Setelah Big Bang, alam semesta kita mulai mengembang dengan laju eksponensial, suatu percepatan yang selama ini diyakini para ilmuwan disebabkan oleh gaya misterius yang dikenal sebagai energi gelap. Gagasan ini—yang membuat penemunya meraih Hadiah Nobel pada tahun 2011—telah mendefinisikan pemahaman kita tentang pertumbuhan kosmik selama beberapa dekade. Namun, penelitian baru mulai menantang asumsi yang telah lama dipegang ini.
Sebuah tim peneliti menemukan bukti baru yang menunjukkan bahwa alam semesta mungkin sudah mulai melambat, bukannya terus mempercepat. Analisis yang diterbitkan pada 5 November di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ini menjadi ganjalan bagi teori-teori utama yang menyatakan energi gelap mendorong percepatan alam semesta yang berlanjut.
Karena temuan ini bertentangan dengan pandangan yang berlaku, makalah tersebut kemungkinan akan menghadapi pengkajian ketat dari komunitas kosmologi. Namun, jika benar, ini akan menambah kumpulan bukti yang menunjukkan bahwa energi gelap berubah, tidak konstan—menggambarkan masa depan alam semesta kita yang berbeda. Memang, riset baru ini menyarankan bahwa, alih-alih sirna dalam "Big Rip", alam semesta akan mulai menyusut, dan berakhir dengan "Big Crunch" miliaran tahun dari sekarang.
"Jika hasil kami dikonfirmasi, ini akan menandai pergeseran paradigma besar dalam kosmologi sejak penemuan energi gelap 27 tahun lalu," kata Young-Wook Lee, penulis utama pendamping studi dan seorang astrofisikawan di Universitas Yonsei di Korea Selatan, kepada Gizmodo.
Sebuah Kilatan dalam "Lilin Standar"
Analisis baru ini mengandalkan pengamatan supernova Tipe Ia—kelas ledakan bintang yang khas yang kecerahannya intrinsik dan konsisten telah menjadikannya "lilin standar" untuk mengukur jarak galaksi. Lilin standar ini telah membantu astronom mengukur kecepatan berbagai bagian alam semesta yang menjauh dari kita.
Mengingat keandalannya, supernova Tipe Ia telah menjadi elemen kunci dalam perhitungan peraih Nobel untuk energi gelap. Lilin standar ini—supernova ini—ternyata lebih redup dari yang diharapkan ilmuwan, mengarahkan mereka pada kesimpulan yang mengejutkan: Objek-objek galaksi bergerak menjauh dari Bumi lebih cepat dari perkiraan. Sesuatu mengatasi gaya gravitasi, sesuatu itu adalah energi gelap. Muncullah gagasan bahwa alam semesta tidak hanya mengembang, tetapi mengembang dengan laju yang meningkat.
Namun, temuan baru ini, yang mencakup data dari 300 galaksi, menemukan korelasi kuat antara magnitudo terstandarisasi supernova ini dengan usia bintang yang menghasilkannya. Dengan kata lain, cahaya yang lebih redup dari lilin standar ini kemungkinan adalah produk dari usia bintang induknya dan mungkin tidak begitu "standar" atau konsisten.
Hasil yang Dipertajam
Lee dan rekan pertama kali menunjuk pada potensi bias usia dalam sebuah makalah tahun 2020 untuk The Astrophysical Journal, meski studi itu mendapat kritik pada waktu itu terkait masalah pemilihan sampel. Itu juga memicu pertukaran akademis singkat antara Lee dan Adam Riess, seorang astrofisikawan di Universitas Johns Hopkins dan salah satu penerima Nobel yang mendeskripsikan energi gelap.
Makalah baru ini menggunakan kumpulan data yang lebih besar dan mengambil pendekatan yang lebih terukur; alih-alih menyangkal energi gelap, makalah ini menyarankan bahwa gayanya mungkin tidak seekonstan yang dipercaya sebelumnya.
Ekspansi alam semesta yang berlanjut tetap menjadi teori yang berlaku di kalangan kosmolog, sehingga tim ini kemungkinan akan menghadapi kritik sekali lagi. Dan memang, hasil baru ini berbeda dari karya yang lebih baru oleh Riess dan kolaborator yang mendukung percepatan berlanjut.
Kali ini, bagaimanapun, tim ini tidak sendirian dalam klaimnya. Awal tahun ini, temuan independen dari Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) menyarankan bahwa energi gelap—dan pengaruhnya pada alam semesta—mungkin tidak konstan, tetapi berevolusi dan mungkin melemah seiring waktu. Dalam makalah baru tersebut, tim juga mengoreksi data untuk memperhitungkan bias yang mereka usulkan dan menemukan bahwa data yang direvisi sejalan dengan hasil DESI.
Nasib yang Tak Diketahui
Tak perlu dikatakan, mengetahui secara pasti bagaimana energi gelap bekerja sangat penting bagi kosmolog yang mencoba memprediksi nasib alam semesta.
Prediksi-prediksi ini berbeda tergantung pada bagaimana ilmuwan menafsirkan bentuk alam semesta, pasokan energi gelap, dan pengaruh energi gelap terhadap ekspansi alam semesta.
Misalnya, jika ekspansi alam semesta terus berakselerasi sesuai pandangan yang berlaku, alam semesta mungkin mencapai ambang batas kekacauannya dan akan melayang tepat di atas nol absolut. "Big Freeze" ini akan secara stabil memadamkan semua proses bintang yang dikenal di alam semesta. Atau, ekspansi berlanjut alam semesta dapat menyebabkan "Big Rip" yang membuat semua materi hancur.
Kedua skenario ini mengasumsikan bahwa energi gelap mempercepat ekspansi alam semesta. Tetapi apa yang akan terjadi jika penyelidikan masa depan mengukuhkan kesimpulan dari DESI dan makalah baru ini, bahwa energi gelap berevolusi—atau merosot? Itu akan memerlukan tinjauan menyeluruh terhadap model kosmologis kita, jelas Lee.
"Jika alam semesta sudah melambat, ini akan mengubah nasib akhir alam semesta," katanya. "Daripada berakhir dengan ‘Big Rip’, ‘Big Crunch’ sekarang menjadi sebuah kemungkinan."
Secara sederhana, skenario "Big Crunch" akan menyebabkan alam semesta runtuh ke dalam dirinya sendiri, menghabiskan momen-momen terakhirnya sebagai bola api raksasa yang terbakar pada suhu hampir tak terhingga. Meski demikian, kemungkinan satu skenario di atas yang lain "tergantung pada sifat sejati energi gelap dan kepadatan tepat alam semesta, yang mana kita masih belum mengetahui jawabannya," kata Lee.
Untuk saat ini, Lee dan rekan sedang menanti putaran data berikutnya dari Observatorium Vera Rubin. Rencananya adalah untuk melakukan penyelidikan serupa dengan sampel dari 20.000 galaksi, jelasnya.