Wahana Planck Menyingkap Kisah Dari Alam Semesta Dini

Wahana Planck Menyingkap Kisah Dari Alam Semesta Dini

Dunia sains selalu saja memberi kejutan. Kalau selama ini kita tahu bahwa usia alam semesta itu 13,77 milyar tahun, maka hasil terbaru dari Wahana Planck milik ESA justru menunjukkan bahwa usia alam semesta ternyata lebih tua 80 juta tahun yakni 13,8 milyar tahun. Tak hanya itu, Planck juga berhasil memetakan alam semesta dan peta Planck inilah yang paling detil sampai saat ini.  Apa yang dilihat dan dipotret Planck memungkinkan manusia untuk melihat cetak biru alam semesta semenjak ia masih bayi dan sebenarnya cetak biru itupun masih jauh dari selesai.

Peta alam semesta yang dibuat Planck dari radiasi latar gelombang mikro kosmik. Kredit: ESA & Planck Collaboration

Tapi tak pelak, hasil kerja Planck semenjak ia pertama kali melalukan pemotretan angkasa di tahun 2010 memberikan cerita yang luar biasa bagi peradaban manusia. Emisi latar depan antara Planck dan cahaya pertama di alam semesta yang dilihat Planck, setelah dianalisa justru menunjukkan detil gelombang latar belakang  mikro kosmos yang sangat detil. Memberikan gambaran alam semesta sejak bayi hingga masa kini.

Inilah yang dilakukan Planck. Pemetaan alam semesta dengan memanfaatkan radiasi latar belakang gelombang-mikro kosmis atau cosmic microwave background yang merupakan radiasi peninggalan Big Bang atau Dentuman Besar. Inilah radiasi latar belakang gelombang-mikro kosmis yang datang dari masa ketika alam semesta masih berusia sangat muda setelah Big Bang.

Peta Alam Semesta
Bagaimana membuat peta alam semesta? Planck memang tidak bisa mengunjungi atau bahkan keluar dari alam semesta untuk melihat di alam semesta ada apa saja. Tapi, Planck bisa menerima cahaya dari jarak yang sangatttttttt  jauh. Bahkan cahaya itu sangat kuno karena dipancarkan sejak alam semesta masih bayi. Cahaya ini pertama kali dipancarkan ketika alam semesta baru berusia 380000 tahun, sementara saat ini alam semesta sudah berusia 13,8 milyar tahun. Artinya cahaya itu membutuhkan waktu hampir seusia alam semesta itu sendiri untuk mencapai kita.

Cahaya yang dilihat Planck pertama kali dipancarkan saat alam semesta berusia 380000 tahun atau baru saja terbentuk setelah Big Bang. Ketika itu, alam semesta masih berupa sup panas dan padat dengan temperatur 2700ºC. Isinya interaksi proton, elektron dan foton. Saat proton dan elektron bergabung membentuk atom hidrogen, dan inilah saat cahaya pertama dipancarkan. Ketika alam semesta memuai, cahaya itupun membentang dalam radiasi latar belakang gelombang-mikro kosmis. Semenjak perjalanannya dimulai sampai saat dilihat Planck, alam semesta sudah bukan lagi sup panas karena saat ini temperatur alam semesta “hanya” 2,7º K

Ada yang menarik yang dilihat Planck. Radiasi latar belakang gelombang-mikro kosmis ternyata menunjukkan fluktuasi atau perubahan temperatur yang sangat kecil. Yang menjadi perhatian para ilmuwan, perubahan temperatur itu punya hubungan dengan area di alam semesta yang kerapatannya sedikit berbeda saat alam semesta masih bayi. Dan area ini rupanya merupakan area dimana benih atau cikal bakal bintang dan galaksi di masa kini.  Menurut  model standar kosmologi, fluktuasi terjadi dengan cepat sesaat setelah Big Bang dan membentang ketika terjadi pemuaian yang dipercepat atau inflasi.
Inflasi merupakan pengembangan alam semesta yang terjadi dalam waktu singkat bahkan lebih singkat dari satu kedipan mata.

Setelah dilakukan analisa sifat dan distribusi si benih atau cikal bakal bintang dan galaksi yang ada di citra CMB Planck, komposisi dan evolusi alam semesta bisa diketahui. Dan hasil pengamatan Planck ini kemudian bisa digunakan untuk mengkonfirmasi model kosmologi standar.

