fisik@net (ISSN 2086-5325) http://www.fisikanet.lipi.go.id

Kosmik Menua, Temperatur Menurun
Rukman Nugraha (SMA Al-Muttaqin Tasikmalaya)

SETELAH terjadinya big bang nucleosynthesis, temperatur alam semesta terus menurun, alam semesta semakin luas, dan usia kosmik semakin tua. Namun, menurut para ilmuwan, tidak ada peristiwa-peristiwa fisik yang berarti setelah itu hingga radiasi terlepas dari materi.

Marilah kita bahas sekilas mengenai kerapatan materi dan radiasi ini. Menurut para ilmuwan, di dalam plasma terdapat dua komponen dominan yang saling berinteraksi dan memengaruhi kerapatan plasma tersebut. Komponen yang pertama adalah materi, contohnya inti atom dan elektron, dan komponen yang kedua adalah radiasi, yaitu cahaya. Semakin tinggi temperatur plasma, semakin kuat pengaruh kerapatan radiasi. Sebaliknya, semakin rendah temperatur plasma, semakin kuat pengaruh kerapatan materi. Pada saat usia kosmik kurang dari sekira 60.000 tahun setelah big bang, para ilmuwan meyakini alam semesta ini didominasi radiasi dan setelahnya didominasi materi. Namun, meskipun alam semesta sudah didominasi materi, radiasi masih berinteraksi dengannya hingga saat tertentu. Contoh interaksi radiasi dengan materi adalah tumbukan antara foton dengan elektron atau tumbukan foton dengan inti atom. Kejadian ini menyebabkan foton tidak dapat bergerak bebas di alam semesta. Tentu saja proton pun bisa berinteraksi dengan elektron untuk membentuk atom hidrogen. Namun, dengan cepat atom hidrogen yang terbentuk ini bisa terurai lagi, karena temperatur alam semesta masih panas.

Barulah pada saat temperatur alam semesta sudah menurun hingga sekira 3000 K, pembentukan atom hidrogen menjadi jauh lebih banyak daripada penghancurannya. Maka, foton pun menjadi tidak banyak bertumbukan lagi dengan elektron dan inti atom, sehingga dapat bergerak bebas di alam semesta. Dengan kata lain, radiasi tidak berinteraksi lagi dengan materi. Kejadian pada saat usia kosmik sekira 380.000 tahun setelah big bang ini disebut dengan nama rekombinasi hidrogen (atau pembentukan hidrogen) atau decoupling (radiasi terlepas dari materi) atau yang lebih kita kenal dengan nama pembentukan CMBR.

Mengapa CMBR? Karena singkatan ini menunjukkan identitas dirinya. Kata radiation menunjukkan, ia adalah berupa cahaya atau foton yang berasal dari alam semesta (cosmic) dini. Sejak terlepas dari materi, ia membanjiri alam semesta ini (karena ia dapat bergerak bebas di alam semesta), sehingga ketika dideteksi ia seperti datang dari arah manapun di alam semesta tanpa bergantung arah dan besarnya sama tak bergantung hari, yaitu sekira 270,27 derajat di bawah temperatur pelelehan es atau hanya 2,73 derajat di atas nilai nol mutlak (yang dinyatakan dalam Kelvin atau disingkat K). Tidak bergantung pada arah inilah yang menyebabkan foton CMBR ini terlihat seperti latar belakang dalam sebuah pertunjukan sehingga muncul kata background. Para astronom mendapati, panjang gelombang foton CMBR ini adalah pada rentang panjang gelombang yang disebut microwave. (Pengembangan alam semestalah yang menyebabkan temperatur foton CMBR ini terus menurun, dari asalnya sekira 3000 K menjadi hanya sekira 2,73 K)

Panjang gelombang microwave itu berdekatan dengan panjang gelombang UHF atau VHF, yang sering digunakan stasiun televisi. Karena itulah, sebenarnya dalam kehidupan sehari-hari pun kita dapat mendeteksi keberadaan radiasi primordial ini. Cobalah atur saluran televisi Anda pada daerah yang tidak ada siarannya. Pada saat itulah, sebanyak kurang lebih 1semut-semut" yang hadir di layar televisi berasal dari CMBR.

Foton CMBR ini pertama kali disadari telah diamati, secara tidak sengaja, oleh A. A. Penzias dan R. W. Wilson di Bell Telephone Laboratories Inc., New Jersey, Amerika dalam bentuk derau pada hasil pengamatan. Pada awalnya mereka tidak tahu sumber derau ini dan malah menyangka berasal dari kotoran burung yang menempel pada instrumen pengamatan. Namun setelah kotoran tersebut dibersihkan, deraunya tetap ada. Barulah setelah berkomunikasi dengan tim kosmologi dari Universitas Princeton, yaitu R. H. Dicke, P. J. E. Peebles, P. G. Roll, dan D. T. Wilkinson, mereka meyakini derau tersebut berasal dari foton CMBR. Akhirnya kedua kelompok ini memublikasikan hasil pengamatan tersebut di Astrophysical Journal.

Itulah ketiga pilar model kosmologi standar berserta penjelasan fisisnya menurut model ini. Satu hal yang pasti, semoga kita termasuk salah seorang yang terlibat aktif di dalam bidang kosmologi ini.***

Sumber : Pikiran Rakyat (12 Agustus 2004)


revisi terakhir : 28 Oktober 2004