Langit Malam Yang Gelap

“Kenapa malam gelap?” Sepertinya ini adalah sebuah pertanyaan rutin tiap anak-anak, termasuk kita. Jawaban yang terbayang dalam benak kita adalah: Matahari hanya menyinari permukaan yang mengadapnya langsung, sedangkan yang membelakanginya akan gelap dan itu disebut malam. Namun, apakah benar demikian?

Dalam kosmologi, yaitu sains yang mempelajari evolusi alam semesta, dianut sebuah prinsip bahwa alam semesta dalam skala besar bersifat isotropik dan homogen. Isotropik berarti tidak ada arah pilihan di alam semesta; ke arah mana pun mata memandang semua terlihat sama. Homogen berarti tidak ada lokasi pilihan di alam semesta; dari mana pun mata memandang semua terlihat sama. Nah, dengan demikian kita bebas memilih lokasi dan arah pengamatan terhadap alam semesta. Kita pilih Bumi, misalnya.

olber_paradox
Pemodelam bintang di langit dan Bumi, di mana r adalah radius dari Bumi ke lapisan bintang terdekat, dan dr adalah ketebalan lapisan bintang.

Bumi adalah salah satu objek astrofisika yang ada dalam Galaksi Bimasakti. Jika kita keluar di malam hari yang cerah, ada sekitar dua ribu bintang terpampang dalam batas pandangan kita. Wajar, mengingat ada lebih dari 400 miliar (1 miliar = 109) bintang di dalam galaksi kita.Dengan kata Bumi kita ‘dikepung’ oleh bintang-bintang, objek astrofisika yang memancarkan cahaya dan panas.

Bintang yang mengeliling Bumi tersusun berlapis-lapis, yang merupakan salah satu karakter struktur galaksi. Sebuah bintang memancarkan cahaya ke segala arah dan terdistribusi merata. Karena cahaya butuh waktu untuk merambat dan jarak antara bintang dengan Bumi sangat jauh, maka tidak semua bintang yang ada bisa kita lihat sekarang. Terkadang saat cahayanya sampai, bintangnya sudah mati.

Kita bisa menghitung intensitas cahaya yang diterima Bumi dari bintang-bintang di lapisan terdekat tersebut; intensitas cahaya dari bintang tidak tergantung jarak ( $r$ ) antara bintang dengan Bumi, hanya tergantung pada ketebalan ($\text{d}r$) lapisan bintang. Jika intensitas dihitung dari semua kontribusi bintang dalam lapisan tersebut, secara mengejutkan memberi hasil tidak hingga!

Ini berarti, seharusnya langit di malam hari terang seperti di siang hari. Tidak hanya itu, jika perhitungan dikembangkan maka akan didapati alam semesta seharusnya terang-benderang.

Tentu saja ini tidak benar, setidak-tidaknya saat sekarang ini. Langit malam dan alam semesta gelap. Paradoks ini disebut sebagai Parakdoks Olber, dituliskan pertama kali oleh astronom Jerman, Heinrich Olber, pada tahun 1826.

Solusi

Salah satu solusi yang ditawarkan untuk menjelaskan Paradoks Olber adalah dengan mengasumsikan alam semesta kita tidak benar-benar transparan seperti yang dipahami selama ini. Dengan demikian, sebagian cahaya dari bintang tersekat di tengah jalan, seperti diserap oleh debu dan gas kosmos. Namun ada masalah lain, hukum termodinamika pertama (hukum kekekalan energi) mengharuskan objek yang menyekat cahaya tadi terpanaskan dan akhirnya memancarkan radiasi. Sejauh ini radiasi tersebut tidak terdeteksi sama sekali. Jadi solusi ini tidak menyelesaikan Paradoks Olber.

bintang-horizon-bumi
Sebuah bintang di belakang horizontal bergerak ke kiri sementara Bumi ke kanan sebagai konsekuensi dari pengembangan alam semesta. Ini membuat cahaya dari bintang tersebut tidak pernah sampai ke Bumi.

Solusi lain adalah berangkat dari kenyataan bahwa alam semesta kita memiliki umur tertentu. Bintang-bintang pada jarak tertentu, yaitu pada batas horizon, tidak bisa kita lihat karena cahaya yang mereka pancarkan tidak pernah sampai ke Bumi. Kenapa demikian?

Selain memiliki umur, karakter alam semesta adalah mengembang (Hukum Hubble). Horizon adalah lokasi tarjauh yang bisa kita amati. Bintang di belakang horizon tidak akan pernah bisa kita amati, karena kecepatan cahaya tidak sanggup melintasi jarak Bumi-bintang yang terus bertambah karena Hukum Hubble tadi.

Inilah solusi terhadap Paradoks Olber menurut pemahaman kosmologi modern. Solusi ini pernah dituliskan oleh Edgar Allan Poe, seorang sastrawan Amerika, lewat esainya “Eureka: A Prose Poem,” pada tahun 1848.

Nah, ternyata langit malam yang gelap bukanlah fenomena sederhana seperti yang kita pikirkan. Banyak sekali hal-hal indah dan menarik di sekitar kita, yang seakan-akan sederhana namun proses di balik itu sungguh rumit dan mencengangkan. Tuhan memang Maha Besar.

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.

3 thoughts on “Langit Malam Yang Gelap”

  1. Pak setelah saya baca artikel ini ada beberapa pertanyaan yang muncul dibenak saya:
    1. Terkadang saat cahayanya sampai, bintangnya sudah mati.
    kalimat ini maksudnya apa?apakah bintang itu bukannya benda mati pak?
    2. mengapa ketika mengukur intensitas cahaya yang diterima Bumi dari bintang-bintang tidak dipengaruhi jarak?padahal setahu saya semakin dekat jarak sumber cahaya terhadap pengamat maka intensitas yang diterima oleh pengamat itukan lebih besar dan juga sebaliknya. Bisakah diterangkan kesaya pak?

  2. Sat,
    1. Kalau yang dimaksud mati karena tidak punya ruh, ya mungkin memang bintang benda mati. Tapi, maksud “mati” dalam artikel ini, si bintang tidak lagi bercahaya — seperti senter yang sudah mati karena baterainya habis.

    2. Good thinking. Kalau kamu nanti lagi nyasar ke ruangan saya, di sana ada buku Introduction to Cosmology karya Barbara Ryden. Buka bab 2 dan ikuti Persamaan (2.1) s.d. (2.3). Di sana, sangat singkat dan jelas, kamu dapat buktikan bahwa intensitas dalam kasus ini tidak bergantung $r$ dan langit malam seharusnya terang.

Leave a Reply