Penjelasan Pakar: Bagaimana Teleskop Luar Angkasa James Webb Menimbulkan Pertanyaan dalam Kosmologi | Berita menjelaskan

Namun, gambarnya sangat berbeda dari apa yang diperkirakan para astronom akan lihat.

Mereka berharap menemukan galaksi-galaksi yang baru lahir. Sebaliknya, tahap-tahap awal alam semesta penuh dengan galaksi-galaksi berukuran dewasa. Dan jika hal tersebut tidak sesuai dengan teka-teki yang ada, laju perluasan alam semesta, yang diukur dengan teleskop luar angkasa, tampaknya bertentangan dengan data lain.

Cara mengukur ekspansi

Laju perluasan alam semesta telah menjadi topik perdebatan ilmiah selama beberapa waktu. Dua metode penentuan laju yang berbeda memberikan hasil dengan selisih 10%.

Salah satu metode didasarkan pada fenomena di alam semesta awal – yang mengacu pada peristiwa yang sangat jauh, karena cahaya yang kita lihat dari benda-benda jauh memulai perjalanannya sejak lama. Metode lainnya didasarkan pada benda langit lokal – namun yang kami maksud dengan ‘lokal’ adalah wilayah yang mencakup miliaran tahun cahaya.

Beberapa bintang mengubah kecerahannya secara berkala, dan durasi perubahan ini memberi tahu kita seberapa terang bintang tersebut sebenarnya. Dari sini, jarak mereka dan bagaimana alam semesta mengembang dapat ditentukan.

Teleskop luar angkasa baru mengidentifikasi alasan perbedaan antara hasil yang diperoleh kedua metode tersebut. Namun pengukurannya hanya meningkatkan perbedaannya. Pengamatan lebih dalam pada metode pengukuran lokal menghasilkan laju ekspansi yang sedikit lebih cepat dibandingkan dengan pengukuran alam semesta awal.

Pertanyaannya adalah, metode manakah yang lebih dapat diandalkan?

Model alam semesta awal didasarkan pada sisa radiasi dari masa-masa awal ketika alam semesta masih panas. Ketika alam semesta mengembang, radiasinya kini mendingin dan menjadi ‘dengungan’ gelombang mikro yang meresap ke segala sesuatu. Jika Anda mengepalkan tangan, ratusan foton dari radiasi peninggalan ini akan melewatinya setiap detik!

Analisis rinci terhadap radiasi ini menunjukkan seberapa cepat alam semesta mengembang. Dengan kata lain, satu metode bergantung pada seberapa baik kita mengenal bintang kita, dan metode lainnya bergantung pada seberapa baik kita memahami sejarah alam semesta.

‘Orang Dewasa di Taman Kanak-Kanak’

Bahkan sejarah awal alam semesta pun mempunyai masalah.

Teleskop luar angkasa dirancang untuk mengamati galaksi bayi. Galaksi seperti Bima Sakti kita mengandung sekitar seratus miliar bintang. Namun sekitar 13 miliar tahun lalu, ketika usia alam semesta kurang dari sepersepuluh usianya saat ini, gumpalan kecil materi mulai menggumpal dan menciptakan kondisi yang tepat bagi bintang-bintang pertama untuk menyala.

Galaksi-galaksi kecil itu pasti berukuran sangat kecil. Namun data dari JWST menunjukkan galaksi bertubuh penuh pada awal mula alam semesta! Banyak di antaranya yang tampaknya mengandung miliaran bintang. Sungguh menakjubkan, seperti menemukan sekelompok orang dewasa bermain di taman kanak-kanak.

Beberapa galaksi yang dicitrakan dan dianalisis oleh JWST berasal dari masa ketika alam semesta baru berusia beberapa ratus juta tahun. Namun, tampaknya di sana terdapat miliaran bintang yang sangat terang. Ini mungkin merupakan pengecualian, tetapi benda-benda seperti itu seharusnya langka – padahal sebenarnya tidak. Bahkan jika hal tersebut harus dianggap sebagai pengecualian, penjelasan mengenai pembentukan bintang pada awal mula alam semesta harus diberikan. Meskipun para astronom masih berharap untuk menemukan penjelasan, yang dipaksa melampaui batas proses astrofisika, beberapa orang bertanya-tanya apakah ada yang salah dengan gagasan dasar kita tentang alam semesta.

Persimpangan pengetahuan

Hanya ada satu alam semesta. Dan kita adalah bagian darinya. Kita tidak dapat mengubahnya, menyesuaikannya, atau bereksperimen dengannya. Hal ini membuatnya tidak seperti bidang penelitian sains lainnya. Namun, sejak abad terakhir, dengan dilengkapi teori gravitasi Einstein dan teleskop besar, fisikawan telah melakukan upaya ambisius untuk mempelajari dan menjelaskan alam semesta.

Selama beberapa dekade, sebuah ‘model standar’ alam semesta muncul, menarik dalam kesederhanaannya dan cukup fleksibel untuk mengakomodasi kompleksitas. Berdasarkan hal tersebut, sejarah alam semesta dibuat sketsanya – kecuali momen pertama, yang masih belum jelas.

Namun, apa yang disebut ‘model standar’ memerlukan perbaikan cepat dalam lebih dari satu cara. Dihadapkan pada ketidaksesuaian antara inventarisasi materi dan tarikan gravitasi yang teramati, para ilmuwan telah menemukan “materi gelap”, meskipun tidak ada yang tahu apa bahan penyusunnya. Bahkan alam semesta tampak terburu-buru saat mengembang. Untuk menjelaskan hal ini, kita mengemukakan “energi gelap” – namun kita tetap tidak mengetahui sifatnya.

Beberapa astronom berpendapat bahwa kesenjangan dalam pemahaman kita mungkin bukan sekadar rincian – dan mungkin memerlukan revisi menyeluruh terhadap pendapat kita tentang alam semesta. Ada beberapa contoh dalam sejarah sains di mana para ilmuwan berpegang pada ide-ide yang ada dengan memperkenalkan tambal sulam untuk mengakomodasi konflik antara teori dan observasi. Misalnya, orang-orang Yunani terus mempersulit orbit planet-planet di sekitar bumi, mengabaikan anggapan bahwa model dasar geosentris alam semesta mereka salah.

Para ilmuwan terkadang bertindak seolah-olah model konvensional mereka adalah satu-satunya kemungkinan dan mengabaikan pengukuran yang kontradiktif hingga pergeseran tektonik mengubah segalanya. Kalau begitu, tidak mungkin dibayangkan bagaimana Paramartha akan terjadi. Hanya waktu yang akan membuktikan apakah hasil membingungkan dari teleskop luar angkasa ini akan dijelaskan oleh tambal sulam lainnya, penemuan sesuatu yang ‘gelap’ lainnya, atau apakah hal tersebut akan mengarah pada pemikiran ulang tentang sejarah kosmik.

Penulis adalah ahli astrofisika di Raman Research Institute, Bangalore.