Apa yang kebanyakan orang anggap mereka ketahui tentang Big Bang adalah salah

Banyak buku teks dan pendidik sains mencoba menggambarkan Big Bang sebagai kelahiran alam semesta, sebuah permulaan ledakan yang terjadi pada titik tertentu, menciptakan materi dan melemparkannya ke dalam kehampaan seperti pecahan granat.

Namun Big Bang sebenarnya bukanlah momen penciptaan—lebih seperti dampaknya. Big Bang tidak datang dari tempat tertentu ruang angkasadan itu bukanlah sebuah ledakan—setidaknya bukan dalam pengertian tradisional.

Budaya populer—dan sayangnya para kosmolog—telah melakukan kesalahan yang disayangkan dengan menyebutkan sebuah teori yang bahkan menimbulkan suara ledakan mesiu. Jadi… mereka mengelilingi diri mereka sendiri?

“Seringkali dikatakan bahwa seluruh alam semesta yang sekarang dapat kita amati pernah dikompresi menjadi volume seukuran bola golf,” tulis John Mather, ahli astrofisika pemenang Hadiah Nobel dan ilmuwan proyek senior. NASA‘S Teleskop Luar Angkasa James Webbdi dalam karangan untuk Theedge.org. “Tetapi kita harus membayangkan bahwa bola golf hanyalah bagian kecil dari alam semesta, yang bahkan tidak terbatas.”

Teori big bang menggambarkan suatu peristiwa ketika yang ada ruang angkasa – jauh lebih panas, lebih padat dan lebih kecil pada saat itu – tiba-tiba dan dengan cepat mulai mengembang. Alam semesta primitif adalah kumpulan partikel-partikel kecil, cahaya, dan energi yang menyala-nyala, namun seiring dengan perluasan ruang, ia menjadi cukup dingin proses penting terjadi, mis atom dan unsur terbentuk. Perkembangannya berlanjut hingga saat ini.

sangat banyak. Ini tidak menunjukkan kondisi sebelum pembangunan. Ini tidak berarti alam semesta sedang mengembang. Bahkan tidak dijelaskan apa yang menyebabkan perkembangan tersebut. Dan ada alasan mengapa mencoba membayangkan peristiwa tersebut sebagai ledakan dapat menghasilkan kesimpulan yang salah.

“Tidak ada ilmuwan terkemuka yang mengklaim bahwa kita memiliki pemahaman lengkap tentang apa yang sebenarnya terjadi tepat pada saat alam semesta dimulai. Kita tidak memilikinya,” kata Don Lincoln, ilmuwan senior di Fermilab di Illinois. videonya. “Meski kita tidak tahu segalanya tentang bagaimana alam semesta terbentuk, saya selalu heran karena kita tahu begitu banyak.”

Ledakan besar sedang terjadi bisa dilihat alam semesta

Untuk memahami komentar Big Bang dan Mather sebelumnya, pertama-tama penting untuk memperjelas bahwa teori ini berlaku untuk alam semesta yang terlihat, bukan alam semesta secara keseluruhan. Alam semesta yang terlihat adalah gelembung ruang yang berpusat pada sudut pandang kita dari Bumi, dengan radius yang ditentukan oleh kecepatan cahaya. Keseluruhan gelembung ini berjumlah sekitar $92 miliar tahun cahaya lebar

Besar kecilnya gelembung tidak ditentukan oleh jangkauan teleskop, namun oleh keterbatasan cahaya secara langsung. Ada jarak maksimum dari mana foton bisa melakukan perjalanan ke pengamat di usia alam semesta. Batasan ini dikenal sebagai cakrawala cahaya kosmik: Tidak ada sinyal yang mungkin bisa sampai ke kita – dan tidak akan pernah, bahkan miliaran tahun ke depan. Hal ini karena pada jarak ekstrim tertentu, benda-benda jauh bergerak menjauh lebih cepat dari kecepatan cahaya.

Jadi ada apa di balik gelembung ini? Tidak ada yang tahu karena alam semesta tidak terlihat, namun para ilmuwan dapat menebak bahwa ada hal lain di alam semesta. Lagi pula, seiring dengan meluasnya ruang angkasa, para ilmuwan mengetahui bahwa setiap detik ribuan bintang luput dari pandangan kita di luar cakrawala ini.

Dimana tepatnya terjadinya big bang?

Big Bang harus dianggap sebagai “titik” waktu, tetapi bukan lokasi tertentu. Para astronom sering mengatakan bahwa Big Bang terjadi di mana-mana, dan ini merupakan gagasan yang menyesatkan jika Anda menganggap Big Bang sebagai bom yang bisa meledak.

