Catatan editor: Artikel “Semesta Bisa 250 Kali Lebih Besar Dari Apa yang Dapat Diobservasi” memicu diskusi yang cukup besar di antara para pembaca kami, dengan beberapa menyarankan UT harus memiliki serangkaian artikel tentang kosmologi - Kosmologi 101, jika Anda mau. Penulis terbaru kami, Vanessa D'Amico, yang menulis artikel tersebut, memulai seri Cosmology 101 hari ini, mulai dari awal.
Bagaimana alam semesta memulainya? Itu salah satu pertanyaan paling mendesak dalam kosmologi, dan kemungkinan pertanyaan yang akan ada untuk sementara waktu. Di sini, saya akan mulai dengan menjelaskan apa yang para ilmuwan pikir mereka ketahui tentang detik-detik pembentukan pertama kehidupan alam semesta. Kemungkinan besar, ceritanya tidak seperti yang Anda pikirkan.
Pada awalnya, ada ... yah, kita tidak benar-benar tahu. Salah satu kesalahpahaman yang paling umum dalam kosmologi adalah bahwa alam semesta dimulai sebagai kumpulan materi yang sangat kecil, sangat padat, yang tiba-tiba meledak, sehingga menimbulkan ruang seperti yang kita kenal. Ada sejumlah masalah dengan gagasan ini, tak terkecuali asumsi yang tersirat dalam suatu peristiwa yang disebut "ledakan" besar. Sebenarnya, tidak ada yang "menggedor." Gagasan tentang ledakan mengingatkan gelombang pasang materi, yang secara bertahap mengisi ruang di sekitarnya; Namun, ketika alam semesta kita lahir, tidak ada ruang. Tidak ada waktu juga. Tidak ada ruang hampa. Ada secara harfiah tidak ada.
Kemudian alam semesta lahir. Energi yang sangat tinggi selama 10 pertama-43 detik kehidupannya membuat sangat sulit bagi para ilmuwan untuk menentukan sesuatu yang konklusif tentang asal usul kosmos. Tentu saja, jika kosmolog benar tentang apa yang mereka yakini mungkin terjadi selanjutnya, itu tidak masalah. Menurut teori inflasi, sekitar 10-36 detik, alam semesta mengalami periode ekspansi eksponensial. Dalam hitungan seperseribu detik, ruang meningkat dengan faktor sekitar 1078, dengan cepat memisahkan daerah yang dulunya berdekatan dengan jarak tak terduga dan meledakkan fluktuasi kuantum kecil dalam jalinan ruangwaktu.
Inflasi adalah teori yang menarik karena sejumlah alasan. Pertama-tama, ini menjelaskan mengapa kita mengamati alam semesta menjadi homogen dan isotropik dalam skala besar - yaitu, ia terlihat sama di semua arah dan semua pengamat. Ini juga menjelaskan mengapa alam semesta tampak datar, bukannya melengkung. Tanpa inflasi, alam semesta yang datar membutuhkan serangkaian kondisi awal yang sangat baik; Namun, inflasi mengubah penyesuaian ini menjadi trik skala. Analogi yang akrab: tanah di bawah kaki kita tampak datar (meskipun kita tahu kita hidup di planet bola) karena kita manusia jauh lebih kecil daripada Bumi. Demikian juga, alam semesta yang melambung sangat besar dibandingkan dengan bidang pandang lokal kita yang tampaknya datar secara spasial.
Menurut teorinya, akhir dari inflasi memberi jalan bagi alam semesta yang sedikit lebih mirip dengan yang kita amati saat ini. Energi hampa yang mendorong inflasi tiba-tiba berubah menjadi jenis energi yang berbeda - jenis yang dapat menciptakan partikel elementer. Pada titik ini (hanya 10-32 detik setelah kelahiran alam semesta), suhu sekitar masih terlalu panas untuk membangun atom atau molekul dari partikel-partikel ini; tetapi ketika detik-detik berlalu, ruang meluas dan mendingin ke titik di mana quark dapat bersatu dan membentuk proton dan neutron. Foton berenergi tinggi terus melesat, terus menyerang dan menarik proton dan elektron yang bermuatan.
Jadi apa yang terjadi selanjutnya? Bagaimana sup materi dan radiasi yang semrawut ini menjadi hamparan luas struktur terorganisir yang kita lihat hari ini? Apa yang akan terjadi pada alam semesta di masa depan? Dan bagaimana kita tahu bahwa ini adalah cara ceritanya berkembang? Pastikan untuk memeriksa beberapa angsuran Cosmology 101 berikutnya untuk jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini dan banyak lagi!
