Horizon Si Kaki Langit

Tulisan terdahulu, “Langit Malam Yang Gelap“, menyisakan satu pertanyaan menarik: Bagaimana mungkin cahaya dari bintang-bintang di belakang horizon tidak pernah sampai ke Bumi?

Ini menarik. Dalam Teori Dentuman Besar (Bigbang) ada benda yang bergerak dua sampai tiga kali kecepatan cahaya. Dan benda itu adalah horizon, atau si kaki langit. Dengan demikian, berlahan tapi pasti, benda-benda yang sekarang berada di belakang horizon akan masuk ke dalam pandangan kita.

Apa itu horizon?

Horizon adalah batas terjauh yang bisa teramati oleh kita. Dalam konteks kosmologi, horizon benar-benar seperti kaki langit, di mana semua pengamatan canggih kita tidak sanggup mengintip apa yang ada di belakang garis horizon tersebut.

Model alam semesta dari Teori Relativitas Umum memprediksi jarak horizon berbanding lurus dengan umur alam semesta. Belum ada angka pasti berapa jarak horizon ini, karena dalam perhitungannya melibatkan banyak asumsi dan parameter yang kita belum tahu angkanya.

Bagaimana horizon terbentuk?

Berdasarkan Teori Dentuman Besar, saat alam semesta berusia sekitar 10-36 sampai 10-32 detik terjadi inflasi besar-besaran: yaitu alam semesta membengkak 1020 sampai 1030 kali dalam waktu yang sangat singkat (sekitar 10-32 – 10-36 detik). Bisa dibayangkan betapa cepatnya percepatan pembengkakan yang dialami dunia kita saat itu.

Sementara itu, jarak horizon terhadap sebuah pengamat tetap berbanding lurus dengan umur alam semesta. Jadi saat terjadi inflasi, terjadi ketimpangan antara bertambahnya volume alam semesta dengan jarak horizon. (Lihat gambar.) Padahal, bisa jadi sebelum terjadi masa inflasi, kita benar-benar bisa melihat batas akhir alam semesta. Dengan kata lain, garis horizon adalah garis akhir alam semesta.

Akibat pembengkakkan mendadak itu, benda-benda langit di belakang horizon ikut menjauh dengan kecepatan yang luar biasa, jauh melebihi kecepatan cahaya. Akibatnya, benda-benda di belakang horizon tidak punya waktu yang cukup untuk mengirimkan sinyal keberadaannya ke pengamat di dalam horizon.

Setelah Masa Inflasi

Ilustrasi alam semesta saat masa inflasi. Titik P adalah pengamat, dan bagian yang diarsir adalah wilayah alam semesta yang tidak bisa dilihat oleh P. Jarak P ke horizon sebanding dengan umur alam semesta, sementara pengembangan alam semesta pada masa inflasi 1020 sampai 1030 kali. Hal ini membuat semakin banyak bagian alam semesta yang berada di belakang garis horizon.
Ilustrasi alam semesta saat masa inflasi. Titik P adalah pengamat, dan bagian yang diarsir adalah wilayah alam semesta yang tidak bisa dilihat oleh P. Jarak P ke horizon sebanding dengan umur alam semesta, sementara pengembangan alam semesta pada masa inflasi 1020 sampai 1030 kali. Hal ini membuat semakin banyak bagian alam semesta yang berada di belakang garis horizon.

Model alam semesta menurut Teori Dentuman Besar mennghitung bahwa pengembangan alam semesta sebanding dengan akar dari umur alam semesta. Artinya, batas horizon bergerak lebih cepat daripada pengembangan alam semesta. Beberapa perhitungan dari Teori Relativitas Umum menyatakan kecepatan horizon adalah dua sampai tiga kali kecepatan cahaya.

Akibatnya, benda-benda langit di belakang horizon berlahan-lahan akan masuk ke dalam horizon. Dengan demikian, benda-benda tersebut akhirnya bisa teramati. Namun, benda-benda langit yang masih di belakang horizon, tetap belum bisa diamati.

Efek dari masa inflasi tidak hanya ‘terlemparnya’ banyak objek langit ke luar garis horizon saja. Masa inflasi memberikan dua masalah besar pada pemahaman kosmologi kita, yaitu flatness problem dan horizontal problem.

