ASTRONOMI — Para ilmuwan mengajukan kemungkinan baru untuk menjelaskan salah satu misteri terbesar kosmologi: apakah energi gelap benar-benar tetap konstan sepanjang sejarah alam semesta? Penelitian yang dipimpin oleh tim dari Istanbul Technical University, Turki, menunjukkan bahwa teori gravitasi alternatif dapat menghasilkan perilaku energi gelap yang berubah seiring waktu.
Energi gelap merupakan istilah bagi komponen misterius yang digunakan dalam model kosmologi untuk menjelaskan percepatan ekspansi alam semesta. Selama bertahun-tahun, model standar kosmologi mengasumsikan bahwa pengaruh energi gelap dapat dijelaskan melalui konstanta kosmologis yang nilainya tetap.
Namun, hasil pengamatan dari Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) memunculkan petunjuk bahwa pengaruh energi gelap mungkin mengalami perubahan sepanjang sejarah kosmik. Bukti tersebut belum cukup kuat untuk dianggap sebagai penemuan definitif, tetapi mendorong para peneliti mengeksplorasi penjelasan teoretis lain.
Dalam penelitian yang diterbitkan di jurnal Physical Review D pada 2025, tim internasional yang dipimpin profesor Özgür Akarsu mempelajari kembali bagian dari teori gravitasi yang sebelumnya kurang dieksplorasi. Hasilnya memperlihatkan bahwa model tersebut dapat menghasilkan kepadatan energi gelap efektif yang bernilai negatif pada masa awal alam semesta, kemudian berubah menjadi positif.
Energi Gelap dan Misteri Ekspansi Alam Semesta
Mengapa energi gelap menjadi perhatian ilmuwan?
Pengamatan astronomi menunjukkan bahwa alam semesta tidak hanya mengembang, tetapi ekspansinya juga mengalami percepatan. Energi gelap menjadi komponen penting dalam model kosmologi yang berusaha menjelaskan fenomena tersebut.
Dalam model standar yang dikenal sebagai Lambda-CDM atau ΛCDM, energi gelap biasanya direpresentasikan melalui konstanta kosmologis. Model ini berhasil menjelaskan banyak hasil pengamatan kosmik, tetapi para ilmuwan masih menguji apakah model tersebut merupakan gambaran paling lengkap mengenai evolusi alam semesta.
Jika pengaruh energi gelap berubah dari waktu ke waktu, sejarah ekspansi alam semesta mungkin berbeda dari prediksi model standar. Karena itu, para peneliti mengembangkan berbagai model alternatif untuk membandingkan hasil teoretis dengan data astronomi.
Petunjuk dari pengamatan DESI
DESI merupakan instrumen yang memetakan posisi jutaan galaksi dan kuasar dalam tiga dimensi. Peta tersebut membantu ilmuwan mempelajari bagaimana struktur alam semesta terbentuk dan bagaimana laju ekspansinya berubah selama miliaran tahun.
Analisis data DESI yang digabungkan dengan pengamatan kosmologi lain telah memperkuat ketertarikan terhadap kemungkinan evolusi energi gelap. Meski demikian, tingkat dukungan terhadap kemungkinan tersebut bergantung pada kombinasi data yang digunakan dan belum mencapai kepastian yang diperlukan untuk menyatakan penemuan baru.
Teori Gravitasi Teleparalel Menawarkan Jalur Alternatif
Berbeda dari teori relativitas umum Einstein
Relativitas umum menjelaskan gravitasi melalui kelengkungan ruang-waktu. Sementara itu, gravitasi teleparalel menggunakan konsep torsi sebagai dasar matematis untuk menggambarkan gravitasi.
Salah satu pengembangannya dikenal sebagai teori gravitasi teleparalel f(T). Teori ini telah dipelajari sebagai alternatif untuk memahami dinamika alam semesta, termasuk kemungkinan menjelaskan percepatan ekspansi tanpa bergantung sepenuhnya pada asumsi model standar.
