Jadilah Terang (Let There Be Light)
Sahabat, kita lanjutkan ke Bab 3 dan
Bab 4 dari buku Astrophysics for
People in a Hurry. Setelah
memahami bahwa hukum fisika
berlaku sama di seluruh alam
semesta, Neil deGrasse Tyson kini
mengajak kita menyelami sumber
informasi utama yang memungkinkan
kita membaca kisah kosmos: cahaya.
Kemudian kita akan menjelajahi
ruang di antara galaksi, tempat yang
tampak kosong namun menyimpan
petunjuk tentang misteri terbesar
alam semesta.
Bab 3: Jadilah Terang
(Let There Be Light)
Neil deGrasse Tyson membuka bab ini
dengan satu pernyataan yang
sederhana namun mendalam: hampir
semua yang kita ketahui tentang alam
semesta datang dari cahaya. Bukan
hanya cahaya yang bisa kita lihat
dengan mata telanjang, tetapi seluruh
spektrum elektromagnetik, dari
gelombang radio hingga sinar gamma.
Cahaya adalah kurir kosmik.
Ia membawa informasi melintasi
ruang dan waktu, dan tugas para
astrofisikawan adalah membaca
pesan yang dibawanya.
Tyson kemudian mengajak kita
membayangkan perjalanan sebutir
foton, partikel cahaya, yang lahir
di pusat Matahari. Matahari adalah
reaktor fusi nuklir raksasa. Di intinya,
suhu mencapai lima belas juta derajat
Celsius, dan tekanan begitu besar
sehingga atom-atom hidrogen
dipaksa untuk bergabung menjadi
helium. Setiap kali fusi terjadi,
sedikit massa diubah menjadi energi
dalam bentuk cahaya, sesuai dengan
persamaan Einstein yang terkenal,
“E = mc squared” (E sama dengan
m kali c kuadrat).
Foton yang lahir di inti Matahari
tidak langsung melesat keluar.
Perjalanannya justru sangat lambat
dan berliku. Matahari adalah bola
plasma yang sangat padat.
Partikel-partikel bermuatan
di dalamnya sangat rapat. Foton
yang baru lahir hanya bisa menempuh
jarak sepersekian milimeter sebelum
ia menabrak sebuah partikel, diserap,
lalu dipancarkan kembali ke arah yang
acak. Proses ini disebut “random walk”
(jalan acak). Foton itu memantul
ke sana kemari, ke atas, ke bawah,
ke samping, tanpa arah yang pasti.
Perjalanan dari inti Matahari
ke permukaannya, yang jika lurus
hanya membutuhkan waktu beberapa
detik, bisa memakan waktu jutaan
tahun.
Tyson menggambarkan ini dengan
sangat indah. Cahaya yang
menyentuh kulitmu saat kamu
berjemur di pantai mungkin lahir
di inti Matahari pada zaman ketika
mamalia pertama mulai muncul
di Bumi. Ia telah menghabiskan
jutaan tahun terjebak di dalam
Matahari, dan akhirnya, ketika
mencapai permukaan, ia bebas.
Dari permukaan Matahari,
perjalanannya hanya memakan
waktu delapan menit untuk mencapai
Bumi. Delapan menit setelah lepas
dari permukaan Matahari, foton itu
memasuki matamu, dan kamu
melihat sinar matahari.
Setelah menjelaskan perjalanan foton,
Tyson beralih ke salah satu penemuan
paling penting dalam sejarah
astrofisika: radiasi latar belakang
gelombang mikro kosmik, atau
“Cosmic Microwave Background”
(Radiasi Latar Belakang Gelombang
Mikro Kosmik), sering disingkat
CMB. Penemuan ini terjadi secara
tidak sengaja. Pada tahun 1965,
dua fisikawan di Bell Labs, Arno
Penzias dan Robert Wilson, sedang
mengkalibrasi antena besar yang
sangat sensitif untuk eksperimen
komunikasi satelit. Mereka
terus-menerus mendeteksi suara
desisan yang tidak bisa mereka
hilangkan. Mereka membersihkan
antena dari kotoran burung, mereka
mengesampingkan sinyal dari kota
New York, mereka bahkan
memperhitungkan radiasi dari
atmosfer Bumi. Tetapi desisan itu
tetap ada.
Desisan itu datang dari segala arah,
secara seragam. Ia tidak berasal dari
Bumi. Ia tidak berasal dari Matahari.
