Pada awal tahun 1990-an, satu hal hampir pasti mengenai ekspansi alam semesta. Mungkin memiliki kepadatan energi yang cukup untuk menghentikan ekspansinya dan runtuh kembali, mungkin memiliki kepadatan energi yang begitu kecil sehingga tidak akan pernah berhenti berkembang, tetapi gravitasi pasti akan melambatkan ekspansi seiring berjalannya waktu. Meskipun perlambatan tersebut belum diamati, tetapi, secara teoretis, alam semesta harus melambat. Alam semesta penuh dengan materi dan gaya tarik gravitasi menarik semua materi bersama-sama.
Pada tahun 1998, hasil pengamatan Teleskop Luar Angkasa Hubble terhadap supernova yang sangat jauh menunjukkan bahwa pada waktu yang lama yang lalu, alam semesta sebenarnya berkembang lebih lambat daripada sekarang. Jadi, ekspansi alam semesta tidak melambat karena gravitasi, seperti yang semua orang kira, tetapi sedang mengalami percepatan.
Tidak ada yang mengharapkan ini, tidak ada yang tahu bagaimana menjelaskannya. Tetapi sesuatu menyebabkannya.
Pada akhirnya, para teoris mengemukakan tiga jenis penjelasan. Mungkin itu hasil dari versi teori gravitasi Einstein yang sudah tidak relevan lagi, yang mengandung apa yang disebut “konstanta kosmologis.” Mungkin ada semacam fluida energi aneh yang mengisi ruang. Mungkin ada sesuatu yang salah dengan teori gravitasi Einstein dan teori baru dapat mencakup semacam medan yang menciptakan percepatan kosmik ini. Para fisikawan teoritis masih tidak tahu apa penjelasan yang benar, tetapi mereka telah memberikan nama untuk solusinya. Itu disebut energi gelap.
Energi Gelap
Lebih banyak yang tidak diketahui daripada yang diketahui. Kita tahu seberapa banyak energi gelap karena kita tahu bagaimana hal itu mempengaruhi ekspansi alam semesta. Selain itu, ini adalah suatu misteri total. Tetapi ini adalah misteri penting. Ternyata sekitar 68% dari alam semesta adalah energi gelap. Materi gelap menyumbang sekitar 27%. Sisanya—segala sesuatu di Bumi, segala sesuatu yang pernah diamati dengan semua instrumen kita, semua materi normal—hanya menyumbang kurang dari 5% dari alam semesta. Kalau dipikir-pikir, mungkin seharusnya tidak disebut materi “normal” sama sekali, karena itu adalah bagian yang sangat kecil dari alam semesta.
Energi Gelap dalam Alam Semesta – 1 Ekspansi Alam Semesta. Kredit: NASA/STSci/Ann Feild
Diagram tersebut mengungkap perubahan dalam tingkat ekspansi sejak kelahiran alam semesta 15 miliar tahun yang lalu. Semakin landai kurva tersebut, semakin cepat tingkat ekspansinya. Kurva mengalami perubahan yang cukup terlihat sekitar 7,5 miliar tahun yang lalu, ketika objek-objek dalam alam semesta mulai menjauh dengan kecepatan yang lebih tinggi. Para astronom mengemukakan bahwa tingkat ekspansi yang lebih cepat disebabkan oleh kekuatan gelap dan misterius yang menarik galaksi-galaksi menjauh.
Salah satu penjelasan untuk energi gelap adalah bahwa itu adalah sifat dari ruang itu sendiri. Albert Einstein adalah orang pertama yang menyadari bahwa ruang hampa bukanlah ketiadaan. Ruang memiliki sifat-sifat luar biasa, banyak di antaranya baru mulai dipahami. Sifat pertama yang ditemukan oleh Einstein adalah bahwa mungkin ada lebih banyak ruang yang muncul. Kemudian, satu versi dari teori gravitasi Einstein, versi yang mengandung konstanta kosmologis, membuat prediksi kedua: “ruang kosong” dapat memiliki energinya sendiri. Karena energi ini adalah sifat dari ruang itu sendiri, itu tidak akan tereduksi ketika ruang berkembang. Seiring munculnya lebih banyak ruang, lebih banyak energi dari ruang ini akan muncul. Akibatnya, bentuk energi ini akan menyebabkan alam semesta berkembang lebih cepat dan lebih cepat. Sayangnya, belum ada yang memahami mengapa konstanta kosmologis seharusnya ada, apalagi mengapa nilainya harus tepat untuk menyebabkan percepatan yang diamati dari alam semesta.
Inti Materi Gelap Menantang Penjelasan. Gambar ini menunjukkan distribusi materi gelap, galaksi, dan gas panas di inti gugus galaksi yang sedang berfusi, Abell 520. Hasil ini bisa menjadi tantangan bagi teori dasar materi gelap.
Penjelasan lain tentang bagaimana ruang memperoleh energi berasal dari teori kuantum materi. Dalam teori ini, “ruang hampa” sebenarnya penuh dengan partikel sementara “virtual” yang terus-menerus terbentuk dan kemudian menghilang. Tetapi ketika fisikawan mencoba menghitung seberapa banyak energi yang akan diberikan ruang hampa ini, jawabannya keliru-keliru sebanyak banyaknya. Angka yang keluar terlalu besar, yaitu 10120 kali terlalu besar. Itu angka yang sangat besar. Jadi, misteri ini terus berlanjut.
Penjelasan lain untuk energi gelap adalah bahwa itu adalah jenis baru cairan energi dinamis atau medan, sesuatu yang mengisi seluruh ruang tetapi efeknya pada ekspansi alam semesta berlawanan dengan materi dan energi normal. Beberapa teoris menamainya “kuintesensi,” sesuai dengan elemen kelima dari filsuf Yunani. Namun, jika kuintesensi adalah jawabannya, kita masih tidak tahu seperti apa, apa yang berinteraksi dengannya, atau mengapa itu ada. Jadi, misteri ini terus berlanjut.
Kemungkinan terakhir adalah bahwa teori gravitasi Einstein tidak benar. Hal ini tidak hanya akan mempengaruhi ekspansi alam semesta, tetapi juga akan mempengaruhi perilaku materi normal di galaksi dan gugus galaksi. Fakta ini akan memberikan cara untuk menentukan apakah solusi untuk masalah energi gelap adalah teori gravitasi baru atau tidak: kita bisa mengamati bagaimana galaksi berkumpul dalam gugus. Tetapi jika memang diperlukan teori gravitasi baru, teori seperti apa itu? Bagaimana teori itu dapat menjelaskan dengan benar gerakan benda-benda di Tata Surya, sebagaimana yang diketahui dari teori Einstein, dan masih memberikan prediksi yang berbeda untuk alam semesta yang kita butuhkan? Ada teori-teori calon, tetapi belum ada yang meyakinkan. Jadi, misteri ini terus berlanjut.
Hal yang diperlukan untuk memilih di antara kemungkinan energi gelap—sifat dari ruang, fluida dinamis baru, atau teori gravitasi baru—adalah lebih banyak data, data yang lebih baik.
Dapat kita katakan bahwa “Energi Gelap” merujuk pada efek misterius di ruang kosong terbesar di kosmos yang menyebabkan percepatan ekspansi alam semesta.
Referensi :
[1] https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-is-dark-energy/ diakses pada 28 Januari 2024
[2] https://astro.fnal.gov/science/dark-energy/ diakses pada 28 Januari 2024
