Bayangkan sebuah benang tipis yang terbentang melintasi jagat raya, lebih kecil dari partikel atom, tetapi begitu kuat sehingga mampu menggetarkan ruang dan waktu itu sendiri. Benang inilah yang dalam fisika modern disebut cosmic strings atau benang kosmik. Konsep ini bukanlah benang biasa yang bisa dipakai untuk menjahit baju, melainkan objek teoretis yang muncul dari salah satu teori paling ambisius dalam fisika: Teori String.
Para ilmuwan percaya bahwa jika benang kosmik benar-benar ada, ia bisa memberikan petunjuk berharga tentang bagaimana alam semesta terbentuk sesaat setelah Big Bang. Penelitian terbaru yang diterbitkan di Journal of Cosmology and Astroparticle Physics tahun 2025 membahas sesuatu yang lebih menarik: bagaimana jika ketegangan (tension) dari benang kosmik ini tidak tetap, melainkan berubah seiring waktu?
Baca juga artikel tentang: Menembus Batas Berbicara: Penemuan Baru dalam Memahami Pengaruh Kerusakan Otak pada Kemampuan Berbicara dan Harapan untuk Terapi Baru
Apa Itu Benang Kosmik?
Sebelum melangkah lebih jauh, mari kita pahami dulu ide dasarnya. Teori String berusaha menjelaskan bahwa partikel-partikel paling kecil di alam semesta, seperti elektron dan quark bukanlah titik tanpa ukuran, melainkan “senar” atau “string” kecil yang bergetar. Cara string itu bergetar menentukan jenis partikel apa yang kita lihat.
Dalam prosesnya, muncul prediksi tentang struktur yang jauh lebih besar, yang disebut cosmic strings. Mereka bisa terbentuk di awal sejarah alam semesta, saat energi sangat tinggi dan hukum-hukum fisika yang kita kenal sekarang belum stabil. Jika benar-benar ada, benang kosmik bisa membentang melintasi kosmos, membawa jejak sejarah paling awal dari jagat raya.
Tension: Kekuatan Tarik Kosmik
Setiap benang kosmik memiliki apa yang disebut sebagai tension, mirip dengan ketegangan pada tali gitar. Tension ini menentukan seberapa besar energi dan pengaruh benang itu terhadap ruang-waktu di sekitarnya.
Selama ini, sebagian besar model teoretis menganggap tension benang kosmik konstan, atau paling tidak berubah sangat lambat. Dengan asumsi ini, para ilmuwan bisa membuat simulasi tentang bagaimana benang kosmik berinteraksi, membentuk loop (lingkaran), atau bahkan menghasilkan gelombang gravitasi, riakan kecil di ruang-waktu yang kini bisa dideteksi oleh instrumen seperti LIGO dan Virgo.
Namun, Revello dan Villa mengajukan pertanyaan sederhana namun radikal: bagaimana jika tension itu berubah-ubah seiring waktu?
Benang Kosmik yang “Elastis”
Dalam kerangka Teori String, ternyata tidak ada jaminan bahwa tension harus selalu tetap. Tension bisa bergantung pada nilai-nilai lain dalam teori, yang disebut moduli. Nilai moduli ini bisa berubah seiring waktu, sehingga tension benang kosmik ikut berubah.
Bayangkan sebuah karet gelang. Kadang ia kencang, kadang lebih longgar, tergantung bagaimana Anda menariknya. Hal serupa mungkin terjadi dengan cosmic strings.
Jika tension berubah, maka evolusi jaringan benang kosmik pun berubah. Loop yang terbentuk bisa bertahan lebih lama atau lebih cepat hilang. Benang panjang bisa berperilaku seperti radiasi, melepaskan energi dalam bentuk gelombang gravitasi dengan cara yang sangat berbeda dari model standar.
Model Baru: Velocity One Scale (VOS)
Untuk mempelajari fenomena ini, penulis menggunakan sebuah pendekatan yang disebut Velocity One Scale (VOS) model. Model ini seperti “rumus besar” yang mencoba merangkum bagaimana seluruh jaringan benang kosmik, baik yang panjang maupun yang membentuk loop berkembang dari waktu ke waktu.
Dengan menambahkan faktor tension yang berubah, model ini memberikan hasil yang jauh lebih kaya. Ada kemungkinan muncul perilaku baru, seperti:
- Loop yang tumbuh lebih besar sebelum akhirnya hancur.
- Perkolasi, di mana jaringan benang saling terhubung membentuk struktur rumit.
- Perilaku mirip radiasi, di mana energi benang menyebar layaknya cahaya.
Semua ini membuka pintu ke kemungkinan deteksi yang lebih beragam melalui gelombang gravitasi atau fenomena kosmik lainnya.
Mengintip Gelombang Gravitasi
Salah satu aspek paling menarik dari cosmic strings adalah potensinya untuk menghasilkan gelombang gravitasi. Ketika dua loop bertabrakan, atau ketika sebuah benang bergetar hebat, riakan ruang-waktu bisa dilepaskan.
Jika tension benang berubah-ubah, maka pola gelombang gravitasi yang dihasilkan juga akan berbeda. Artinya, instrumen masa depan seperti LISA (Laser Interferometer Space Antenna) mungkin bisa menemukan tanda khas dari cosmic strings dengan tension yang bervariasi.
Deteksi semacam itu akan menjadi bukti tak terbantahkan, bukan hanya untuk keberadaan cosmic strings, tetapi juga untuk kebenaran Teori String sebagai dasar realitas.
Mengapa Ini Penting?
Pertanyaan tentang asal-usul alam semesta adalah salah satu misteri terbesar sains. Dengan memahami apakah cosmic strings ada dan bagaimana mereka berperilaku, kita bisa menguji teori yang selama ini masih berada di ranah matematika spekulatif.
Jika benar tension mereka berubah, maka ini bisa menjelaskan pola tertentu dalam gelombang gravitasi yang selama ini belum cocok dengan model konvensional. Bahkan lebih jauh, hal ini bisa membuka wawasan tentang física energi tinggi yang terjadi hanya sepersekian detik setelah Big Bang.
Bayangkan Seperti Ini
Untuk mempermudah, bayangkan alam semesta adalah sebuah kain. Cosmic strings adalah benang yang tertinggal dari proses penenunan kain itu di masa lalu. Jika benangnya selalu kaku, pola kain akan sederhana. Tetapi jika benangnya kadang kendur dan kadang kencang, pola kain akan jauh lebih kompleks dan itulah yang mungkin kita lihat sekarang dalam data kosmologi.
Penelitian Filippo Revello dan Gonzalo Villa mengingatkan kita bahwa alam semesta mungkin lebih dinamis dan aneh daripada yang kita bayangkan. Dengan cosmic strings yang memiliki tension berubah-ubah, kita berhadapan dengan model yang lebih realistis, meski lebih rumit.
Bagi para ilmuwan, ini bukan hanya soal menghitung angka-angka di papan tulis. Ini tentang mencari jejak langsung dari fisika fundamental yang terjadi miliaran tahun lalu, jejak yang masih bergema hingga hari ini dalam bentuk gelombang gravitasi.
Dan bagi kita semua, ini adalah pengingat bahwa kosmos masih menyimpan rahasia besar, seperti benang tak kasat mata yang menjahit ruang dan waktu itu sendiri.
Baca juga artikel tentang: Kamera 3,2 Gigapiksel di Teleskop Rubin: Tonggak Baru dalam Observasi Alam Semesta
REFERENSI:
Revello, Filippo & Villa, Gonzalo. 2025. Cosmic (super) strings with a time-varying tension. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2025 (04), 049.