Ia tidak berasal dari galaksi kita.
Ia berasal dari alam semesta itu
sendiri. Inilah cahaya pertama yang
dilepaskan setelah Big Bang,
380.000 tahun setelah Dentuman
Besar, ketika alam semesta cukup
dingin untuk menjadi transparan.
Cahaya itu telah bergerak selama
13,8 miliar tahun, dan sekarang
mencapai kita sebagai gelombang
mikro yang sangat lemah.
CMB adalah bukti terkuat bahwa
Big Bang benar-benar terjadi.
Ia adalah foto bayi alam semesta,
dan setiap desisan yang kamu
dengar di antara stasiun radio
adalah gema dari kelahiran kosmos.
Bab 4: Di Antara Galaksi
(Between the Galaxies)
Jika kamu melihat langit malam
yang gelap, kamu mungkin berpikir
bahwa ruang di antara
bintang-bintang itu kosong.
Neil deGrasse Tyson membantah
anggapan ini. Ruang antargalaksi
tidak benar-benar hampa. Ia berisi
medium intergalaktik, sebuah istilah
yang merujuk pada materi yang
berada di antara galaksi-galaksi.
Apa isinya? Pertama, ada plasma
panas. Plasma adalah gas yang telah
dipanaskan hingga suhu jutaan
derajat, menyebabkan
elektron-elektron terlepas dari atom
induknya. Plasma ini berasal dari
berbagai sumber: sisa-sisa
supernova yang telah meledak,
angin dari bintang-bintang masif
yang menghempaskan materi ke luar,
dan bahkan materi yang terlontar
dari galaksi selama tabrakan
antargalaksi. Plasma ini sangat tipis,
jauh lebih tipis daripada vakum
terbaik yang bisa kita ciptakan
di laboratorium. Tetapi karena
ruang antargalaksi sangat luas,
jumlah total materi di dalamnya
sangat signifikan.
Kedua, ada atom-atom liar. Ini adalah
atom hidrogen dan helium yang tidak
terikat pada galaksi mana pun.
Mereka mengembara sendirian dalam
kegelapan, terlalu jauh dari bintang
mana pun untuk diterangi. Beberapa
dari atom ini adalah sisa-sisa dari
Big Bang yang tidak pernah
bergabung dengan galaksi. Beberapa
lainnya adalah materi yang terlontar
dari galaksi karena kekerasan gravitasi.
Ketiga, ada “sisa-sisa” dari evolusi
galaksi. Galaksi bukanlah tempat
yang tenang. Mereka bertabrakan,
bergabung, dan saling merobek.
Ketika dua galaksi bertabrakan,
sebagian dari materi mereka
terlontar ke ruang antargalaksi dan
tidak pernah kembali. Materi ini
menjadi pengembara abadi,
membawa serta catatan sejarah
tentang asal-usulnya.
Tyson kemudian mengarahkan
perhatian kita pada sebuah misteri
besar. Jika kita menjumlahkan semua
materi yang bisa kita lihat,
bintang-bintang yang berkilau,
gas yang berpijar, debu yang
menghalangi cahaya, semuanya belum
cukup. Gravitasi yang dibutuhkan
untuk menahan gugusan galaksi agar
tidak terbang berantakan jauh lebih
besar daripada gravitasi yang bisa
disediakan oleh materi yang terlihat.
Perhitungannya tidak cocok.
Di sinilah petunjuk awal tentang
materi gelap, atau “dark matter”
(materi gelap), mulai muncul.
Ada sesuatu di luar sana yang tidak
memancarkan cahaya,
tidak menyerap cahaya, tidak
memantulkan cahaya, tetapi memiliki
gravitasi. Sesuatu yang tidak terlihat,
tetapi sangat nyata. Tanpa gravitasi
ekstra dari materi gelap ini, galaksi
kita, Bima Sakti, akan tercabik-cabik
oleh rotasinya sendiri.
Gugusan galaksi akan bubar.
Alam semesta akan terlihat sangat
berbeda dari yang kita amati.
