Salah satu misteri terbesar dalam kosmologi modern adalah konsep “energi gelap,” yang selama beberapa dekade dianggap sebagai kekuatan misterius yang menyebabkan alam semesta mengembang dengan percepatan. Namun, penelitian terbaru dari tim ilmuwan di University of Canterbury, Selandia Baru, menunjukkan bahwa energi gelap mungkin tidak diperlukan untuk menjelaskan ekspansi alam semesta. Sebaliknya, mereka mengusulkan model “timescape cosmology” yang mempertimbangkan variasi dalam cara waktu dan jarak diukur di berbagai bagian alam semesta.
Apa Itu Energi Gelap?
Energi gelap adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan percepatan ekspansi alam semesta yang pertama kali diamati melalui pengukuran supernova tipe Ia. Model kosmologi standar Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM) mengasumsikan bahwa sekitar 70% dari komposisi energi-materi alam semesta terdiri dari energi gelap, yang bertindak sebagai gaya anti-gravitasi yang mendorong ruang untuk mengembang lebih cepat.
Meskipun energi gelap sering dibandingkan dengan konsep konstanta kosmologi yang diajukan oleh Albert Einstein dalam teori relativitas umumnya, sifat sebenarnya dari energi gelap tetap menjadi misteri. Teori ini didasarkan pada pengamatan bahwa cahaya dari supernova yang jauh tampaknya lebih redup daripada yang diperkirakan, yang menunjukkan bahwa alam semesta mengembang dengan kecepatan yang meningkat.
Namun, teori ini menghadapi beberapa tantangan, terutama dari ketidaksesuaian antara laju ekspansi alam semesta saat ini dan prediksi yang didasarkan pada pengukuran dari latar belakang gelombang mikro kosmik (Cosmic Microwave Background/CMB). Ketidaksesuaian ini dikenal sebagai “Hubble tension,” yang menjadi salah satu perdebatan utama dalam kosmologi.
Baca juga: Energi Gelap dan Pengaruhnya Pada Ekspansi Luar Biasa Alam Semesta
Model Timescape: Alternatif Tanpa Energi Gelap
Tim peneliti dari University of Canterbury mengusulkan model timescape sebagai alternatif dari model ΛCDM. Dalam pendekatan ini, mereka mempertimbangkan bahwa alam semesta tidak mengembang secara seragam, melainkan memiliki struktur “bergumpal” dengan voids (ruang hampa besar) dan filamen galaksi. Model ini berpendapat bahwa variasi dalam ekspansi tidak disebabkan oleh energi gelap, tetapi oleh perbedaan dalam bagaimana waktu dan jarak dikalibrasi di berbagai bagian alam semesta.
Menurut model ini, waktu berjalan lebih lambat dalam area dengan gravitasi tinggi, seperti galaksi, dibandingkan dengan area yang hampir kosong. Hal ini menyebabkan efek ilusi di mana ekspansi tampak lebih cepat dalam ruang hampa dibandingkan dengan area yang lebih padat. Dengan kata lain, persepsi percepatan ekspansi alam semesta muncul karena efek pengamatan dan bukan karena adanya energi gelap.
Apa Itu Void Kosmis?
Void kosmis adalah wilayah luas di alam semesta yang hampir tidak memiliki galaksi. Wilayah ini berukuran ratusan juta tahun cahaya dan berkontribusi terhadap struktur berskala besar alam semesta. Karena kepadatannya yang sangat rendah, void kosmis memungkinkan ruang di dalamnya mengembang lebih cepat dibandingkan area yang lebih padat seperti kluster galaksi.
Bukti Empiris dari Pengamatan Supernova
Para ilmuwan menganalisis kurva cahaya dari supernova tipe Ia menggunakan katalog Pantheon+, yang merupakan salah satu dataset supernova terbesar dan paling akurat. Mereka membandingkan hasilnya dengan prediksi dari model ΛCDM dan menemukan bahwa model timescape memberikan kecocokan yang lebih baik dengan data tanpa perlu adanya energi gelap.
