Teori Big Bang dipercaya merupakan teori terbentuknya alam semesta ini. Apa yang anda ketahui tentang teori Big Bang ?
Teori big bang menjadi salah satu teori yang sangat luar biasa karena membahas tentang terbentuknya alam semesta. Meskipun banyak sekali teori-teori lain yang membahas hal yang sama, namun teori satu ini menjadi teori yang paling terkenal dan banyak dibicarakan oleh para pakar. Big bang dalam bahasa Indonesia sendiri dapat diartikan dengan kata “Ledakan Dahsyat” atau juga “Dentuman Besar”. Teori ini juga dikenal dengan nama “Teori Ledakan Dahsyat” atau “Model Ledakan Dahsyat”.
Mengapa teori ini disebut dengan “Teori Ledakan Dahsyat” karena teori ini berkaitan dengan ledakan yang membuat fenomena terjadinya alam semesta. Secara teoritis, teori big bang adalah sebuah peristiwa yang menyebabkan sebuah pembentukan alam semesta berdasarkan sistem kajian kosmologi tentang pembentukan awal dan perkembangan alam semesta raya. Model teori ini menyebutkan bahwa alam semesta awalnya dalam keadaan sangat panas dan padat. Lalu kemudian bentuknya selalu mengembang secara terus menerus sampai hari ini.
1. Sejarah Teori Big Bang
Sekitar tahun 1912, Vesto Slipher menjadi orang pertama yang mengukur efek Doppler pada sebuah nebula spiral. Nebula spiral sendiri adalah istilah lama untuk galaksi spiral. Dari sinilah sejarah teori big bang ini berkembang. Mulai banyak bermunculan para ilmuwan yang mengadakan pengamatan dan pertimbangan teoritis kepada struktur alam. Setelah sepuluh tahun berselang sejak Vesto Slipher meneliti nebula, muncul seorang kosmologis dan matematikawan dari Rusia bernama Alexander Friedman. Alexander menunjukkan bahwa alam semesta ini mungkin akan mengembang dan berlawanan dengan model alam semesta statis yang sebelumnya diutarakan oleh Einstein.
Sejak saat itu mulai bermunculan ilmuwan seperti Edwin Hubble yang meneruskan model nebula pada tahun 1924. Kemudian pada tahun 1927 Georges Lemaitre secara independen menurunkan persamaan milik Alexander Friedman dan mengajukan bahwa resensi nebula dalam persamaan tersebut diakibatkan oleh semesta alam yang selalu berkembang.
Berlanjut dengan Lemaitre pada tahun 1931 yang memberikan pernyataan bahwa perkembangan alam ini akan sampai pada suatu titik yang dinamakan atom purba dimana ruang dan waktu bermula. Kemudian pada akhirnya beberap bukti pengamatan mengarah pada ledakan dahsyat sebagai awal terjadinya alam semesta ini. Berbagai penemuan dan persetujuan atas radiasi latar belakang gelombang mikto kosmis pada sekitar tahun 1964.
2. Bukti Pengamatan Hukum Humble
Ada beberapa bukti pengamatan yang menjadi pendukung dari teori big bang. Salah satunya adalah sebuah pengamatan pada galaksi yang menunjukkan bahwa objek tersebut bergeser dan mengeluarkan warna merah. Pergeseran ini merata secara isotropis. Pergeseran ini juga terdistribusi merata pada semua objek dan terpantau di seluruh arah pantauan. Pergeseran merah hubble bisa juga dianggap sebagai pergeseran Doppler yang sesuai dengan kecepatan mundur V. Namun, sebenarnya kedua pergeseran ini tidaklah sama melainkan sebagai akibat dari pengembangan alam semesta antara waktu cahaya dipancarkan dan waktu cahaya itu sendiri. Pada beberapa galaksi, perkiraan jarak menggunakan tangga jarak juga dimungkinkan.
Secara singkat, Hukum hubble memiliki dua penjelasan. Pertama adalah kita berada pada sebuah pusat pengembangan galaksi dimana galaksi ini tidak mungkin sesuai dengan prinsip kopernikus. Yang kedua adalah alam semesta ini mengembang merata ke segala arah.