Bab ini adalah persiapan. Tyson belum
memberi tahu kita apa itu materi
gelap. Ia hanya menunjukkan bahwa
ada sesuatu yang hilang, sesuatu yang
besar, sesuatu yang belum kita
pahami. Ruang antargalaksi,
yang tampak kosong dan sunyi,
ternyata menyimpan petunjuk tentang
misteri terbesar dalam astrofisika
modern. Dan di bab berikutnya,
Tyson akan membawa kita lebih
dalam ke dalam kegelapan itu.
kalau masih kurang paham ini
versi yang sederhana:
Gaes, kita lanjut ngeluncur di buku
Astrophysics for People in a Hurry.
Setelah paham hukum fisika itu
universal kemana-mana,
Neil deGrasse Tyson sekarang ngajak
kita nyelam ke sumber informasi
utama yang bikin kita bisa baca kisah
kosmos: CAHAYA. Terus, kita bakal
ngeksplor ruang di antara galaksi.
Tempat yang keliatannya kosong
melompong, tapi justru nyimpen
petunjuk soal misteri TERBESAR
alam semesta.
Bab 3: Jadilah Terang
Tyson buka bab ini dengan pernyataan
simpel tapi dalem banget. Hampir
SEMUA yang kita tau soal alam
semesta datang dari CAHAYA.
Dan yang dia maksud bukan cuma
cahaya yang keliatan mata telanjang.
Tapi seluruh spektrum
elektromagnetik. Dari gelombang
radio sampe sinar gamma. Cahaya itu
KURIR KOSMIK. Dia bawa informasi
ngelintasin ruang dan waktu. Tugas
para astrofisikawan adalah BACA
pesan yang dibawanya.
Terus Tyson ngajak kita ngebayangin
perjalanan sebutir FOTON, partikel
cahaya, yang lahir di pusat Matahari.
Matahari itu reaktor fusi nuklir
raksasa. Di intinya, suhu tembus
15 juta derajat Celsius, tekanan
gila-gilaan. Atom-atom hidrogen
DIPAKSA bergabung jadi helium.
Setiap kali fusi terjadi, sedikit massa
diubah jadi energi dalam bentuk
cahaya. Persis kayak rumus tenar
Einstein, E = mc kuadrat.
Nah, foton yang lahir di inti Matahari
ini gak langsung melesat keluar.
Perjalanannya malah SUPER
LAMBAT dan berliku-liku. Bayangin,
Matahari itu bola plasma yang super
padet. Partikel bermuatan
di dalemnya rapet banget. Foton yang
baru lahir cuma bisa nempuh jarak
SEPERSERIBUAN milimeter
sebelum nabrak partikel lain, diserap,
terus dipancarin lagi ke arah ACAK.
Proses ini namanya random walk,
jalan acak. Foton itu mantul-mantul
ke sana kemari, ke atas, ke bawah,
ke samping, tanpa arah yang pasti.
Perjalanan dari inti Matahari
ke permukaannya, yang kalo LURUS
cuma butuh beberapa detik, ternyata
bisa makan waktu JUTAAN TAHUN.
Gila, kan?
Tyson ngegambarin ini dengan indah
banget. Cahaya yang lagi nyentuh
kulit lo pas lo berjemur di pantai,
mungkin LAHIR di inti Matahari
pada zaman mamalia pertama mulai
muncul di Bumi. Dia udah habisin
jutaan tahun TERJEBAK di dalem
Matahari. Dan akhirnya,
pas nyampe permukaan, dia BEBAS.
Dari permukaan Matahari,
perjalanannya cuma 8 menit buat
nyampe Bumi. 8 menit setelah lepas,
foton itu masuk ke mata lo, dan lo
ngeliat sinar matahari.
Setelah ngejelasin perjalanan
dramatis foton, Tyson pindah
ke salah satu penemuan
PALING PENTING dalam sejarah
astrofisika: Cosmic Microwave
Background atau CMB, Radiasi
Latar Belakang Gelombang Mikro
Kosmik.
Penemuan ini GAK SENGAJA.
Tahun 1965, dua fisikawan di Bell
Labs, Arno Penzias dan Robert
Wilson, lagi ngutak-atik antena
gede yang super sensitif buat
eksperimen komunikasi satelit.
Mereka terus-terusan nangkep suara
DESISAN yang gak bisa ilang. Antena
dibersihin dari kotoran burung, sinyal
dari kota New York disingkirin,
radiasi atmosfer Bumi juga udah
diperhitungin. Tapi desisannya
TETEP ADA.