Teori Relativitas Umum memberikan tiga solusi geometri alam semesta: tertutup, terbuka, dan datar. Flatness problem adalah data-data kosmologi yang ada sekarang menunjukkan geometri alam semesta kita datar, bukan tertutup seperti yang diprediksi Teori Dentuman Besar.

Sementara horizontal problem adalah mempersoalkan bagaimana alam semesta bisa homogen dan isotropik, baik di dalam garis horizon maupun di luar garis horizon. Bukti yang menguatkan adalah temperatur alam semesta yang nyaris rata: bagaimana caranya sebuah wilayah di dalam garis horizon memiliki temperatur 2.7° Kelvin mempengaruhi sebuah wilayah lain yang berada di belakang garis horizon, sehingga saat wilayah itu masuk ke dalam horizon temperaturnya sama, 2.7° Kelvin?

Kita akan bahas dua permasalahan kosmologi ini pada lain kesempatan.

PS: Tulisan ini pernah dimuat di Suplemen Cakrawala, Harian Pikiran Rakyat. Tulisan ini dipindahkan dari blog saya yang lama.

Author: febdian RUSYDI

a physicists, a faculty, a blogger.

10 thoughts on “Horizon Si Kaki Langit”

  1. mau tanya pak febdian: memangnya data observasi apa yang menguatkan bahwa alam semesta kita datar? trims.

  2. Wah, pertanyaan yang bagus, Mbak. Jawaban paling singkat adalah densitas kritis Alam Semesta yang dideteksi oleh satelit WMAP menunjukkan nilai 1, yang artinya geometri Alam Semesta kita adalah datar.

    Sepertinya ini akan menjadi bahan artikel saya berikutnya. Beri saya waktu ya, Mbak. Nanti kalau sudah saya upload, saya kabari Mbak lewat email.

  3. trimakasih pak jawaban dan artikelnya. jadi dari fluktuasi CMB kita bs menghitung densitas alam semesta ya (gimana ngitungnya ya??). trus dari densitas kita memprediksi kelengkungannya (??).

  4. jika bentuk alam semesta kita datar, apakah itu bisa diartikan bahwa kita hidup di sebuah layar 2 dimensi walaupun sebenarnya kita merasa kita hidup di ruang 3 dimensi, dan apakah itu juga berarti ada sesuatu yang menonton kita di ruang 4 dimensi (sesuatu itu juga merasakan hidup di ruang 3 dimensi dibanding dengan 4 dimensi).
    jika sesuatu itu menyelidiki bentuk ruang yang dia huni bisa berarti alat instrumennya menyatakan ia hidup di alam 2 dimensi, dan ia akan merasa ada sesuatu yang lain hidup di 3 dimensi (5 dimensi) dan seterusnya….
    lantas dimanakah batas dimensi-dimensi itu..

  5. hahaha… benar, jadi berapakah batas dimensi itu?

    Kalau kita sedang menggunakan mekanika kuantum, maka dimensi itu tak-berhingga. Boleh berapa saja. Dalam teori dawai, “partikel” string malah melihat alam ini 32 dimensi.

  6. pak febry,
    mohon tanggapannya mengenai teori berikut :

    Seluas apakah Alam semesta ? Seluas Energy ciptaan Tuhan. Alam semesta tercipta melalui peristiwa BIG BANG yang mengubah setitik Energy menjadi materi, mengubah kekosongan menjadi black hole. Selama masih ada materi, maka kita masih berada dalam alam semesta. Alam semesta dari sejak penciptaannya terus mengembang sampai saat ini. Alam semesta akan terus mengembang sampai batas maksimalnya. Sampaia kapan ? hanya sang pencipta yang mengetahuinya. Jika suata saat Alam semesta berhenti mengembang,maka kita harus waspada, karena itu berarti Proses transformasi dari energy menjadi materi sudah selesai, dan akan terjadi proses sebaliknya yaitu proses pengubahan materi menjadi Energy Kembali. Proses ini akan berjalan sangat cepat. analoginya seperti balon yang ditiup, kemudian jika sudah maksimal, maka akan kembali ke bentuk semula.
    Materi dan energy adalah sama, hanya beda bentuk.
    Black hole tercipta dari kekosongan yang dimampatkan
    Ruang diluar Horizon adalah ruang tanpa materi (kekosongan)

Leave a Reply