MISTERI BENTUK JAGAT RAYA DAN MATERI MISTERIUS

 

AGUS SISWANTO

Seperti apakah bentuk jagat raya (kosmologi)?. Tampaknya belum ada kesepakatan final yang dihasilkan. Tulisan ini sekadar ingin menuturkan kajiannya.

Model jagat raya yang didasarkan teori Dentuman Besar (Big Bang) selalu disandarkan atas 2 teori penting yaitu: teori relativitas umum dan prinsip kosmologi. Dalam kedua teori tersebut diasumsikan materi di dalam jagat raya dianggap homogen dan isotropik.

Materi juga diyakini didistribusikan seraca seragam ke seluruh jagat raya dalam skala besar dan kecil. Dengan menggunakan teori tersebut juga dapat diketahui adanya pengaruh forsa (daya) gravitasi yang ditimbulkan gravitasi mempengaruhi kelengkungan ruang dan waktu. Inilah yang melahirkan ruang-waktu.

Model geometri

Sejauh ini, jagat raya diperkirakan memiliki bentuk-bentuk (secara geometris) sbb:

1. Bentuk kurva positif. Jagat raya dianggap memiliki bentuk seperti bola. Konsekwensinya. Jagat raya bersifat tertutup dan memiliki luas yang terbatas.

2. Bentuk kurva negatif. Jagat raya berbentuk seperti sadel (pelana kuda). Bentuk pelana ini menunjukan jagat raya tidak memiliki batas (ujung). Dengan demikian, luas jagat raya tidak dapat diketahui.

3. Bentuk datar. Jagat raya berbentuk datar, seperti sebilah papan. Bentuk semacam ini mengandaikan jagat raya tidak memiliki ujung dan tidak terbatas.

Lantas, mana sesungguhnya bentuk jagat raya yang kita huni?

Untuk membahas masalah ini, kita harus membatasi hal tersebut dengan asumsi bahwa geometri tersebut memiliki 2 bentuk dimensi bidang dan 3 bentuk dimensi ruang.

Dengan demikian, andaikan bentuk jagat raya seperti bola (jagat raya tertutup), maka apabila kita melakukan perjalanan dalam satu arah dari salah satu kutubnya, ada kemungkinan kita akan kembali ke titik awal perjalanan (dapat diibaratkan orang yang mengelilingi bumi).

Sedangkan dalam jagat raya terbuka, apabila kita melakukan perjalanan tentunya tidak akan pernah kembali ke tempat semula.

Sebelum membahas 3 bentuk jagat raya (secara geometri) yang mungkin kita diami ini, ada baiknya kita mengetahui pula beberapa hal, yaitu:

1. Sejauh ini jagat raya diyakini berusia 13,7 milyar tahun, angka tersebut menunjukkan bahwa jarak yang dapat ditempuh oleh manusia hanya sejauh 13,7 milyar tahun cahaya.

Daerah yang dapat terjangkau tersebut disebut horizon. Sedangkan daerah di luar horizon, dianggap belum terjangkau ilmu pengetahuan. Denga kata lain, pembahasannya melalui kaidah agama (jagat laduni).

2. Masih banyak kemungkinan lain bentuk jagat raya ini. Bisa saja jagat raya memiliki bentuk yang jauh lebih rumit daripada yang dapat diperkirakan manusia. Contohnya, sebagian ahli yang ada menduga jagat raya kita memiliki bentuk donat atau bentuk-bentuk lain. Namun pembahasan tersebut cenderung melebar, meskipun kajiannya sah-sah saja.

Densitas materi

Densitas materi sangat berperan dalam membahas bentuk jagat raya. Sebagaimana diketahui, densitas rata-rata materi sangat berpengaruh dalam membentuk pola seperti digambarkan dalam bentuk geometri jagat raya di atas, karena itu:

1. Apabila densitas materi bernilai kurang dari densitas kritis, maka jagat raya akan bersifat terbuka dan tak terbatas, seperti bentuk permukaan pelana.

2. Apabila densitas materi bernilai kurang dari densitas kritis, maka jagat raya akan bersifat tertutup dan terbatas, seperti bola.

3. Apabila densitas materi bernilai seimbang (sama) dengan densitas kritis, maka jagat raya akan bersifat datar dan tak terbatas, seperti sebilah papan.

Sejauh ini, nilai densitas kritis yang diketahui bernilai sangat kecil, yaitu sebanding 6 atom hidrogen permeter kubik.

Hasil sementara yang diperoleh berdasarkan teori inflasi (dicetuskan Alan Guth, dkk) dan satelit ruang angkasa WMAP menunjukan bahwa nilai densitas kritis. Itu berarti bentuk jagat raya seperti sebilah papan.

Forsa gravitasi

Bentuk jagat raya dapat juga diperkirakan dengan menggunakan hukum gravitasi. Para ilmuwan berasumsi bahwa seluruh jagat raya didistribusikan secara beragam ke seluruh jagat raya. Tahap selanjutnya, ruang-waktu mempengaruhi materi tersebut.

Dengan kata lain, jagat raya dipengaruhi densitas (kerapatan materi atau masa per unit volume dan tekanan materi (forsa atau daya yang digunakan per unit areal).