Desisan itu datang dari SEGALA
ARAH, secara seragam. Bukan dari
Bumi. Bukan dari Matahari. Bukan
dari galaksi kita. Dia berasal dari
ALAM SEMESTA itu sendiri. Inilah
CAHAYA PERTAMA yang dilepas
setelah Big Bang, 380.000 tahun
setelah Dentuman Besar, pas alam
semesta cukup adem buat jadi
transparan. Cahaya itu udah bergerak
selama 13,8 miliar tahun, dan sekarang
nyampe ke kita sebagai gelombang
mikro yang LEMAH BANGET.
CMB ini bukti terkuat kalo Big Bang
BENERAN terjadi. Dia adalah FOTO
BAYI alam semesta. Dan setiap
desisan yang lo denger di antara
stasiun radio, itu adalah GEMA
dari kelahiran kosmos.
Bab 4: Di Antara Galaksi
Kalo lo ngeliat langit malam yang
gelap, lo mungkin mikir ruang
di antara bintang-bintang itu
KOSONG. Nah, Tyson ngebantah
keras anggapan ini.
Ruang antargalaksi itu gak beneran
hampa. Dia isinya medium
intergalaktik. Istilah keren buat
materi yang ada di antara galaksi.
Isinya apa aja? Pertama, ada
PLASMA PANAS. Plasma itu gas
yang dipanasin sampe suhu jutaan
derajat, bikin elektron terlepas dari
atomnya. Plasma ini datang dari
macem-macem sumber.
Sisa supernova yang meledak.
Angin dari bintang masif yang
nyemburin materi. Bahkan materi
yang mental dari galaksi pas
tabrakan antargalaksi. Plasma ini
TIPIS BANGET. Jauh lebih tipis
dari vakum terbaik di lab kita.
Tapi karena ruang antargalaksi
LUAS BANGET, jumlah total
materinya signifikan.
Kedua, ada ATOM-ATOM LIAR.
Atom hidrogen dan helium yang
gak terikat galaksi manapun.
Mereka ngembara sendirian dalem
kegelapan. Terlalu jauh dari bintang
buat diterangin. Sebagian atom ini
sisa Big Bang yang gak pernah
gabung galaksi. Sebagian lagi
materi yang mental dari galaksi
karena kekerasan gravitasi.
Ketiga, ada “SISA-SISA” evolusi
galaksi. Galaksi itu bukan tempat
yang tenang. Mereka tabrakan,
gabung, saling robek. Pas dua galaksi
tabrakan, sebagian materi mereka
mental ke ruang antargalaksi dan
GAK PERNAH balik. Materi ini jadi
pengembara abadi, bawa catatan
sejarah asal-usulnya.
Terus Tyson ngarahin perhatian kita
ke MISTERI GEDE. Coba kita
jumlahin semua materi yang bisa
kita LIAT. Bintang gemerlap, gas
berpijar, debu yang ngahalangin
cahaya. Semuanya BELUM CUKUP.
Gravitasi yang dibutuhin buat nahan
gugusan galaksi biar gak terbang
berantakan, itu JAUH LEBIH GEDE
dari gravitasi yang bisa disediain
materi yang KELIATAN.
Perhitungannya GAK COCOK.
Nah, di sinilah petunjuk awal tentang
dark matter, materi gelap, mulai
muncul. Ada sesuatu di luar sana
yang gak mancarin cahaya,
gak nyerap cahaya, gak mantulin
cahaya. Tapi PUNYA GRAVITASI.
Sesuatu yang gak keliatan, tapi
NYATA BANGET. Tanpa gravitasi
ekstra dari materi gelap ini, galaksi
kita, Bima Sakti, bakal
TERCABIK-CABIK sama rotasinya
sendiri. Gugusan galaksi bakal
bubar jalan. Alam semesta bakal
keliatan BEDA JAUH dari yang
kita amati.
Bab ini adalah persiapan, gaes.
Tyson belom ngasih tau kita apa
itu materi gelap. Dia cuma
nunjukin kalo ADA SESUATU YANG
HILANG. Sesuatu yang GEDE.
Sesuatu yang belom kita pahami.
Ruang antargalaksi yang tampak
kosong dan sunyi, ternyata nyimpen
petunjuk soal misteri TERBESAR
dalam astrofisika modern. Dan
di bab berikutnya, Tyson bakal bawa
kita LEBIH DALEM lagi ke dalam
kegelapan itu.