Planck tidak sekedar membuat peta alam semesta yang detil tapi dengan tingkat presisi dan sensitifitas yang sangat tinggi, Planck juga mengungkap keberadaan fitur yang tidak dapat atau masih belum dijelaskan.

Anomali yang dilihat Planck. Kredit: ESA & Planck Collaboration

Penemuan yang mengejutkan dari Planck menunjukkan kalau dalam skala besar, fluktuasi temperatur CMB tidak sesuai dengan yang diprediksikan oleh model kosmologi standar – dimana sinyalnya tidaklah sekuat yang diprediksikan dari sktruktur skala kecil yang diungkap Planck.  Hal lainnya yang juga ditemukan Planck adalah adanya ketidaksimetrian pada rata-rata temperatur untuk arah yang berlawanan. Yang artinya, ada ketidaksesuaian dengan prediksi model kosmologi standar dimana alam semesta seharusnya sama di semua arah.

Planck juga melihat adanya area dingin yang membentang di petak langit yang lebih besar dari dugaan awal.  Ketidaksimetrian dan area dingin yang dilihat Planck sebenarnya sudah terlebih dahulu diiisyaratkan keberadaannya oleh misi WMAP milik NASA namun pada saat itu indikasi ini diabaikan karena keraguan akan asal usul kosmiknya. Dan jelas apa yang dilihat Planck tidak lagi dapat diabaikan.

Kondisi ini seperti seseorang sedang menyelidiki fondasi sebuah rumah dan ternyata ditemukan ada bagian yang ltidak kokoh. Memang kita tidak tahu apakah bagian yang tidak kokoh itu akan menjadi penyebab robohnya rumah, namun tentunya akan dicari cara untuk memperkokoh fondasi rumah agar sama seperti bagian-bagian lain.

Mungkinkah ada sesuatu di antara CMB dan Planck yang mengganggu perjalanan foton CMB ? Salah satu penjelasan bagi anomali yang dilihat Planck adalah dalam skala besar, alam semesta pada kenyataannya tidak homogen di semua arah. Dan dalam skenario ini, CMB sepertinya memilih rute yang lebih rumit di alam semesta dan menghasilkan pola tidak biasa yang dilihat oleh Planck. Atau bisa juga ada sesuatu di antara CMB dan Planck yang menggenggu perjalanan foton CMB.

Jawaban memang masih harus dicari.  Tapi tampaknya prinsip homogen-isotropis dalam model kosmologi standar sedang mendapatkan ujiannya. Mungkin ini saatnya untuk mengkaji ulang dan merevisi model tersebut.  Untuk bisa menjelaskan anomali tersebut dengan baik, dibutuhkan sebuah model baru yang bisa memprediksi anomali yang dilihat Planck.

Resep Kosmos Baru
Selain anomali, data Planck juga mengungkap bahan penyusun alam semesta. Komposisi bahan yang menyusun alam semesta ternyata didominasi oleh energi gelap sebanyak 68,3%. Energi gelap merupakan kekuatan misterius di alam semesta yang diduga memegang peran penting dalam percepatan pemuaian alam semesta. Selain energi gelap, materi gelap juga menjadi bahan pembentuk alam semesta sebanyak 26,8% atau hampir 5 kali lebih banyak dari yang diduga sebelumnya. Dan hanya 4,9% penyusun alam semesta yang merupakan materi normal yang membentuk bintang galaksi.

Perbandingan bahan penyusun alam semesta sebelum dan sesudah Planck menyingkap data terbarunya. Kredit: ESA & Planck Collaboration

Selain bahan penyusun alam semesta, Planck juga menyingkapkann laju pengembangan alam semesta atau yang dikenal sebagai konstanta Hubble hanya 67,15 km/det/Mpc. Nilai ini lebih kecil kecil dari standar yang sudah diketahui sebelumnya yakni 71 km/det/Mpc. Dan usia alam semesta juga mengalami revisi yakni jadi lebih tua hampir 100 juta tahun yakni 13,82 milyar tahun.

Hasil yang dipaparkan Planck tak pelak merupakan tolok ukur baru dalam dunia Kosmologi melintasi batas pemahaman yang sudah dibangun. Model standar kosmologi standar jelas mendapatkan tantangan yang tidak mudah karena fitur yang dilihat Planck tersebut mendorong ilmuwan untuk memikirkan kembali asumsi dasar yang mereka gunakan dalam membangun model alam semesta.

Data Planck membuka babak baru dunia kosmologi dengan teka teki dan misteri yang harus dipecahkan di masa depan.