3. Radiasi Sebagai Latar Belakang Gelombang Mikro Krosmis
Pada masa-masa awal terlahirnya alam semesta, alam semesta berada pada keadaan keseimbangan yang termal. Keseimbangan ini secara membuat foton berkesinambungan dipancarkan dan juga diserap. Inilah yang selanjutnya menghasilkan radiasi spectrum benda hitam. Setelah terjadinya ledakan sebagai teori big bang, temperature alam semesta menurun sehingga foton menjadi tidak bisa diciptakan ataupun dihancurkan. Karena tidak dapat diciptakan dan dihancurkan, foton terus saja dipantulkan dari elektron-elektron bebas. Hal ini membuat pada masa awal terbentuknya alam semesta, alam semesta Nampak buram oleh cahaya.
4. Kelimpahan unsur-unsur primordial
Berdasarkan teori big bang, kita bisa memperkirakan konsentrasi-konsentrasi yang ada di alam semesta berbanding dengan jumlah hydrogen pada umumnya. Konsentrasi tersebut adalah helium-3, helium-4 dan litium-7. Rasio prediksi perbandingan ini adalah 0.25 untuk 4He/H, 10-3 untuk 2H/H, 10-4 untuk 3He/H dan 10-9 untuk 7Li/H. Hasil prediksi ini sudah sesuai dengan hasil pengukuran. Sesuainya antara prediksi dengan hasil pengukuran ini cukup baik untuk deuterium. Namun, sebenarnya masih ada perbedaan kecil yang terlihat yaitu 4He dan 7Li. Meskipun tidak semuanya 100 persen benar namun konsistensi prediksi ini secara umum dapat menjadi salah satu bukti yang kuat akan terjadinya sebuah ledakan dahsyat yang membentuk alam semesta.
Itulah beberapa bukti yang dapat dijadikan sebagai pendukung dari teori big bang. Ledakan Dahsyat yang membentuk alam semesta ini masih menjadi misteri karena hanya dapat dibuktikan dengan penelitian. Sedangkan tidak akan pernah ada saksi khusus.
Sumber:
Teori Big – Bang
Keberadaan awal pada peristiwa besar ini melengkapi ketidaktahuan manusia tentang awal mula alam semesta dan merupakan bahan dari spekulasi sesungguhnya yang mempunyai dasar kuat. Teori ini mengasumsikan sekitar 15 milyar tahun lalu dimulai dari ledakan yang dahyat dan dilanjutkan dengan pengambangan alam semesta. Point penting dari semua peristiwa ini adalah waktu, materi , energi dan ruang merupakan satu keterpaduan. Kejadian ini bukan ledakan biasa tetapi cukup memenuhi semua peristiwa dari ruang dengan semua partikel yang menjadi embrio alam semesta yang mendesak keluar dari masing-masing yang lain.
Telah dijelaskan sebelumnya Big bang adalah teori ilmu pengetahuan yang menjelaskan perkembangan dan bentuk awal dari alam semesta. Ide sentral dari teori ini adalah bahwa teori relativitas umum dapat dikombinasikan dengan hasil pemantauan dalam skala besar pada pergerakan galaksi terhadap satu sama lain, dan meramalkan bahwa suatu saat alam semesta akan kembali atau terus. Konsekuensi alami dari Teori Big Bang yaitu pada masa lampau alam semesta punya suhu yang jauh lebih tinggi dan kerapatan yang jauh lebih tinggi.
Teori Big-Bang juga dikenal teori Super Dense, menyatakan bahwa jika alam semesta mengembang pada skala tertentu, maka ketika kita pergi kembali ke dalam waktu, kelompok-kelompok galaksi akan semakin mendekat dan tentu akan sampai pada suatu saat di mana semua materi, energi dan waktu yang membentuk alam semeseta terkonsentrasi pada suatu tempat dalam bentuk gumpalan yang sangat padat ( super dense agglomeration). Dengan bekerja mundur , dari peringkat resesi galaksi-galaksi yang teramati, ditemukan bahwa galaksi-galaksi itu diduga telah berada berdekatan satu sama lain sekitar 12 milyar tahun yang lalu. Dipostulasikan bahwa saat ini ledakan hebat menyebabkan alam semesta mengembang 1030 kali atau lebih dari ukuran aslinya, sebagai akibatnya gumpalan yang sangat padat dari materi dan energi berserakan menjadi banyak bagian yang semuanya berjalan dengan kecepatan berbeda-beda ke arah berbeda-beda pula. Hasil dari ledakan ini berkondensasi membentuk benda-benda langit seperti yang ada sekarang.
