Oleh Dedi Junaedi
Wartawan dan Dosen INAIS Bogor
Alam semesta terus berkembang. Semakin lama kian besar dengan pergerakan yang semakin cepat. ‘’Fenomena ini mengisyaratkan adanya energi gelap (dark energy) di jagat raya,’’ ungkap Prof Brian P Schmidt PhD, astrofisikawan AS yang kini memimpin Australian National University (ANU).
Senin (29/5), Nobelis Fisika 2011 itu didapuk mengisi kuliah umum di Ruang Apung, Gedung Perpustakaan Universitas Indonesia (UI), Depok. Bertema The Accelerating Universe, dia berkisah tentang penelitiannya terkait percepatan alam semesta yang hingga kini dipercaya terus “mengembang” dari waktu ke waktu.
“Ketika melakukan observasi, kita melihat alam semesta semakin membesar. Semua bintang-bintang dan galaksi di jagat raya bergerak menjauhi satu sama lain. Semuanya membuat semesta meluas, seakan tanpa batas. Uniknya, pergerakan tersebut terjadi semakin cepat,” ungkap alumnus postdoktoral Harvard University (1993)
Bersama tim dari berbagai negara, Brian menemukan teori dark energy yang membuat semesta terus berekspansi. Sebuah energi yang diperkirakan mampu menolak energi gravitasi. “Energi gelap kami duga merupakan energi yang mengisi angkasa luar itu sendiri. Kita tidak tahu mengapa energi tersebut ada di sana, tapi energi tersebut memang nyata dan ada,” jelasnya fisikawan kelahiran Missoula, MT, 24 Februari 1967.
Sebenarnya, sudah banyak penelitian dilakukan oleh para ahli dari berbagai untuk mencari tahu apa sebenarnya dark energy itu. Meski begitu, dark energy sebagaimana disebut Brian masih banyak mengandung misteri.
Big Bang dan Big Crunch
Melalui observasi galaksi-galaksi, hampir 100 tahun lalu ilmuwan telah menengarai bahwa alam semesta kita semakin besar dan besar. Jarak antara galaksi terus meningkat, seperti ruang antara kismis dalam kue kismis yang membengkak di oven. Proses ekspansi ini diperkirakan mulai sekitar 14 miliar tahun yang lalu. Pemicunya adalah ledakan primordial yang Big Bang oleh astrofisikawan Inggris Fred Hoyle.
Selama lima miliar tahun terakhir, kira-kira sejak terbentuknya tata surya kita, alam semesta telah berlipat ganda, dan terus berkembang. Pada saat yang sama, semua materi di alam semesta tertarik satu sama lain karena gravitasi. Adanya gravitasi, jarak antara galaksi seharusnya tidak dapat terus meningkat dengan cepat sepanjang masa. Atau ekspansi itu pada akhirnya harus melambat. Secara teoritis, ada hitungan bahwa jika alam semesta mengandung lebih dari enam atom per meter kubik, ekspansi ini harus berhenti. Alam semesta harus mulai menyusut dan akhirnya berakhir dengan Big Crunch, kebalikan dari Big Bang.
Untuk menjawab pertanyaan ini, para ahli mempelajari apakah tingkat ekspansi alam semesta berubah dari waktu ke waktu. Melalui Teori Relativitas Umum Einstein, para fisikawan dapat menemukan model yang menggambarkan alam semesta sebenarnya.
Bersama Saul Perlmutter dan Adam G Riess, Brian P Schmidt secara bersama maupun sendiri-sendiri mempelajari fenomena bintang-bintang yang meledak, yang disebut supernova. Tahun 1998, ternyata mereka menemukan hasil yang mengejutkan. Alam semesta ternyata terus berkembang dengan kecepatan yang terus meningkat. Berkat temuan itu, ketiganya dianugrahi Hadiah Nobel Fisika 2011 oleh Komite Nobel Akademi Sains Kerajaan Swedia.
Tiga ilmuwan itu telah mempelajari ledakan bintang – supernova. Peristiwa ini mengeluarkan sejumlah besar energi: selama beberapa minggu, supernova tunggal bisa melalap jutaan miliaran bintang di sebuah galaksi. Bintang bisa remuk-redam dengan berbagai cara, namun ternyata dalam kasus khusus, ledakan terjadi yang selalu memancarkan jumlah cahaya yang sama. Ledakan ini bisa dikenali dengan mengamati cahaya bintang terkait. Karena jumlah cahaya yang dilepaskan selalu sama, jaraknya bisa ditentukan dari intensitas cahaya bintang yang diamati. Semakin jauh supernova, logikanya akan semakin tampak redup.
Tapi, hasil pengamatan menunjukkan, supernova-supernova itu tampaknya terlalu redup atau lebih lemah dari yang diperkirakan, jika perluasan alam semesta melambat. Brian Schmidt dan kawan-kawan menyimpulkan, alam semesta ternyata telah berkembang lebih cepat dan lebih cepat.
