Seberapa Besar Alam Semesta? - Sebuah penjelasan

Alam semesta adalah tempat yang  besar , dan sulit untuk memahami ukurannya yang sangat besar mengingat gagasan kita yang terbatas tentang jarak di Bumi ini. Karena itu, sulit untuk menentukan jawaban "seberapa besar" yang tepat. Namun, upaya untuk mencari tahu ukuran alam semesta yang luar biasa memang melibatkan beberapa faktor kunci. Salah satunya adalah memahami beberapa fakta kunci tentang bagaimana ruang berperilaku sambil juga menyadari bahwa apa yang kita lihat hanyalah "alam semesta yang dapat diamati". Kita mungkin tidak benar-benar mengetahui ukuran  sebenarnya dari alam semesta sebenarnya  karena, sejujurnya, kita tidak bisa melihatnya.

Jadi, apa yang ada di luar alam semesta yang dapat diamati tetap menjadi misteri, sehingga membuka pertanyaan yang sama sekali baru tentang apa yang berada di luar bidang pandang kita - yang juga menjadi subjek banyak penelitian astrofisikawan. Di sini, kami akan mencoba memecahnya dalam istilah sederhana untuk mencoba menguraikan apa yang sebenarnya merupakan salah satu pertanyaan sains yang paling kompleks. Tapi pertama-tama, beberapa dasar tentang bagaimana kita mengukur jarak di luar angkasa.

Menggunakan cahaya untuk mengetahuinya

Cara termudah untuk mengukur jarak di luar angkasa adalah dengan menggunakan cahaya. Akan tetapi, karena cara cahaya bergerak, Anda mungkin tidak menyadari bahwa ketika Anda melihat ke langit, apa yang Anda lihat sebenarnya bukanlah seperti apa rupa objek tersebut saat ini di luar angkasa. Sebaliknya, itu benar-benar membutuhkan waktu bertahun-tahun, berabad-abad - bahkan ribuan tahun - untuk cahaya dari objek yang jauh itu sampai ke Bumi.

Cahaya bergerak dengan kecepatan 186.000 mil per detik, namun untuk jarak yang sangat jauh, metode kedua bukanlah metode pengukuran yang bagus. Para astronom menggunakan tahun  cahaya  sebagai gantinya untuk berbicara jarak. Satu tahun cahaya setara dengan sekitar enam triliun mil dan tidak hanya memberikan gambaran tentang jarak, tetapi jumlah waktu yang dibutuhkan cahaya dari objek untuk mencapai Anda.

thesunwiki1 NASA NASA

Pada skala yang jauh lebih kecil, kami menerapkannya pada matahari kami sendiri. Rata-rata, Matahari berjarak sekitar 93 juta mil. Jika Anda memiliki teleskop (dan kacamata) yang tepat untuk melihat matahari kita, Anda sebenarnya melihat tampilannya delapan menit yang lalu. Proxima Centauri? Cahaya itu dari empat tahun lalu . Dan sementara Betelgeuse diharapkan menjadi supernova segera, jika terjadi hari ini, kita tidak akan tahu sampai pertengahan abad ke-27 - bukan lelucon.

Cahaya dan propertinya telah memainkan peran penting dalam mempelajari seberapa besar alam semesta kita dan saat ini - dari apa yang dapat kita katakan - tepi alam semesta yang dapat diamati berjarak sekitar 46 miliar tahun cahaya dari Bumi itu sendiri. Tapi bagaimana kita bisa sampai di sana? Ini melalui proses yang oleh para astronom dan fisikawan disebut "tangga jarak kosmik".

Tangga jarak kosmik

Teleskop hanyalah bagian dari mencari tahu jarak kosmik, dan segala sesuatunya menjadi lebih kompleks saat kami bertujuan untuk mengukur objek lebih jauh dan lebih jauh. Teleskop radio bekerja dengan baik untuk pengamatan awal di dalam tata surya kita untuk mengukur jarak, menawarkan hasil yang cukup tepat, tetapi begitu Anda keluar dari tata surya kita, teleskop radio menjadi tidak praktis. Karena itu, para astronom sekarang beralih ke sesuatu yang disebut paralaks .

Cara mudah untuk memahami paralaks adalah dengan menggunakan mata kepala sendiri. Lihatlah suatu objek dengan menutupi satu mata dan kemudian tutupi mata yang berlawanan. Apakah Anda melihat objek "bergerak?" Pergeseran ini disebut paralaks dan dapat digunakan untuk menghitung jarak. Sistem ini bekerja dengan baik untuk tetangga terdekat kita, tetapi begitu Anda melewati sekitar 100 tahun cahaya, pergeseran tersebut begitu tidak terlihat sehingga diperlukan metode lain.