Pengembangan alam alam yang teramati ini merupakan kelanjutan dari proses ini. Teori berkonsentrasi pada peristiwa spesifik sebagai „awal‟ alam semesta dan menampilkan suatu evolusi progresif sejak titik itu hingga sekarang. Selama satu abad terakhir, serangkaian percobaan, pengamatan, dan perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan teknologi mutakhir, telah mengungkapkan tanpa ragu bahwa alam semesta memiliki permulaan. Para ilmuwan telah memastikan bahwa alam semesta berada dalam keadaan yang terus mengembang. Dan mereka telah menyimpulkan bahwa, karena alam semesta mengembang, jika alam ini dapat bergerak mundur dalam waktu, alam semesta ini tentulah memulai pengembangannya dari sebuah titik tunggal. Sungguh, kesimpulan yang telah dicapai ilmu pengetahuan saat ini adalah alam semesta bermula dari ledakan titik tunggal ini. Ledakan ini disebut “Dentuman Besar” atau Big-bang.
1 Like
Tinjauan Teori Big Bang
Dahulu ilmu yang mempelajari tentang asal usul alam semesta disebut kosmologi. Sekarang oleh para ahli astronomi modern kosmologi telah diperluas tidak hanya mempelajari asal usul dan evolusi alam semesta tetapi diperluas meliputi isi alam semesta dan organisasinya. Studi kosmologi sangat unik karena teori ini hanya berlaku pada satu sistem saja yaitu alam semesta sendiri, sehingga tidak dapat diuji dengan sistem lain. Dasar pengamatan untuk kosmologi bersumber pada dua hal, yaitu distribusi materi-materi yang sangat luas di antariksa dan pergerakan yang sangat cepat di alam semesta.
Kajian ontologi terhadap proses terbentuknya alam semesta dimulai dari pemikiran yang bersifat spekulatif yang dipelopori para filsuf Yunani misalnya Pythagoras yang mengembangkan gagasan bahwa alam semesta mengikuti hukum-hukum yang bersifat kuantitatif. Kemudian berkembang pandangan di luar Yunani yang diwakili oleh Copernicus, Aristarchus dan Galileo yang mengatakan benda-benda langit termasuk bumi bergerak mengelilingi matahari. Selanjutnya dengan berkembangnya pengetahuan dan teknologi lahirlah pemikiran saintifik tentang proses terbentuknya alam semesta diantaranya pertama teori model alam semesta statis ( steady state ) yang menyatakan alam semesta mempunyai ukuran yang tidak terbatas, ada tanpa awal dan terus ada untuk selama-lamanya. Kedua teori big bang bahwa alam semesta berasal dari keadaan panas dan padat yang mengalami ledakan dahsyat dan mengembang. Akibat adanya perdebatan perbedaan pendapat antara model alam semesta statis dengan big bang lahirlah teori ketiga yaitu osilasi ( oscillating universe ) yang menyatakan alam mengembang lalu mengerut, lalu mengembang lagi dan seterusnya (Pranggono, 2005).
Teori dentuman besar ( big bang theory )
Kini, di awal abad ke-21, dengan eksperimen, observasi dan perhitungan fisika modern telah membuktikan bahwa keseluruhan alam semesta, beserta dimensi materi dan waktu, muncul menjadi ada sebagai hasil dari suatu ledakan raksasa yang tejadi dalam sekejap. Peristiwa ini, yang dikenal dengan „big bang‟, membentuk keseluruhan alam semesta sekitar 15 milyar tahun lalu. Jagat raya tercipta dari suatu ketiadaan sebagai hasil dari ledakan satu titik tunggal. Kalangan ilmuwan modern menyetujui bahwa big bang merupakan satu-satunya penjelasan masuk akal dan yang dapat dibuktikan mengenai asal mula alam semesta dan bagaimana alam semesta muncul menjadi ada (Andriana, 2009). Sebelum big bang, tak ada yang disebut sebagai materi. Dari kondisi ketiadaan, dimana materi, energi, bahkan waktu belumlah ada, dan yang hanya mampu diartikan secara metafisik, terciptalah materi, energi, dan waktu.
