LEDAKAN
BIG BANG
Ledakan Dahsyat atau Dentuman Besar (bahasa Inggris: Big Bang) merupakan sebuah peristiwa yang menyebabkan pembentukan alam semesta berdasarkan kajian kosmologi mengenai bentuk awal dan perkembangan alam semesta (dikenal juga dengan Teori Ledakan Dahsyat atau Model Ledakan Dahysat). Berdasarkan permodelan ledakan ini, alam semesta, awalnya dalam keadaan sangat panas dan padat, mengembang secara terus menerus hingga hari ini. Berdasarkan pengukuran terbaik tahun 2009, keadaan awal alam semesta bermula sekitar 13,7 miliar tahun lalu, yang kemudian selalu menjadi Referensi sebagai waktu terjadinya Big Bang tersebut. Teori ini telah memberikan penjelasan paling komprehensif dan akurat yang didukung oleh metode ilmiah beserta pengamatan.
Georges Lemaître, seorang
biarawan Katolik Roma Belgia, dianggap sebagai orang pertama yang mengajukan
teori ledakan dahsyat mengenai asal usul alam semesta, walaupun ia menyebutnya
sebagai "hipotesis atom purba". Kerangka model teori ini
bergantung pada relativitas umum Albert Einstein dan
beberapa asumsi-asumsi sederhana, seperti homogenitas dan isotropi ruang.
Persamaan yang mendeksripsikan teori ledakan dahsyat dirumuskan oleh Alexander Friedmann.
Setelah Edwin Hubble pada tahun 1929 menemukan bahwa jarak
bumi dengan galaksi yang
sangat jauh umumnya berbanding lurus dengan geseran merahnya, sebagaimana yang dipaparkan oleh Lemaître
pada tahun 1927,
pengamatan ini dianggap mengindikasikan bahwa semua galaksi dan gugus bintang
yang sangat jauh memiliki kecepatan tampak yang secara langsung menjauhi titik
pandang kita: semakin jauh, semakin cepat kecepatan tampaknya.
Jika jarak antar gugus-gugus galaksi
terus meningkat seperti yang terpantau sekarang, semuanya haruslah pernah
berdekatan pada masa lalu. Gagasan ini secara rinci mengarahkan pada suatu
keadaan massa jenis dan suhu yang sebelumnya sangat ekstrem. Berbagai pemercepat partikel raksasa telah dibangun untuk mencoba
dan menguji kondisi tersebut, yang menjadikan teoritersebut
dapat konfirmasi dengan signifikan, walaupun pemercepat-pemercepat ini memiliki
kemampuan yang terbatas untuk menyelidiki fisika partikel. Tanpa adanya bukti apapun yang berhubungan
dengan pengembangan awal yang cepat, teori ledakan dahsyat tidak dan tidak dapat memberikan beberapa penjelasan
mengenai kondisi awal alam semesta, melainkan mendeskripsikan dan menjelaskan perubahan umum alam semesta sejak
pengembangan awal tersebut. Kelimpahan unsur-unsur ringan yang terpantau di
seluruh kosmos sesuai dengan prediksi kalkulasi pembentukan unsur-unsur ringan
melalui proses nuklir di dalam kondisi alam semesta yang mengembang dan
mendingin pada awal beberapa menit kemunculan alam semesta sebagaimana yang
diuraikan secara terperinci dan logis oleh nukleosintesis ledakan dahsyat.
Fred Hoyle mencetuskan
istilah Big Bang pada
sebuah siaran radio tahun 1949. Dilaporkan secara luas bahwa, Hoyle yang
mendukung model kosmologis alternatif "keadaan tetap"
bermaksud menggunakan istilah ini secara peyoratif, namun Hoyle secara
eksplisit membantah hal ini dan mengatakan bahwa istilah ini hanyalah digunakan
untuk menekankan perbedaan antara dua model kosmologis ini. Hoyle kemudian memberikan sumbangsih
yang besar dalam usaha para fisikawan untuk memahaminukleosintesis
bintang yang merupakan
lintasan pembentukan unsur-unsur berat dari unsur-unsur ringan secara reaksi
nuklir. Setelah penemuan radiasi latar
belakang gelombang mikro kosmis pada
tahun 1964, kebanyakan ilmuwan mulai menerima bahwa beberapa skenario teori
ledakan dahsyat haruslah pernah terjadi.
Ekstrapolasi pengembangan alam semesta
seiring mundurnya waktu menggunakan relativitas umum menghasilkan kondisi masa jenis dan suhu alam
semesta yang tak terhingga pada suatu waktu pada masa lalu. Singularitas ini mensinyalkan runtuhnya keberlakuan
relativitas umum pada kondisi tersebut. Sedekat mana kita dapat berekstrapolasi
menuju singularitas diperdebatkan, namun tidaklah lebih awal daripada masa Planck. Fase awal yang panas dan padat itu sendiri
dirujuk sebagai "the Big
Bang", dan dianggap sebagai "kelahiran" alam semesta
kita.
Didasarkan pada pengukuran pengembangan
menggunakan Supernova Tipe
Ia, pengukuran fluktuasi temperatur pada latar gelombang
mikro kosmis, dan pengukuran fungsi korelasi galaksi,
alam semesta memiliki usia 13,73 ± 0.12 miliar tahun. Kecocokan hasil
ketiga pengukuran independen ini dengan kuat mendukung model ΛCDM yang
mendeskripsikan secara mendetail kandungan alam semesta.
