Ketika kita menatap langit malam, cahaya bintang tampak berkelap-kelip indah. Namun, cahaya itu sebenarnya membawa informasi jauh lebih dalam daripada sekadar keindahan. Gelombang cahaya memiliki arah getar tertentu yang disebut polarisasi. Dalam kondisi normal, polarisasi cahaya yang melintasi ruang angkasa seharusnya stabil. Tapi, ilmuwan menemukan petunjuk aneh: polarisasi cahaya dari radiasi sisa Big Bang yang kita kenal sebagai Cosmic Microwave Background (CMB) tampak mengalami perputaran halus. Fenomena ini disebut cosmic birefringence.
Bayangkan Anda memakai kacamata polarisasi, lalu tiba-tiba arah cahaya yang masuk ke mata Anda sedikit bergeser. Nah, hal serupa terjadi pada cahaya kosmik yang sudah menempuh perjalanan miliaran tahun. Pertanyaannya, mengapa hal ini bisa terjadi?
Baca juga artikel tentang: Menembus Batas Berbicara: Penemuan Baru dalam Memahami Pengaruh Kerusakan Otak pada Kemampuan Berbicara dan Harapan untuk Terapi Baru
Petunjuk tentang Fisika Baru
Cosmic birefringence tidak bisa dijelaskan hanya dengan hukum elektromagnetik yang kita kenal sekarang. Fenomena ini diduga terkait dengan bidang energi atau partikel baru yang mungkin menjadi kunci untuk memahami materi gelap atau energi gelap. Dua misteri kosmologi terbesar ini diperkirakan membentuk sekitar 95% isi alam semesta, namun hingga kini kita belum tahu wujud pastinya.
Jadi, mempelajari pergeseran kecil dalam polarisasi cahaya bisa memberi kita jalan masuk untuk menemukan fisika baru. Bisa dibilang, ini seperti mendengarkan bisikan samar yang memberi petunjuk tentang rahasia terbesar kosmos.
Masuknya LiteBIRD
Untuk mengungkap misteri ini, para ilmuwan menyiapkan misi luar angkasa bernama LiteBIRD (Lite satellite for the studies of B-mode polarization and Inflation from cosmic background Radiation Detection). LiteBIRD adalah teleskop luar angkasa yang dirancang khusus untuk mempelajari polarisasi radiasi kosmik dengan ketelitian sangat tinggi.
Tujuan utamanya adalah mendeteksi tanda-tanda dari inflasi kosmik, yaitu fase ekspansi super cepat sesaat setelah Big Bang. Namun, LiteBIRD juga akan sangat berguna untuk menguji keberadaan cosmic birefringence.
Dengan instrumen super sensitif, LiteBIRD bisa mengukur sudut rotasi polarisasi sekecil 0,3 derajat dengan tingkat kepercayaan tinggi. Angka ini mungkin terdengar kecil, tetapi bagi kosmologi, perbedaan sekecil itu bisa mengubah pemahaman kita tentang hukum dasar alam semesta.
Mengatasi Tantangan Pengukuran
Mengukur rotasi polarisasi bukanlah perkara mudah. Ada banyak gangguan yang bisa menutupi sinyal asli, seperti:
- Emisi galaksi kita sendiri, terutama dari debu kosmik, yang juga terpolarisasi.
- Kesalahan instrumen, misalnya pergeseran sudut sensor.
- Statistik alami dari data, karena sinyal yang dicari sangat lemah.
Tim LiteBIRD menggunakan berbagai simulasi kompleks untuk memprediksi seberapa baik teleskop ini dapat mengatasi tantangan tersebut. Mereka mengembangkan lima jalur analisis independen, masing-masing diuji dengan empat set simulasi berbeda.
Hasil awal menunjukkan bahwa meskipun kompleksitas meningkat, LiteBIRD tetap mampu memberikan estimasi yang konsisten untuk sudut birefringence. Bahkan dalam skenario paling sulit, akurasi tetap terjaga.
Apa yang Bisa Kita Harapkan?
Jika LiteBIRD berhasil mendeteksi cosmic birefringence dengan kepastian tinggi, implikasinya sangat besar:
- Petunjuk tentang Medan Kosmik Baru
Bisa jadi ada medan energi atau partikel baru yang berinteraksi dengan cahaya, sesuatu di luar Model Standar fisika. - Kaitan dengan Materi dan Energi Gelap
Fenomena ini mungkin membuka jalan untuk memahami zat misterius yang mengendalikan 95% alam semesta. - Uji Teori Kosmologi
Deteksi ini akan menjadi ujian bagi teori inflasi dan model kosmologi lainnya. Jika hasilnya berbeda dari prediksi, para ilmuwan harus menyusun teori baru.
Dari Angka ke Cerita Kosmos
LiteBIRD diperkirakan akan mendeteksi sudut rotasi sekitar 0,3 derajat dengan tingkat kepercayaan yang bisa mencapai 5 hingga 13 sigma (istilah statistik untuk kepastian hasil). Sebagai perbandingan, dalam fisika partikel, penemuan Higgs boson dinyatakan sahih pada 5 sigma. Artinya, bila LiteBIRD mencapai angka tersebut, kita bisa benar-benar yakin bahwa cosmic birefringence itu nyata.
Mungkin terdengar abstrak, tetapi bayangkan ini: cahaya yang lahir 13,8 miliar tahun lalu saat Big Bang, menempuh perjalanan luar biasa panjang, dan sekarang memberi kita pesan samar tentang hukum alam semesta yang belum kita kenal. LiteBIRD adalah alat penerjemah pesan itu.
Menuju Era Baru Kosmologi
Selama berabad-abad, manusia memandang langit untuk mencari jawaban. Dari Galileo dengan teleskop kecilnya hingga teleskop luar angkasa modern, kita selalu menemukan bahwa semesta jauh lebih aneh dan menakjubkan daripada dugaan awal.
LiteBIRD mungkin akan menjadi tonggak penting berikutnya. Jika cosmic birefringence benar-benar terdeteksi, kita akan membuka pintu menuju fisika baru — semacam “bab tambahan” dalam buku alam semesta yang selama ini hilang.
Namun, bahkan jika tidak ada sinyal yang ditemukan, hasilnya tetap sangat berharga. Itu berarti kita bisa mempersempit teori yang ada, menyingkirkan kemungkinan yang salah, dan mendekati jawaban sejati.
LiteBIRD adalah bukti bagaimana rasa ingin tahu manusia terus mendorong batas pengetahuan. Dari sekadar memandangi bintang, kini kita mampu mempelajari getaran cahaya purba untuk memahami asal-usul dan nasib semesta.
Apakah alam semesta menyembunyikan medan energi misterius yang memutar cahaya? Ataukah ini sekadar ilusi yang akan terbantahkan oleh pengukuran lebih teliti? Dalam beberapa tahun mendatang, LiteBIRD akan membantu kita menjawabnya.
Yang jelas, perjalanan sains tidak pernah berhenti. Dan setiap kali kita membuka tirai misteri, kita mendapati kosmos yang lebih kaya, lebih rumit, dan lebih indah dari yang pernah kita bayangkan.
Baca juga artikel tentang: Kamera 3,2 Gigapiksel di Teleskop Rubin: Tonggak Baru dalam Observasi Alam Semesta
REFERENSI:
Hoz, E De La dkk. 2025. LiteBIRD Science Goals and Forecasts: constraining isotropic cosmic birefringence. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2025 (07), 083.