Tahun 1915, Albert Einstein menyimpulkan bahwa alam semesta tidak mungkin statis dengan teori relativitas yang ditemukannya (Mcevoy and Zarate, 2005). Einstein menambahkan „konstanta kosmologi‟ pada persamaannya supaya muncul „jawaban yang benar‟, karena para astronomi meyakinkan Einstein alam semesta itu statis sehingga tidak ada cara lain untuk mengubah persamaannya sesuai dengan model saat itu. Beberapa tahun kemudian, Einstein mengakui bahwa „konstanta kosmologi‟ adalah kesalahan terbesar dalam karirnya.
Alexandra Friedmann, ahli kosmologi Rusia pada tahun 1920, menghasilkan perhitungan yang menunjukkan bahwa struktur alam semesta tidaklah statis dan implus kecil pun menyebabkan stuktur keseluruhan mengembang dan mengerut menurut teori relativitas Einstein. Kemudian George Lemaitre menyadari arti perhitungan Friedmann, yang menyatakan bahwa alam semesta mempunyai permulaan dan ia mengembang sebagai akibat dari sesuatu yang memicunya. Lemaitre menyatakan tingkat radiasi ( rate of radiation ) dapat digunakan sebagai ukuran akibat dari ledakan.
Teori big bang juga lahir dari hasil pemikiran ahli astrofisika George Gamow, ahli fisika Amerika kelahiran Rusia, dengan beberapa rekannya seperti Ralph Alpher, Hans Bethe dan Robert Herman pada tahun 1948. Gamow mengemukakan gagasan bahwa setelah terbentuknya alam semesta melalui peristiwa ledakan dahsyat, ada limpahan radiasi di alam semesta yang tertinggal karena peristiwa ledakan ini dan radiasi ini tersebar merata di alam semesta. Gamow juga mengemukakan seluruh bahan dan energi dalam alam semesta pernah terpadu dalam satu bola raksasa. Bola yang terdiri dari neutron dan energi pancaran ini dinamainya “Ylem” (dibaca: ailem).
Era radiasi Gamow diduga mempunyai suhu sepuluh miliar derajat pada saat terbentuknya fusi hidrogen menjadi helium. Sebelum saat tersebut ada beberapa fase yang telah dilalui yaitu sejauh ilmu fisika dapat menjelaskannya yang hanya mampu dikenal pada saat alam semesta berumur 10-43 detik berdasarkan hasil perhitungan Planck. Batas ini dikenal sebagai dinding Planck, sedangkan sebelumnya keadaan hanya dapat dijelaskan dengan teori gravitasi kuantum yang sampai kini masih dicari pemecahannya oleh para ahli dan belum berhasil. Dari batas dinding Planck kita memasuki masa sekejap yaitu pada usia alam semesta 10-23 detik, pada masa itu jari-jari alam semesta sebesar 10-13 cm dan kerapatannya 1055 kali kerapatan air (Yahya, 2001).
Selanjutnya memasuki era quark dimana partikel-partikel saling bertumpang tindih dan tidak berstruktur. Masa itu diikuti dengan pembentukan hidrogen yang kerapatannya satu milyar ton per sentimeter kubik. Hal itu terjadi sampai seper sepuluh ribu detik dengan kerapatan alam semesta trilyunan kali kerapatan air. Baru selanjutnya masuk pada masa radiasi Gamow. Pada masa usia alam semesta 105-106 tahun maka suhunya 3000 K dan pada usia 100 juta tahun-semilyar tahun pembentukan galaksi berlangsung, yaitu pada saat galaksi berupa kabut pilin yang berputar membentuk piringan raksasa, dan pada usia 4,6 milyar tahun terbentuklah keluarga tata surya (Yahya, 2001).
Menurut ahli fisika partikel Alan Guth, setelah big bang, kecepatan pemuaian alam semesta terus menerus berkurang, namun terdapat suatu masa dimana gerak tersebut mengalami percepatan sehingga alam semesta mengalami peristiwa peralihan yang tidak serempak membentuk gelembung-gelembung dalam ruang besar yang memuai. Energi yang dilepaskan pada masa peralihan ini menurut persamaan medan Einstein bersifat mendorong alam semesta untuk memuai. Berdasarkan teori tentang alam semesta yang konstan, maka Einstein mencoba mengemukakan konstanta kosmologi untuk menahan gerak pengembangan alam semesta. Namun konstanta ini digugurkan oleh hasil pengamatan Hubble dengan pergeseran merahnya ( red shift ). Adanya red shift dibuktikan juga dari hasil pengamatan Slipher (V.M Slipher) terhadap kecepatan radial galaksi- galaksi menjauhi bumi, yang selanjutnya oleh Hubble dihitung dengan jarak antara galaksi-galaksi tersebut dengan bumi.