Fase terawal ledakan dahsyat penuh dengan
spekulasi. Model yang paling umumnya digunakan mengatakan bahwa alam semesta
terisi secara homogen dan isotropis denganrapatan energi yang
sangat tinggi, tekanan dan temperatur yang sangat besar, dan dengan cepat mengembang
dan mendingin. Kira-kira 10−37 detik setelah pengembangan,transisi fase menyebabkan inflasi kosmis, yang sewaktu itu alam semesta mengembang
secara eksponensial. Setelah inflasi berhenti, alam semesta terdiri dari plasma
kuark-gluon beserta partikel-partikel elementer lainnya.
Temperatur pada saat itu sangat tinggi
sehingganya kecepatan gerak partikel mencapai kecepatan relativitas, dan produksi pasangan segala jenis partikel terus menerus
diciptakan dan dihancurkan. Sampai dengan suatu waktu, reaksi yang tak
diketahui yang disebut bariogenesis melanggar kekekalan
jumlah barion dan
menyebabkan jumlahkuark dan lepton lebih
banyak daripada antikuark dan antilepton sebesar satu per 30 juta. Ini
menyebabkan dominasi materi melebihi antimateri pada alam semesta.
Ukuran alam semesta terus membesar dan
temperatur alam semesta terus menurun, sehingga energi tiap-tiap partikel terus
menurun. Transisi fase perusakan simetri membuatgaya-gaya dasar fisika dan parameter-parameter partikel elementer berada
dalam kondisi yang sama seperti sekarang. Setelah kira-kira 10−11 detik,
gambaran ledakan dahsyat menjadi lebih jelas oleh karena energi partikel telah
menurun mencapai energi yang bisa dicapai oleh eksperimen fisika partikel.
Pada sekitar 10−6 detik, kuark dan gluon
bergabung membentuk barion seperti
proton dan neutron. Kuark yang sedikit lebih banyak daripada antikuark membuat
barion sedikit lebih banyak daripada antibarion. Temperatur pada saat ini tidak
lagi cukup tinggi untuk menghasilkan pasangan proton-antiproton, sehingga yang
selanjutnya terjadi adalah pemusnahan massal, menyisakan hanya satu dari 1010 proton
dan neutron terdahulu. Setelah pemusnahan ini, proton, neutron, dan elektron
yang tersisa tidak lagi bergerak secara relativistik dan rapatan energi alam
semesta didominasi oleh foton (dengan sebagian kecil berasal dari neutrino).
Beberapa menit semasa pengembangan, ketika
temperatur sekitar satu miliar Kelvin dan
rapatan alam semesta sama dengan rapatan udara, neutron bergabung dengan proton
dan membentuk inti atom deuterium dan helium dalam
suatu proses yang dikenal sebagai nukleosintesis ledakan dahsyat. Kebanyakan
proton masih tidak terikat sebagai intihidrogen. Seiring dengan mendinginnya alam semesta, rapatan
energi massa rihat materi
secara gravitasional mendominasi. Setelah 379.000 tahun, elektron dan inti atom
bergabung menjadi atom (kebanyakan berupa hidrogen) dan radiasi materi mulai berhenti. Sisa-sisa radiasi
ini yang terus bergerak melewati ruang semesta dikenal sebagairadiasi latar
gelombang mikro kosmis.
Medan Ultra Dalam Hubblememperlihatkan galaksi-galaksi dari
zaman dahulu ketika alam semesta masih muda, lebih padat, dan lebih hangat
menurut teori ledakan dahsyat.
Selama periode yang sangat panjang,
daerah-daerah alam semesta yang sedikit lebih rapat mulai menarik materi-materi
sekitarnya secara gravitasional, membentuk awan gas, bintang, galaksi, dan objek-objek astronomi lainnya yang
terpantau sekarang. Detail proses ini bergantung pada banyaknya dan jenis
materi alam semesta. Terdapat tiga jenis materi yang memungkinkan, yakni materi gelap
dingin,materi gelap
panas, dan materi barionik.
Pengukuran terbaik yang didapatkan dari WMAP menunjukkan bahwa bentuk materi yang dominan dalam
alam semesta ini adalah materi gelap dingin. Dua jenis materi lainnya hanya
menduduki kurang dari 18% materi alam semesta.
Bukti-bukti independen yang berasal dari supernova tipe
Ia dan radiasi latar
belakang gelombang mikro kosmis menyiratkan bahwa alam semesta
sekarang didominasi oleh sejenis bentuk energi misterius yang disebut sebagai energi gelap, yang tampaknya menembus semua ruang. Pengamatan
ini mensugestikan bahwa 72% total rapatan energi alam semesta sekarang berbentuk
energi gelap. Ketika alam semesta masih sangat muda, kemungkinan besar ia telah
disusupi oleh energi gelap, namun dalam ruang yang sempit dan saling
berdekatan. Pada saat itu, gravitasi mendominasi dan secara perlahan
memperlambat pengembangan alam semesta. Namun, pada akhirnya, setelah beberapa
miliar tahun pengembangan, energi gelap yang semakin berlimpah menyebabkan
pengembangan alam semesta mulai secara perlahan semakin cepat.
Segala evolusi kosmis yang terjadi setelah
periode inflasioner ini dapat secara ketat dideskripsikan dan dimodelkan oleh model ΛCDM, yang menggunakan kerangka mekanika kuantum dan
relativitas umum Einstein yang independen. Sebagaimana yang telah disebutkan,
tiada model yang dapat menjelaskan kejadian sebelum 10−15 detik setelah
kejadian ledakan dahsyat. Teori kuantum
gravitasi diperlukan
0 komentar:
Post a Comment
Terima kasih telah membaca blog saya, silahkan tinggalkan komentar