Ekstrapolasi pengembangan alam semesta seiring mundurnya waktu
menggunakan relativitas umum menghasilkan kondisi masa jenis dan suhu alam
semesta yang tak terhingga pada suatu waktu di 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 milyar tahun.
Kecocokan hasil ketiga pengukuran independen ini dengan kuat mendukung model ΛCDM
yang mendeskripsikan secara mendetail kandungan alam semesta.
Fase terawal dentuman besar penuh dengan spekulasi. Model yang paling
umumnya digunakan mengatakan bahwa alam semesta terisi secara homogen
dan isotropis dengan rapatan
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 jumlah kuark 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 membuat gaya-gaya
dasar fisika dan parameter-parameter partikel elementer berada dalam
kondisi yang sama seperti sekarang. Setelah
kira-kira 10−11 detik, gambaran dentuman besar 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
milyar 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 dentuman besar. Kebanyakan proton masih
tidak terikat sebagai inti hidrogen.
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 sebagai radiasi latar gelombang mikro kosmis.
Medan Ultra Dalam Hubble
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 mikrogelombang 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 milyar 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 model, 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 dentuman besar. Teori kuantum
gravitasi diperlukan untuk mengatasi batasan ini.
Sumber: Lihat selengkapnya di Wikipedia
Tidak ada komentar:
Posting Komentar