Dari hasil pengamatan tersebut Hubble dan rekannya Milton Humason menggambarkan hubungan antara kecepatan radial dan jarak galaksi, yang bergerak cepat semakin menjauhi kita. Hal ini sesuai dengan garis spektrumnya yang menuju daerah panjang gelombang yang lebih besar atau menuju merah, yang dikenal sebagai red shift . Penemuan tersebut lebih menguatkan dugaan bahwa alam semesta selalu mengembang dan menipis. Jika sejumlah massa alam semesta konstan (tidak ada materi yang terbentuk) dan jika tidak awal kontradiksi yang menyebabkan ekspansi yang terjadi pada waktu sekarang, maka semua materi dalam alam semesta pada suatu saat akan sangat berdekatan satu dengan yang lain. Dengan demikian lebih sesuai jika terdapat asal “ledakan” yang memulai pengembangan dari alam semesta. Selanjutnya pada taraf ekspansi dan pendinginan, hasil ledakkan itu berkorespondensi menjadi galaksi dan kelompok- kelompok galaksi. Dengan demikian landasan untuk teori big bang lebih kuat (Yahya, 2001).
Menurut Yahya (2001) pada akhir tahun 1950-an pembela teori keadaan tetap agak mundur, ketika para ahli astronomi mulai mendeteksi sumber radio yang jauh. Hal ini diperkuat ketika Ralph Alpher dan Robert Herman mengemukakan bahwa masih ada bukti langsung tentang big bang itu. Mereka meramalkan bahwa radiasi gelombang mikro 5K dari Ylem masih akan dapat dideteksi tetapi sudah sangat jauh. Para pengamat menemukan bahwa jumlah sumber radio kuat di kawasan alam semesta yang jauh ternyata lebih banyak dari pada di kawasan yang dekat. Sumber tersebut adalah galaksi radio dan benda mirip bintang yang dinamakan quasar, yang jarak taksirannya menunjukkan bahwa quasar termasuk benda langit tertua dalam alam semesta yang masih muda.
Kumudian pada tahun 1965 dua insiyur Arnno Penzias dan Robert Wilson secara kebetulan menemukan radiasi gelombang mikro yang diramalkan oleh Aplher dan Herman 17 tahun yang lalu. Sebuah bukti lain yang penting untuk teori big bang itu ialah jumlah hidrogen dan helium di ruang angkasa. Dalam hitungan terakhir, konsentrasi hidrogen-helium di alam semesta sesuai dengan perhitungan konsentrasi hidrogen-helium yang merupakan sisa dari ledakan dahsyat. Jika alam semesta tidak mempunyai permulaan dan jika alam semesta ada karena keabadian tentu unsur hidrogen sepenuhnya digunakan dan diubah jadi helium (Yahya, 2001).
Dengan mempertahankan teori keadaan tetap yang juga sejalan dengan gagasan Fred Hoyle selama bertahun-tahun, Dennis Sciama menguraikan pandangan akhir yang mereka capai setelah terungkapnya semua bukti tentang teori big bang. Sciama menyatakan bahwa ia turut dalam perdebatan sengit antara yang mempertahankan teori keadaan tetap dan yang menolaknya. Sciama menyatakan bahwa ia membela teori keadaan tetap bukan karena menganggapnya sahih, melainkan karena menghendakinya sahih. Fred Hoyle goyah terhadap semua sanggahan ketika bukti-bukti terhadap teori big bang mulai terbuka. Sciama sendiri mula-mula sejalan dengan Hoyle, tetapi kemudian karena bukti-bukti mulai semakin tampak dan menumpuk, ia akhirnya menerima bahwa permainan telah berakhir dan bahwa teori keadaan tetap harus ditolak (Hawking, 1993).