Sebaliknya, bayangkan sebuah skenario hipotetis di mana ruang diringkas menjadi sebuah titik, seperti balon seukuran kepala peniti. Lalu bayangkan balon kecil ini entah bagaimana meledak hingga seukuran jeruk. Dengan analogi ini, Anda dapat mulai memahami mengapa tidak ada “titik asal” Big Bang: Tidak ada yang tersisa dari awal mulanya; ujung kepala peniti menjadi lebih besar secara eksponensial.

Inilah salah satu alasan mengapa banyak ahli astrofisika mengatakan bahwa bagian dari seluruh alam semesta yang diketahui dapat dianggap sebagai bagian darinya. Pusat dari big bang. Menurut teori, tidak ada lokasi spesifik tempat lebah ditiup.

Astronom Edwin Hubble menggunakan Teleskop Hooker 100 inci di California untuk mengamati galaksi yang bergerak menjauh ke segala arah melalui ruang angkasa.
Kredit: NASA/Edwin P. Hubble Papers/Perpustakaan Huntington

Big Bang sebenarnya bukanlah sebuah ledakan

Pengamatan ilmiah mendukung gagasan perluasan alam semesta yang cepat sebelum ledakan. Misalnya, jika terjadi ledakan seperti petasan yang menyebarkan material ke luar, hukum fisika akan menyatakan bahwa puing-puing yang jauh dari lokasi ledakan akan bergerak lebih cepat daripada material yang lebih dekat ke titik asal ledakan.

“Itu karena benda yang jauh dari petasan harus bergerak lebih cepat. Begitulah jaraknya,” Lincoln. dikatakan.

Namun para astronom tidak melihatnya. Di luar angkasa, ruang antar galaksi semakin meluas setiap orang arah – tidak hanya dalam kaitannya dengan lokasi pusat. Ahli astronomi Edwin Hubblekepada siapa Teleskop Luar Angkasa Hubble kemudian dinamai, ditemukan pada tahun 1929.

Dengan menggunakan Teleskop Hooker 100 inci di California, Hubble mengamati bahwa semakin jauh jarak suatu galaksi BimasaktiGalaksi asal bumi, tampaknya bergerak menjauh semakin cepat. Dia menemukan jawabannya dengan memplot kecepatan dan jarak 24 galaksi terdekat. Plotnya menunjukkan bahwa segala sesuatu melayang secara seragam, dengan kecepatan yang sebanding dengan jarak, ke segala arah.

Kecepatan perkembangan diberi nama Konstanta Hubble. Dua tahun setelah pengamatan Hubble, seorang astronom dan pendeta Belgia, Georges Lemaitremenggunakan asumsi ini untuk menerbitkan teori mirip Big Bang pertama yang menjelaskan permulaan alam semesta.

Para kosmolog percaya bahwa alam semesta telah mengembang selama 13,8 miliar tahun sejak Big Bang.
Kredit: Britt Griswold (Maslow Media Group) / Ilustrasi NASA

Bagaimana para astronom mengetahui bahwa alam semesta mengembang

Para ilmuwan mampu mengevaluasi kesimpulan Hubble bahwa ruang angkasa itu sendiri mengembang usia alam semesta. Rumus kecepatan yang mungkin pernah kamu pelajari di SMA adalah jarak dibagi waktu. Para ilmuwan sudah mengetahui kecepatan galaksi dan jaraknya, sehingga mereka dapat mengetahui durasinya dengan membagi jarak dengan kecepatan.

Jika para ilmuwan memutar balik waktu dari masa sekarang ke masa ketika segala sesuatu di alam semesta menyusut menjadi balon kecil yang mengembang, hal itu terjadi sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu.

Jadi, jika Alam Semesta berumur 13,8 miliar tahun, orang mungkin salah mengira bahwa gelembung alam semesta yang terlihat memiliki radius 13,8 miliar tahun cahaya dan lebar total 27,6 miliar tahun cahaya. Namun, alam semesta tidak tinggal diam, dan jarak antar benda tidak tetap. Perluasan ruang angkasa menjelaskan perbedaan antara 27,6 miliar tahun cahaya dan 92 miliar tahun cahaya, diameter alam semesta tampak.

Apakah para ilmuwan telah menyangkal Big Bang?

Para ilmuwan tidak menyangkal teori Big Bang, namun mereka menemukan perbedaan pendapat mengenai laju ekspansi – konstanta Hubble – dari pengukuran yang dilakukan oleh berbagai kelompok peneliti. Ketidaksepakatan dikenal sebagai Tegangan Hubble.