Pertanyaan berikutnya, apa yang menyebabkan tingkat ekspansi semesta meningkat? Jawabannya hipotesisnya adalah ada bentuk energi khusus, yang disebut Dark Energy, yang mendorong alam semesta “ke luar”. Bentuk energi yang sama, sebenarnya, telah diramalkan Albert Einstein tahun 1917. Kala itu, Bapak Fisika Modern itu menyebutnya sebagai Konstanta Kosmologis. Merasa tidak banyak mendapat dukungan, belakangan, Einstein menarik diri bahkan menghapus teori itu dari wacana ilmiah.
Menurut Brian Schmidt, energi gelap mencakup sekitar 73 persen dari seluruh energi di alam semesta. Besarnya energy ini telah dikonfirmasi selama dekade terakhir oleh oleh studi distribusi galaksi di jarak yang jauh dan oleh studi radiasi latar belakang kosmik. Penemuan perluasan percepatan melalui studi supernova telah jauh mengubah citra alam semesta dengan cara yang tidak terduga dan dramatis.
‘’Kita telah menyadari bahwa kita hidup di alam semesta yang sebagian besar terdiri dari komponen yang tidak kita kenal. Memahami energi gelap adalah tantangan bagi ilmuwan di seluruh dunia,’’ ungkap Prof Olga Botner, dari Royal Swedish Academy of Sciences saat pengumuman pemenang Nobel Fisika Oktober 2011. Atas jasa rintisan ilmiah mereka, kata dia, “Profesor Perlmutter, Profesor Schmidt, dan Profesor Riess amat layak dianugerahi Hadiah Nobel Fisika untuk penemuan percepatan perluasan Alam Semesta melalui pengamatan supernova jauh.”
Energi Gelap
Pada 1990, dua tim astronom dari Proyek Kosmologi Supernova dari Lawrence Berkeley National Laboratory) berupaya mengukur tingkat ekspansi alam semesta melalui fenomena Supernova. Mereka menduga ada supernova lebih terang sebagai indikasi ekspansi melambat. Hasilnya, ternyata terbalik. Mereka justru menemukan supernova yang lebh redup dari yang diharapkan. Ini membuktikan bahwa perluasan alam semesta mengalami percepatan! Fenomena ini berlawanan dengan akal sehat yang menduga ekspansi melambat karena pengaruh waktu dan gravitasi.
Selain itu, pengukuran gelombang mikro kosmik menunjukkan bahwa alam semesta memiliki geometri datar dalam skala besar. Karena tidak ada cukup materi di alam semesta – materi biasa atau gelap – untuk menghasilkan kerataan ini, maka perbedaan itu mengaharuskan adanya “energi gelap” (dark energy) yang menstimulai percepatan ekspansi alam semesta. Belakangan muncul teori bahwa alam semesta punya sejarah ekspansi yang berbeda. Pada separuh waktunya, sejak Big Bang terjadi, alam semesta ini berkembang melambat. Tetapi, sejak 7 milyar lalu, ekspansi semesta kemudian terjadi lebih cepat atau mengalami akselerasi karena hadirnya energi gelap..
Beberapa astronom mengidentifikasi energi gelap dengan konstanta Einstein melalui teori Relativitas Umums. Setelah penemuan Edwin Hubble yang membuktikn perluasan alam semesta, kontanta Einstein goyah dan tergeser oleh teori kuantum. Menurut teori ini, energi gelap terbentuk ketika partikel subatomik neutrino dan antineutrino bergabung. Belakangan, fisikawan Chandrasekhar (India) memperbaikinya dengan teori Konstanta Kosmologi.
Hijrah ke Australia
Sejak 2016, Profesor Brian Schmidt AC menerima pinangan Australia untuk menjadi Rektor Australian National University (ANU). Sebelumnya, dia telah tercatat menjadi peneliti dan dosen tamu di Departemen Astrofisika ANU per 1995.
Sebelumnua, salah satu astrofisikawan paling terkemuka di dunia itu mendalami fisika dan astronomi di University of Arizona. Brian Schmidt kemudian menyelesaikan gelar Magister dan PhD di bidang astronomi di Universitas Harvard.
Berbagai penghargaan telah diterima Profesor Schmidt, antara lain Shaw Prize 2006 untuk bidang astronomi, Hadiah Gruber 2007 untuk bidang kosmologi dan Breakthrough Prize 2014 di bidang Fisika. Dia juga tercatat sebagai anggota Akademi Ilmu Pengetahuan Australia, Akademi Ilmu Pengetahuan Amerika Serikat, Royal Society of London, dan merupakan anggota asing Spanish Royal Academy of Sciences, serta Akademi Ilmu Pengetahuan India.
Dedi Junaedi
