Awal Mula Alam Semesta: Dari Ledakan Besar hingga Galaksi
KOMPAS.com - Bagaimana alam semesta bermula? Pertanyaan ini sudah lama menjadi misteri yang memikat manusia. Teori paling terkenal dan paling didukung oleh bukti ilmiah adalah teori Big Bang – sebuah peristiwa kosmik yang memulai segalanya sekitar 13,8 miliar tahun lalu.
Teori Big Bang: Awal Segala Sesuatu
Teori Big Bang pertama kali digagas oleh Georges Lemaître, seorang imam Katolik dan ilmuwan Belgia pada 1920-an. Ia mengusulkan ide bahwa alam semesta berasal dari satu titik awal yang sangat padat—disebutnya “atom purba”—yang kemudian meledak dan mengembang.
Gagasan ini semakin kuat setelah Edwin Hubble menemukan bahwa galaksi-galaksi bergerak menjauh dari Bima Sakti ke segala arah. Fenomena ini seperti petunjuk bahwa seluruh galaksi terdorong oleh suatu ledakan raksasa di masa lalu.
Bukti semakin lengkap ketika Arno Penzias dan Robert Wilson menemukan radiasi latar kosmik gelombang mikro pada 1960-an. Radiasi ini dianggap sebagai sisa panas Big Bang—gema dari awal mula alam semesta.
Baca juga: Bagaimana Jika Big Bang Bukan Awal Alam Semesta?
Detik-Detik Pertama yang Menakjubkan
Menurut para ilmuwan, dalam 10^-43 detik pertama, alam semesta sangat kecil—lebih kecil dari satu juta miliar miliar ukuran atom. Pada saat itu, suhu dan kepadatannya begitu ekstrem sehingga keempat gaya fundamental (gravitasi, elektromagnetisme, gaya nuklir kuat, dan gaya nuklir lemah) diyakini masih menjadi satu gaya tunggal.
Sayangnya, hingga kini kita belum punya teori lengkap tentang bagaimana gravitasi bekerja pada skala subatom, sehingga model ini belum sempurna.
Tak lama kemudian terjadi peristiwa penting yang disebut inflasi kosmik: dalam waktu yang sangat singkat, seluruh materi dan energi mengembang secara luar biasa cepat. Proses ini menjelaskan mengapa suhu dan distribusi materi di alam semesta begitu merata hingga sekarang.
Baca juga: 5 Fakta Menarik tentang Teori Big Bang, Sejarah Alam Semesta
Citra gabungan baru galaksi Andromeda ini mencakup sinar-X dari Chandra dan XMM-Newton (diwakili dalam warna merah, hijau, dan biru); data ultraviolet dari GALEX (biru); data optik dari astrofotografer yang menggunakan teleskop berbasis darat (Jakob Sahner dan Tarun Kottary); data inframerah dari Spitzer, Satelit Astronomi Inframerah, COBE, Planck, dan Herschel (merah, jingga, dan ungu); dan data radio dari Teleskop Radio Sintesis Westerbork (merah-jingga). Sup Panas Partikel
Setelah inflasi, alam semesta terus mengembang, tetapi dengan laju lebih lambat. Ketika mendingin, partikel-partikel pertama mulai terbentuk. Sekitar satu miliar-detik setelah Big Bang, keempat gaya fundamental terpisah dan partikel dasar seperti quark mulai ada.
Saat itu, suhu masih sangat panas sehingga partikel-partikel ini belum membentuk proton atau neutron. Alam semesta diisi oleh plasma quark-gluon, sejenis sup partikel yang sangat padat.
Fakta menarik: para ilmuwan saat ini dapat menciptakan kondisi mirip plasma quark-gluon dengan menggunakan Large Hadron Collider di CERN untuk memahami masa awal alam semesta.
Pada masa ini, radiasi sangat kuat sehingga foton (partikel cahaya) bisa menciptakan pasangan partikel materi dan antimateri. Namun, saat alam semesta terus mendingin, energi foton tak lagi cukup untuk menciptakan pasangan baru. Materi dan antimateri yang ada mulai bertabrakan dan saling memusnahkan.
Anehnya, ada sedikit kelebihan materi yang bertahan. Inilah “bahan baku” dari bintang, planet, dan manusia. Para fisikawan menyebut fenomena ini CP violation, sebuah ketidakseimbangan hukum alam yang membuat materi “menang” atas antimateri.
Dua eksperimen besar, DUNE dan Hyper-Kamiokande, saat ini sedang mempelajari partikel hantu bernama neutrino untuk mencari tahu mengapa materi bisa bertahan.
Baca juga: Kenapa Alam Semesta Ada? Rahasia Pertarungan Materi dan Antimateri
Lahirnya Proton, Neutron, dan Atom
Dalam satu detik pertama, suhu cukup dingin untuk membentuk proton dan neutron. Setelah sekitar tiga menit, partikel-partikel ini bergabung menjadi inti atom hidrogen dan helium. Alam semesta pada saat itu terdiri dari 75% hidrogen dan 25% helium berdasarkan massa—prediksi yang kemudian terbukti melalui pengamatan astronomi.
Namun, meski sudah memiliki inti atom, alam semesta masih terlalu panas bagi elektron untuk bergabung membentuk atom netral. Materi tetap berbentuk kabut bermuatan listrik yang menghalangi cahaya.