Singkatnya, pengukuran kecepatan berdasarkan pengamatan teleskop terhadap alam semesta saat ini sedikit lebih tinggi dibandingkan proyeksi berdasarkan kondisi alam semesta yang diketahui pada masa pertumbuhannya. Selama beberapa tahun terakhir, para astronom mengira ada sesuatu yang mendorong laju ekspansi. Penelitian menggunakan Teleskop Webb menemukan perbedaan kecil namun signifikan dalam laju pembangunan mungkin bukan akibat salah perhitungan namun belum memahami aspek alam semesta.

Sementara para ilmuwan berusaha memecahkan misteri ini, Big Bang mungkin memerlukan beberapa penyesuaian, namun sejauh ini perbedaannya tidak mengubah intinya, yaitu bahwa ruang angkasa dulunya lebih kecil dan lebih panas, kemudian tiba-tiba meluas dan terus meluas.

Fisikawan AS Arno Penzias dan Robert Wilson secara tidak sengaja menemukan latar belakang gelombang mikro kosmik yang memenuhi alam semesta tampak.
Kredit: Kolaborasi ESA/Planck

Laju ekspansi alam semesta awal

Para peneliti menghitung laju perluasan alam semesta bayi menggunakan data dari apa yang disebut Latar belakang gelombang mikro kosmik. Fisikawan AS Arno Penzias dan Robert Wilson secara kebetulan menemukan fenomena inicahaya redup 380.000 tahun setelah Big Bang menggunakan teleskop radio pada tahun 1965.

Sekitar waktu yang sama, tim terpisah di prediksi Universitas Princeton bahwa gelombang seperti itu seharusnya ada. Jika para astronom adalah arkeolog, penemuan ini akan seperti sebuah penemuan fosil cahaya paling awal. Ini adalah benda tertua di alam semesta yang pernah dilihat siapa pun.

Tanda panas ini, yang berasal dari atom yang berjarak lebih dari 46 miliar tahun cahaya dan membentang menjadi gelombang mikro, memenuhi langit. Badan Antariksa Eropa misi Planck gambar oven microwave untuk mengukur fluktuasi suhu remaja. Perbedaan kecil ini memungkinkan para ilmuwan menyimpulkan laju ekspansi pada saat itu.

Bagaimana Teori “Inflasi Kosmik” Cocok dengan Big Bang

Inflasi kosmik berupaya menggambarkan satu fase singkat namun penting dalam narasi Big Bang yang meluncurkan alam semesta ke dalam garis waktu yang semakin meluas.

Alan Guth, seorang ahli fisika teoretis di MIT, mengajukan gagasan tersebut pada tahun 1980-an. Hal ini menunjukkan bahwa beberapa bentuk gravitasi menjijikkan, mirip dengan energi gelapmemicu perluasan pesat alam semesta pada saat-saat awal. Fase ini akan berlangsung lama sepertriliun detik. Kemudian sektor energi yang memicu inflasi ditutup.

“Saya biasanya menggambarkan inflasi sebagai teori ‘bang’ dari Big Bang,” kata Guth pada tahun 2014 dalam pertanyaan dan jawaban dekat universitas. “Dalam bentuk aslinya, teori Big Bang bukanlah teori ledakan. Teori ini tidak menjelaskan apa pun tentang apa yang terjadi, mengapa terjadi, atau apa yang terjadi sebelumnya.”

Selama fase inflasi, alam semesta kecil ini akan mengembang lebih cepat daripada kecepatan cahaya. Dan pahamilah: ini tidak akan melanggar hukum fisika apa pun.

“Memang benar bahwa tidak ada yang dapat melakukan perjalanan melalui ruang angkasa lebih cepat daripada cahaya, namun tidak ada batasan seberapa cepat ruang angkasa dapat berkembang,” kata Lincoln.

Bagaimana Big Bang mendapatkan namanya

Fred Hoyleastronom dan komunikator sains terkenal di Inggris, terutama dikaitkan dengan tahun 1949 kepada pencetus “big bang”. Dalam banyak hal, dia adalah Neil deGrasse Tyson pada zamannya. Namun saat ini, banyak astrofisikawan dan kosmolog menyesali istilah yang salah tersebut.

Selama siaran BBC, Hoyle menjelaskan teori-teori yang didasarkan pada gagasan bahwa “semua materi di alam semesta diciptakan dalam satu ledakan besar pada suatu waktu di masa lalu.” salinan diterbitkan di majalah BBC. Dia kemudian menyebutkan ungkapan itu lagi pada tahun 1950-an. dalam Sifat Alam Semesta.

Hoyle menolak gagasan asal usul alam semesta secara tiba-tiba, tetapi dia tidak meremehkan kata “big bang”. sebuah esai baru-baru ini tentang hal itu di majalah Alam. Sebaliknya, dia ingin menyampaikan hipotesisnya dalam metafora deskriptif untuk membantu menyampaikan maksudnya melalui radio.

Mereka dikelilingiSungguh