Sejauh ini ilmuwan beranggapan bahwa pada tahap awal jagat raya, volume materi bernilai sangat kecil (atau bahkan bernilai nol). Kemudian terjadilah dentuman besar yang bersamaan dengan itu terjadi pemuaian jagat raya.

Namun, pada tahap-tahap selanjutnya, pemuaian ini bukannya terus mengalami percepatan (acceleration) tetapi justru mengalami perlambatan (deceleration) sebagai akibat pengaruh forsa gravitasi yang terkandung dalam materi.

Konsekwensinya: perkiraan atau nasib akhir jagat raya.

Misalnya, apabila ternyata pemuaian jagat raya tidak cukup kuat untuk menahan forsa gravitasi materi yang ada, maka akan menyebabkan pemuaian berhenti. Kemudian terjadi penyusutan yang berakhir dengan runtuhnya jagat raya (big crunch).

Dalam pada itu, observasi menunjukkan bahwa dalam proses pemuaian jagat raya ini ada semacam dominasi pengaruh dari materi yang masih misterius (dark matter) dan energi misterius (dark energy) inilah yang membuat jagat raya tetap seimbang (fine tunning).

Dengan kata lain, proses pemuaian jagat raya selalu diimbangi forsa gravitasi yang membuat jagat raya tidak memuai dengan laju yang terlalu cepat dan juga tidak semakin lambat yang bisa berakibat runtuh.

Dari uraian diatas, beberapa perkiraan bentuk jagat raya adalah:

1. Jagat raya bersifat tertutup dan terbatas. Apabila jagat raya bersifat seperti itu, dengan awalnya bervolume nol. Kemudian terjadi dentuman besar dan memuai, maka tentunya pada awalnya ada sebuah titik tunggal (singularitas) sebagai awal ledakan dan pemuaian (semacam pusat). Di sinilah jagat raya memulai evolusinya.

2. Jagat raya berbentuk seperti bola, di mana batas-batas pemuaian dianggap sama radiusnya. Maka semua titik atau posisi dalam jagat raya dianggap sama. Dengan demikian, tidak ada pusat atau bagian tertentu dalam jagat raya yang bisa dianggap sebagai titik awal dentuman besar atau titik awal pemuaian.

3. Jagat raya bersifat tertutup, tetapi memiliki tepi awal atau pusat dentuman besar dan pusat pemuaian. Juga memiliki tepi akhir atau pusat penyusutan atau titik runtuhan jagat raya (kiamat).

4. Andaikatan peristiwa dentuman besar tidak terjadi pada sebuah titik tunggal (singularitas) dalam ruang-waktu. Maka kemungkinan yang muncul adalah terjadinya dentuman besar secara simultan di jagat raya (lebih dari satu dentuman secara bersamaan).

Dengan demikian, daerah dalam ruang-waktu (horizon) sekarang tentunya tidak selalu lebih besar dari horizon masa lalu.

Begitu pula andaikan sekarang ini semua ruang-waktu, baik yang ada di dalam dan di luar horizon bersifat tidak terbatas, maka pada awal terbentuknya jagat raya pasti bersifat terbatas. Jagat raya semacam ini belum bisa di gambarkan bentuknya.

Namun demikian, hasil sementara berdasarkan peristiwa supernova yang teramati menunjukan bahwa jagat raya terus memuai selamanya.

Hingga kini, ilmuwan masih menyelidiki berapa pasti nilai desitas materi di jagat raya dan pengaruh materi dan energi misterius. Semua itu agar diketahui bentuk sesungguhnya jagat raya. Selanjutnya dapat diketahui evolusi dan nasib jagat raya. Anda berminat membantu para ilmuwan tersebut?

BERAGAM TIPE MATERI

Bentuk dan evolusi jagat raya dipengaruhi beragam variasi tipe materi (partikel) yang ada.

Klasifikasi dasarnya sbb:

1.RADIASI. Partikel yang tidak memiliki massa atau partikel bermassa kecil yang bergerak dengan kecepatan cahaya. Contohnya, foton (cahaya) dan neutron. Partikel radiasi dianggap memiliki tekanan positif.

2.MATERI BARYONIC. Materi yang sudah dikenal manusia dan memiliki komposisi utama: proton, netron dan elektron. Materi ini dianggap tidak memiliki tekanan yang cukup berpengaruh.

3. DARK MATTER. Dikenal juga sebagai materi misterius atau non baryonic matter yang berinteraksi secara lemah dengan materi baryonic. Materi ini kemungkinan akan berhasil dideteksi melalui laboratorium raksasa supercollider. Eksistensi materi ini menjadi perbincangan hangat kalangan ilmuwan.

4. DARK ENERGY. Sejauh ini, diduga ada semacam energi yang masih misterius yang mengisi jagat raya. Boleh jadi, energi (atau partikel) misterius ini mengisi ruang hampa udara di jagat raya. Energi misterius diyakini berperan dalam mempengaruhi proses pemuaian jagat raya. Energi ini memiliki tekanan negatif. Dulu di sebut ether.

Gambar 1. Bentuk donat

Gambar 2. Model geometri

Gambar 3. Materi misterius

Gambar 4. Energi misterius

Gambar 5. Supernova

Gambar 6. Alan Guth

Gambar 7. Satelit WMAP