Bagaimana jagat raya terbentuk?
Mungkin itu adalah Misteri Besar yang terbesar, dan akar dari semua yang lain. Pertanyaan termegah kemanusiaan - Bagaimana kehidupan dimulai? Apa itu kesadaran? Apa itu materi gelap, energi gelap, gravitasi? - berasal dari itu.
"Semua misteri lain ada di ujung pertanyaan ini," kata Ann Druyan, penulis dan janda astronom Carl Sagan. "Itu penting bagiku karena aku manusia dan tidak suka tidak tahu."
Bahkan ketika teori-teori yang berusaha memecahkan misteri ini tumbuh semakin kompleks, para ilmuwan dihantui oleh kemungkinan bahwa beberapa mata rantai paling kritis dalam rantai penalaran mereka salah.
Misteri mendasar
Menurut model Big Bang standar, alam semesta lahir selama periode inflasi yang dimulai sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu. Seperti balon yang mengembang dengan cepat, balon itu membengkak dari ukuran yang lebih kecil dari satu elektron hingga hampir mencapai ukuran saat ini dalam sepersekian detik.
Awalnya, alam semesta hanya terserap oleh energi. Sebagian dari energi ini membeku menjadi partikel-partikel, yang berkumpul menjadi atom-atom ringan seperti hidrogen dan helium. Atom-atom ini bergerombol pertama menjadi galaksi, lalu bintang-bintang, di dalamnya yang tungku berapi-api semua elemen lainnya ditempa.
Ini adalah gambaran umum yang disepakati tentang asal usul alam semesta kita seperti yang digambarkan oleh para ilmuwan. Ini adalah model yang kuat yang menjelaskan banyak hal yang dilihat para ilmuwan ketika mereka melihat ke atas di langit, seperti kehalusan ruang-waktu yang luar biasa pada skala besar dan pemerataan galaksi di sisi berlawanan alam semesta.
Tetapi ada beberapa hal tentang kisah ini yang membuat beberapa ilmuwan gelisah. Sebagai permulaan, gagasan bahwa alam semesta menjalani periode inflasi cepat di awal sejarahnya tidak dapat diuji secara langsung, dan ia bergantung pada keberadaan bentuk energi misterius di awal alam semesta yang telah lama menghilang.
"Inflasi adalah teori yang sangat kuat, namun kita masih tidak tahu apa yang menyebabkan inflasi atau apakah itu bahkan teori yang benar, meskipun itu bekerja dengan sangat baik," kata Eric Agol, seorang astrofisikawan di University of Washington.
Bagi beberapa ilmuwan, inflasi adalah tambahan kikuk pada model Big Bang, kompleksitas yang perlu ditambahkan agar sesuai dengan pengamatan. Ini tidak akan menjadi tambahan terakhir.
"Kami juga telah belajar bahwa harus ada materi gelap di alam semesta, dan sekarang energi gelap," kata Paul Steinhardt, seorang ahli fisika teoretis di Universitas Princeton. "Jadi cara model ini bekerja hari ini adalah Anda berkata, 'OK, Anda ambil Big Bang, Anda ambil beberapa inflasi, Anda menyetel itu untuk memiliki sifat-sifat berikut, lalu Anda menambahkan sejumlah materi gelap dan energi gelap.' Hal-hal ini tidak terhubung dalam teori yang koheren. "
Steinhardt khawatir para kosmolog bertindak lebih sebagai insinyur daripada ilmuwan. Jika pengamatan tidak cocok dengan model saat ini, mereka memasang komponen lain atau mengotak-atik komponen yang ada agar sesuai. Komponen tidak terhubung dan tidak ada alasan untuk menambahkannya kecuali untuk mencocokkan pengamatan. Ini seperti mencoba memperbaiki mobil lama dengan menambahkan komponen baru dari model yang lebih baru tetapi berbeda. Bagian-bagian itu dapat bekerja dalam jangka pendek, tetapi pada akhirnya, Anda membutuhkan mobil baru.
Alam semesta awet muda
Dalam beberapa tahun terakhir, Steinhardt telah bekerja dengan Anna Ijja, seorang ahli fisika teori di Universitas Harvard, tentang alternatif radikal untuk model Big Bang standar.
Menurut ide mereka, yang disebut memantul kosmologi, alam semesta dilahirkan bukan hanya sekali, tetapi mungkin beberapa kali dalam siklus kontraksi dan ekspansi yang tak berkesudahan. Teori ini menggantikan "big bang" dengan "big bouncing", yang dengan lancar menghubungkan periode kontraksi dan ekspansi alam semesta dan memecahkan banyak masalah yang mengganggu teori inflasi.
Pasangan ini mengklaim bahwa teori ekpyrotic, atau "cyclic," mereka akan menjelaskan tidak hanya inflasi, tetapi juga misteri kosmik lainnya, termasuk materi gelap, energi gelap, dan mengapa alam semesta tampak mengembang dengan kecepatan yang terus meningkat.
Meskipun kontroversial, kosmologi yang memantul memunculkan kemungkinan bahwa alam semesta awet muda dan memperbarui diri. Ini adalah prospek yang mungkin bahkan lebih menakjubkan daripada alam semesta dengan awal dan akhir yang pasti, karena itu berarti bahwa bintang-bintang di langit, bahkan yang tertua, seperti kunang-kunang berumur pendek dalam skema besar benda.
"Saya ingin berharap bahwa upaya yang dicurahkan masyarakat ke dalam penelitian ilmiah semakin mendekatkan kita pada kebenaran mendasar, dan bukan hanya cara untuk membuat alat yang bermanfaat," kata astronom Institut Teknologi California Richard Massey. "Tapi aku sama takutnya mengetahui bahwa semua yang aku tahu salah, dan diam-diam berharap tidak."
Artikel ini diperbarui pada 27 Juni 2019 oleh Live Science Kontributor Tim Childers.
