksi sejarah galaksi.

Hanya ada sekitar 150 gugus bola yang dikenal di galaksi Bimasakti, dan masing-masing gugus bola ini adalah "mesin waktu" yang penting dari untuk mengetahui sejarah pembentukan galaksi kita, yang pada akhirnya juga berguna untuk mengetahui usia alam semesta.

Dari penelitian bintang-bintang tertua dan gugus bola ini, didapatlah hasil "batas" usia alam semesta yakni 11 miliar tahun. Perlu dicatat bahwa usia itu bisa saja lebih tua, tapi tidak bisa lebih muda.

Ilustrasi mengembangnya alam semesta; seperti balon. Kredit: Science Photo Library
Selanjutnya, mari kita bahas mengenai mengembangnya alam semesta. Alam semesta yang kita huni ini bukan ruang yang tetap dan tidak berubah, melainkan merupakan ruang yang terus mengembang. Mengembangnya alam semesta juga terjadi di segala posisi. Artinya, bila kita di Bimasakti melihat galaksi-galaksi lain menjauhi galaksi kita, maka alien di galaksi Andromeda juga melihat hal serupa.

Sekali tingkat mengembangnya alam semesta ini diketahui, para ilmuwan dapat bekerja mundur untuk menentukan usia alam semesta, seperti polisi yang bisa mengungkap seperti apa kondisi awal yang mengakibatkan kecelakaan lalu lintas terjadi.

Jadi, meneliti dan menemukan tingkat atau laju pengembangan alam semesta, nilai yang dikenal sebagai Konstanta Hubble, adalah koentji.

Oh iya, nilai Konstanta Hubble adalah 69 kilometer per detik per Megaparsec. Itu artinya, setiap pertambahan jarak 1 Megaparsec (3,26 juta tahun cahaya, 1 tahun cahaya = 9,4 triliun kilometer), kita bisa mengamati tingkat pengembangan alam semesta bertambah cepat sebanyak 69 kilometer per detik.

Ada sejumlah faktor yang menentukan nilai dari konstanta ini. Yang paling kentara adalah, jenis materi yang mendominasi alam semesta. Para ilmuwan wajib hukumnya menentukan proporsi materi normal, materi gelap, hingga energi gelap. Kerapatan alam semesta juga memainkan peran. Alam semesta dengan kerapatan materi yang rendah diperkirakan lebih tua daripada alam semesta yang didominasi materi.

Untuk menentukan kerapatan dan komposisi alam semesta, para ilmuwan mengandalkan misi seperti wahana antariksa Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) milik NASA serta satelit Planck milik Agensi Antariksa Eropa.

Dengan mengukur radiasi termal yang tersisa dari Big Bang, misi kedua benda buatan manusia tercanggih ini dapat menentukan kerapatan, komposisi, dan laju pengembangan alam semesta. Radiasi yang tersisa dari Big Bang ini dikenal sebagai radiasi latar belakang gelombang mikro kosmis. Baik WMAP maupun Planck telah memetakannya.

Radiasi latar belakang gelombang mikro kosmis. Kredit: NASA/ESA
Penelitian di tahun 2012, WMAP memperkirakan usia alam semesta adalah 13,772 miliar tahun, dengan ketidakpastian 59 juta tahun. Setahun berikutnya, Planck mengukur usia alam semesta pada angka mencapai 13,82 miliar tahun. Baik hasil penelitian WMAP dan Planck, keduanya telah melampaui "batas" usia 11 miliar tahun yang berasal dari perhitungan bintang-bintang tertua dan gugus bola tadi.

Agar lebih memastikan angka-angka ini. Para astronom melakukan penelitian sekali lagi dengan Teleskop Antariksa Spitzer. Mereka berusaha mempersempit usia alam semesta dengan mengurangi ketidakpastian Konstanta Hubble. Pada akhirnya, didapatkanlah bahwa usia alam semesta kita telah memasuki 13,7 miliar tahun.

Kini, alam semesta kita masih terus mengembang. Belum ada yang tahu pasti tentang bagaimana alam semesta kita berakhir nantinya. Yang jelas, alam semesta sangatlah besar, tak cocok bagi kita untuk menyombongkan diri di planet Bumi yang hanya bagaikan debu di jagad raya.


Sumber & Referensi: Start with a Bang!, Universitas Cornell, Hubble Site, Universe Today, GSFC.
Bagaimana Kita Bisa Mengetahui Usia Alam Semesta? Bagaimana Kita Bisa Mengetahui Usia Alam Semesta? Reviewed by Riza Miftah Muharram on April 18, 2018 Rating: 5

Hype - Jangan Lewatkan!