Selamat datang kembali ke angsuran ketiga, dan terakhir, Kosmologi 101. Sejauh ini, kami telah membahas sejarah alam semesta hingga saat ini. Tetapi apa yang terjadi selanjutnya? Bagaimana jagat raya kita berakhir? Dan bagaimana kita dapat begitu yakin bahwa ini adalah bagaimana kisah itu berkembang?
Robert Frost pernah menulis, “Ada yang mengatakan dunia akan berakhir dalam api; beberapa orang berkata dalam es. " Demikian juga, beberapa ilmuwan telah mendalilkan bahwa alam semesta bisa mati secara dramatis, kematian yang dahsyat - baik "Big Rip" atau "Big Crunch" - atau "Big Freeze" yang lebih lambat dan bertahap. Nasib terakhir dari kosmos kita banyak terkait dengan bentuknya. Jika alam semesta terbuka, seperti pelana, dan kepadatan energi energi gelap meningkat tanpa batas, laju ekspansi kosmos pada akhirnya akan menjadi begitu besar sehingga bahkan atom akan terkoyak - Big Rip. Sebaliknya, jika alam semesta tertutup, seperti bola, dan Kekuatan gravitasi mengalahkan pengaruh energi gelap, ekspansi luar kosmos akhirnya akan berhenti dan berbalik, runtuh dengan sendirinya dalam Big Crunch.
Meskipun keindahan api puitis, bagaimanapun, pengamatan saat ini mendukung akhir yang dingin untuk alam semesta kita - Pembekuan Besar. Para ilmuwan percaya bahwa kita hidup di alam semesta yang datar secara spasial yang perluasannya semakin cepat karena adanya energi gelap; Namun, kepadatan energi total kosmos kemungkinan besar kurang dari atau sama dengan apa yang disebut "kerapatan kritis," sehingga tidak akan ada Big Rip. Sebaliknya, isi alam semesta pada akhirnya akan melayang jauh dari satu sama lain dan pertukaran panas dan energi akan berhenti. Kosmos akan mencapai keadaan entropi maksimum, dan tidak ada kehidupan yang dapat bertahan. Tertekan dan sedikit anti-klimaks? Mungkin. Tapi itu mungkin tidak akan terlihat sampai alam semesta setidaknya dua kali usia saat ini.
Pada titik ini Anda mungkin berteriak, “Bagaimana kita tahu semua ini? Bukankah itu semua hanya spekulasi yang merajalela? " Pertama-tama, kita tahu tanpa keraguan bahwa alam semesta mengembang. Pengamatan astronomis secara konsisten menunjukkan bahwa cahaya dari bintang yang jauh selalu tergeser relatif terhadap kita; yaitu, panjang gelombangnya telah membentang karena perluasan kosmos. Ini mengarah ke dua kemungkinan ketika Anda memutar mundur jam: apakah alam semesta yang mengembang selalu ada dan tak terbatas dalam usianya, atau ia mulai mengembang dari versi yang lebih kecil dari dirinya sendiri pada waktu tertentu di masa lalu dan karenanya memiliki usia yang tetap. Untuk waktu yang lama, para pendukung Teori Stabil menyatakan dukungan terhadap penjelasan sebelumnya. Tidak sampai Arno Penzias dan Robert Wilson menemukan latar belakang gelombang mikro kosmik pada tahun 1965 bahwa teori big bang menjadi penjelasan yang paling diterima untuk asal usul alam semesta.
Mengapa? Sesuatu yang sebesar kosmos kita membutuhkan waktu cukup lama untuk menjadi dingin sepenuhnya. Jika alam semesta benar-benar dimulai dengan jenis energi terik yang diprediksi oleh teori big bang, para astronom masih akan melihat sisa panas hari ini. Dan mereka melakukannya: cahaya seragam 3K tersebar merata di setiap titik di langit. Bukan hanya itu - tetapi WMAP dan satelit lain telah mengamati inhomogeneities kecil di CMB yang tepat sesuai dengan spektrum awal fluktuasi kuantum yang diprediksi oleh teori big bang.
Apa lagi? Lihatlah kelimpahan relatif unsur cahaya di alam semesta. Ingatlah bahwa selama beberapa menit pertama kehidupan muda kosmos, suhu sekitar cukup tinggi untuk terjadinya fusi nuklir. Hukum termodinamika dan kerapatan relatif baryon (yaitu proton dan neutron) bersama-sama menentukan dengan tepat berapa banyak deuterium (hidrogen berat), helium, dan lithium dapat dibentuk pada saat ini. Ternyata, ada jauh lebih banyak helium (25%!) Di alam semesta kita saat ini daripada yang dapat diciptakan oleh nukleosintesis di pusat bintang. Sementara itu, alam semesta awal yang panas - seperti yang didalilkan oleh teori big bang - memunculkan tepat proporsi elemen cahaya yang diamati ilmuwan di Space Magazine.
Tapi tunggu, masih ada lagi. Distribusi struktur skala besar di alam semesta dapat dipetakan dengan sangat baik hanya berdasarkan anisotropi yang diamati dalam CMB. Selain itu, struktur skala besar saat ini terlihat sangat berbeda dari yang ada pada pergeseran merah yang tinggi, menyiratkan alam semesta yang dinamis dan berkembang. Selain itu, usia bintang tertua tampaknya konsisten dengan usia kosmos yang diberikan oleh teori big bang. Seperti teori apa pun, teori ini memiliki kelemahan - misalnya, masalah cakrawala atau masalah kerataan atau masalah energi gelap dan materi gelap; tetapi secara keseluruhan, pengamatan astronomi cocok dengan prediksi teori big bang jauh lebih dekat daripada gagasan saingan. Sampai perubahan itu, sepertinya teori big bang ada di sini untuk tinggal.