Kutipan dari Sir Fred Hoyle, yang mengakui kesalahannya setalah bertahun-tahun menentang big bang. Menurut Hoyle teori big bang menjelaskan bahwa alam semesta dimulai dengan suatu ledakan tunggal. Akan tetapi, seperti yang dapat dilihat di bawah ini, suatu ledakan hanya memisahkan zat, sedangkan big bang secara misterius menghasilkan pengaruh yang bertolak belakang, dengan zat yang menyatu bersama dalam bentuk galaksi-galaksi (W.R. Bird, 1991).
Paul Davies, profesor fisika teoritis terkenal, menghitung seberapa baik „penyetelan‟ langkah perluasan setelah terjadi big bag dan ia mendapatkan kesimpulan yang menakjubkan. Menurut Davies, jika tingkat perluasan setelah terjadinya big bang itu berbeda walau hanya dengan rasio 1:1.000.000.0002, alam semesta tidak dapat dihuni (Yahya, 2001).
Pengukuran secara cermat menghasilkan angka perluasan yang sangat mendekati nilai kritis di mana alam semesta akan melepaskan gravitasinya sendiri dan bertambah luas selama-lamanya. Apabila diperlambat sedikit, kosmos ini akan jatuh, apabila dipercepat sedikit, bahan-bahan kosmos tersebut akan seluruhnya terpencar. Selanjutnya yang menarik adalah pertanyaan seberapa rumitkah tingkat pertambahan luas „disetel‟ dengan baik supaya tiba pada garis pembagi yang tipis di antara dua bencana alam itu. Jika pada waktu 1 s (pada waktu terbentuk pola pertambahan luas) tingkat ekspansinya berselisih dari nilai sebenarnya sampai lebih dari 10-18 kali, ini sudah memadai untuk membatalkan keseimbangan yang rumit itu. Jadi, daya ledak alam semesta ini sebanding dengan akurasi gaya gravitasinya yang luar biasa. Ledakan dahsyat ini ternyata bukan ledakan biasa, melainkan ledakan yang besarnya tertata dengan teliti dan sangat indah (Bird, 1991).
Menurut Hawking (1988) alam semesta tersusun berdasarkan perhitungan dan keseimbangan yang „tersetel‟ dengan lebih baik dari yang kita rasakan, ia mengacu pada angka ekspansi alam semesta. Mengapa alam semesta mulai terbentuk dengan tingkat ekspansi yang begitu mendekati kritis yang memisahkan model-model yang berurai dan berkeping-keping sehingga terus meluas selamanya, sampai sekarang pun, sepuluh ribu juta tahun berikutnya, masih terus bertambah luas mendekati tingkat kritis?. Jika tingkat ekspansi satu detik setelah big bang lebih kecil bahkan mendekati satu per seratus ribu juta, alam semesta akan berkeping-keping sebelum mencapai ukurannya yang sekarang ini.
Paul Davies juga memaparkan konsekuensi yang tidak terelakkan dari keseimbangan dan perhitungan yang sangat cermat dan tepat itu, kesan bahwa struktur terkini dari alam semesta yang tampaknya begitu sensitif terhadap sedikit perubahan jumlah, telah direncanakan secara cermat, sulit untuk ditentang. Sederetan angka numerik yang ditunjukkan oleh alam melalui konstanta dasarnya masih menjadi bukti yang paling pasti untuk unsur desain kosmik (Davies, 1983). Sensor sangat peka pada satelit ruang angkasa COBE yang diluncurkan NASA pada tahun 1992, berhasil menangkap sisa- sisa radiasi ledakan big bang. Penemuan ini merupakan bukti terjadinya peristiwa big bang, yang merupakan penjelasan ilmiah bagi fakta bahwa alam semesta diciptakan dari ketiadaan (Andriana, 2009). Dengan demikian banyak dasar-dasar teori dan pembuktian yang mendukung teori big bang dari pada teori keadaan tetap, sehingga orang cenderung menerima teori dentuman besar. Semua fakta ini juga menunjukkan kepada kita bagaimana filosofi materialisme, yang hanya dogma abad ke-19, diganti dengan ilmu pengetahuan abad ke- 20 (Yahya, 2001). Dari pertentangan kedua teori pembentukan alam semesta tersebut timbul pendapat yang dapat dikatakan sebagai teori yang ketiga.
1 Like