Metode selanjutnya adalah sesuatu yang disebut  pemasangan urutan utama dan metode ini bergantung pada pengetahuan kita tentang bagaimana bintang dengan ukuran tertentu berubah seiring waktu. Ia melihat kecerahan dan warna bintang lebih jauh dan membandingkannya dengan bintang terdekat untuk mencoba mengukur jaraknya. Tapi sekali lagi, ini juga memiliki batasan, dan hanya akan bekerja untuk bintang di galaksi kita sendiri atau yang berjarak sekitar 100.000 tahun cahaya.

Untuk melangkah lebih jauh, para astronom mengandalkan metode yang dikenal sebagai  variabel Cepheid . Berdasarkan penemuan Henrietta Swan Leavitt tahun 1908 yang menyatakan bahwa jenis bintang tertentu memvariasikan kecerahannya dari waktu ke waktu. Variasi ini - baik cepat atau lambat - berhubungan dengan kecerahannya. Dengan pemikiran ini, para astronom telah dapat menggunakan konsep pemasangan urutan utama untuk memperkirakan jarak - beberapa bahkan sejauh 10 juta tahun cahaya.

Tapi kita masih jauh dari tempat yang kita butuhkan untuk mengetahui jarak yang sangat jauh dari alam semesta kita. Untuk itu, akhirnya kita beralih ke konsep yang disebut  pergeseran merah  yang memberi kita rentang yang diperlukan untuk mengukur ukuran alam semesta kita. Redshift sangat mirip dengan cara kerja Efek Doppler. Bayangkan Anda sedang duduk di persimpangan rel kereta api. Apakah Anda pernah memperhatikan bagaimana klakson kereta api tampaknya berubah nada, meningkat saat semakin dekat dan menurun saat semakin jauh?

pergeseran merah Space Exploratorium Space Exploratorium

Cahaya bekerja dengan cara yang sama. Lihatlah spektrograf dan perhatikan garis-garis gelapnya. Hal ini disebabkan warna diserap oleh elemen di dalam dan di sekitar sumber cahaya. Semakin garis-garis ini digeser ke bagian merah dari spektrum - istilahnya - semakin jauh objeknya. Ini juga merupakan indikasi seberapa cepat benda itu bergerak menjauh dari kita.

Di sinilah kita akhirnya mendapatkan jawaban kita. Cahaya yang paling bergeser merah berasal dari galaksi yang berusia sekitar 13,8 miliar tahun.

Usia bukanlah segalanya

Meskipun mudah untuk berpikir bahwa tepi alam semesta teramati kita hanya berjarak 13,8 miliar tahun cahaya dari Bumi, Anda kehilangan bagian penting dari cerita tersebut. Selama 13,8 miliar tahun tersebut, alam semesta terus berkembang setelah Big Bang. Artinya, ukuran sebenarnya dari alam semesta kita jauh lebih besar dari ukuran awal kita.

Mengetahui hal ini membutuhkan penelitian lain, termasuk apa yang kita ketahui tentang seberapa cepat alam semesta mengembang sejak Big Bang. Fisikawan telah melakukan hal ini dan sekarang percaya radius alam semesta yang dapat diamati sekarang kira-kira 46,5 miliar tahun cahaya.

Namun, perlu juga disebutkan bahwa penghitungan kami didasarkan pada apa yang sebenarnya terlihat dan dilihat. Galaksi-galaksi terjauh di alam semesta kita memiliki bentuk yang terlalu baik untuk muncul langsung setelah Big Bang, yang menciptakan teka-teki yang sama sekali baru.

Jadi sekarang bagaimana?

Mungkin kita tidak melihat semuanya

Masalah yang tidak dapat dijelaskan ini membuka serangkaian masalah baru. Beberapa telah mencoba untuk memperkirakan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk galaksi jauh yang terbentuk terlalu baik untuk berkembang, seperti para peneliti di Universitas Oxford di Inggris yang memperkirakan seluruh alam semesta mungkin sebesar 250 kali ukuran alam semesta teramati kita. Cobalah untuk memahami itu.

Namun, beberapa percaya pada teori yang bahkan lebih gila yang akan menyarankan alam semesta kita mungkin salah satu dari jumlah tak terbatas dari alam semesta lain - ini dikenal sebagai multiverse. Topik itu sendiri akan membutuhkan artikel yang sama sekali berbeda jika kita ingin mencoba dan menggores permukaan seputar prinsip-prinsip dasar yang berkaitan dengan teori tersebut. Jadi, meskipun kita dapat mengukur batas-batas alam semesta yang dapat diamati, kita tidak tahu apa yang ada di luarnya.

Tentu saja, itu tidak berarti para ilmuwan tidak mencoba mencari tahu. Dengan kata lain? Kita hanya bisa menebak seberapa besar alam semesta dan para ilmuwan mungkin tidak pernah memiliki jawaban pasti karena semua faktor yang mungkin berperan.