Dalam analisis mereka, para peneliti juga mempertimbangkan variasi dalam parameter kosmologis yang diperoleh dari pengukuran spektrum gelombang mikro kosmik dan survei galaksi. Hasilnya menunjukkan bahwa model timescape lebih sesuai dalam menjelaskan ketegangan Hubble yang muncul dalam model ΛCDM.
Implikasi bagi Kosmologi Modern
Jika model timescape terbukti benar, ini akan mengubah secara drastis cara kita memahami alam semesta. Beberapa implikasi utamanya meliputi:
- Tidak perlu energi gelap: Jika ekspansi alam semesta dapat dijelaskan tanpa energi gelap, maka model fisika saat ini harus direvisi.
- Pentingnya Struktur Alam Semesta: Model standar menganggap bahwa alam semesta secara keseluruhan bersifat homogen dan isotropik. Namun, model timescape menunjukkan bahwa struktur besar, seperti voids dan filamen, memainkan peran penting dalam evolusi kosmos.
- Perlu Revisi dalam Pengukuran Waktu dan Jarak: Jika waktu dan jarak tidak universal tetapi bergantung pada lingkungan gravitasi lokal, maka banyak pengukuran kosmologis sebelumnya perlu dikaji ulang.
Apa Itu Konstanta Hubble?
Konstanta Hubble adalah parameter yang mengukur laju ekspansi alam semesta. Nilai ini menentukan seberapa cepat galaksi-galaksi bergerak menjauh satu sama lain seiring waktu. Dalam model standar, konstanta ini diasumsikan seragam di seluruh alam semesta, tetapi dalam model timescape, variasi lokal dalam waktu dan ruang dapat menyebabkan perbedaan dalam pengukuran konstanta Hubble.
Pengujian Lebih Lanjut
Meskipun bukti yang mendukung model timescape semakin kuat, diperlukan lebih banyak data untuk mengonfirmasi keabsahannya. Salah satu proyek yang diharapkan dapat menguji model ini adalah misi satelit Euclid dari European Space Agency (ESA), yang diluncurkan pada tahun 2023. Dengan pengamatan lebih dari 1.000 supernova berkualitas tinggi, para ilmuwan dapat membandingkan hasil model timescape dengan model standar secara lebih rinci.
Selain itu, teleskop ruang angkasa Nancy Grace Roman yang akan datang juga akan memberikan data lebih lanjut yang dapat digunakan untuk menguji hipotesis ini. Data dari teleskop ini diharapkan dapat membantu menjawab pertanyaan fundamental tentang sifat sebenarnya dari ekspansi alam semesta.
Kesimpulan
Penelitian terbaru menunjukkan bahwa energi gelap mungkin tidak ada, dan percepatan ekspansi alam semesta bisa dijelaskan oleh efek gravitasi pada waktu dan jarak. Model timescape memberikan alternatif yang menarik untuk menjelaskan kosmologi tanpa perlu menambahkan entitas baru seperti energi gelap. Jika model ini terbukti benar, maka pemahaman kita tentang alam semesta akan mengalami perubahan mendasar, dan kita mungkin harus mencari kembali dasar-dasar fisika kosmologis yang telah lama kita terima.
Dengan kemajuan dalam pengamatan astronomi dan analisis data, beberapa dekade mendatang mungkin akan menjadi era di mana kita akhirnya memahami sepenuhnya misteri ekspansi alam semesta. Penelitian lebih lanjut akan terus menguji apakah energi gelap benar-benar ada atau hanya ilusi akibat cara kita mengukur ruang dan waktu dalam kosmos.
Referensi:
[1] https://ras.ac.uk/news-and-press/research-highlights/dark-energy-doesnt-exist-so-cant-be-pushing-lumpy-universe-apart, diakses pada 7 Februari 2025.
[2] Zachary G Lane, Antonia Seifert, Ryan Ridden-Harper, David L Wiltshire. Cosmological foundations revisited with Pantheon+. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2024; DOI: 10.1093/mnras/stae2437