Tim Akarsu tidak menciptakan teori gravitasi baru dari awal. Mereka meninjau kembali salah satu cabang matematis dari teori yang telah ada, yang sebelumnya kurang mendapat perhatian karena menghasilkan perilaku energi gelap yang berbeda dari asumsi umum.
Kepadatan energi gelap dapat berubah tanda
Dalam cabang model yang diteliti, kepadatan energi gelap efektif diperkirakan bernilai negatif pada masa awal alam semesta. Nilainya kemudian melintasi nol pada pergeseran merah sekitar 1,5, yang berkaitan dengan periode sekitar 9,5 miliar tahun lalu, sebelum menjadi positif.
Perubahan tersebut muncul dari struktur matematis teori, bukan semata-mata karena peneliti menambahkan parameter bebas untuk memaksakan hasil tertentu. Model itu juga dapat memiliki jumlah parameter kosmologis yang sama dengan model standar ΛCDM.
Hasil tersebut menarik karena menawarkan mekanisme teoretis untuk menghasilkan perubahan tanda energi gelap yang sebelumnya telah dieksplorasi dalam skenario kosmologi lain.
Meski demikian, kepadatan energi gelap efektif dalam model gravitasi termodifikasi merupakan besaran teoretis. Hasil matematis ini tidak dengan sendirinya membuktikan bahwa energi gelap secara fisik telah berubah seperti yang digambarkan model tersebut.
Apa Hubungannya dengan Ketegangan Hubble?
Perbedaan pengukuran laju ekspansi alam semesta
Salah satu persoalan penting dalam kosmologi modern adalah ketegangan Hubble atau Hubble tension. Istilah ini merujuk pada perbedaan antara nilai laju ekspansi alam semesta saat ini yang diperoleh melalui metode pengukuran berbeda.
Sejumlah penelitian mengenai energi gelap yang berubah tanda telah mengeksplorasi apakah skenario tersebut dapat membantu menjelaskan perbedaan ini. Model gravitasi alternatif yang dibahas dalam penelitian terbaru memberikan jalur tambahan untuk menyelidiki kemungkinan tersebut.
Namun, kecocokan awal suatu model dengan sejumlah pengamatan belum berarti bahwa model itu telah menyelesaikan ketegangan Hubble. Hasilnya perlu dibandingkan secara menyeluruh dengan data kosmologi yang tersedia dan diuji terhadap pengamatan independen.
Kemungkinan percepatan ekspansi melambat
Dalam pengembangan model yang mencakup konstanta kosmologis, para peneliti juga membahas kemungkinan bahwa percepatan ekspansi alam semesta dapat melemah, bahkan berhenti pada masa kosmik yang relatif baru.
Kemungkinan ini berkaitan dengan beberapa analisis data DESI yang mempertimbangkan evolusi energi gelap. Akan tetapi, hal tersebut tetap merupakan prediksi model, bukan kepastian mengenai masa depan alam semesta.
Pengujian Lanjutan Menjadi Tahap Penting
Model harus dibandingkan dengan data kosmologi
Langkah berikutnya adalah menguji model tersebut secara lebih ketat menggunakan kumpulan data observasi yang lebih lengkap. Peneliti dapat membandingkan prediksi teori dengan pengamatan latar belakang gelombang mikro kosmik, pertumbuhan struktur galaksi, pelensaan gravitasi lemah, dan pengukuran ekspansi alam semesta.
Model ini juga perlu mempertahankan kecocokan dengan pengujian gravitasi yang telah dilakukan di lingkungan Tata Surya. Menurut penelitian tersebut, penyimpangan dari relativitas umum dapat ditekan dalam lingkungan dengan kepadatan tinggi, tetapi konsistensi itu tetap perlu dinilai dalam pengujian yang lebih luas.
DESI telah menyelesaikan survei lima tahunnya dan mengumpulkan pengamatan terhadap lebih dari 47 juta galaksi serta kuasar. Data lengkapnya berpotensi memberikan pengujian yang lebih ketat terhadap berbagai model energi gelap.
Penelitian membuka ruang bagi teori lain
Makna utama penelitian ini bukanlah bahwa teori gravitasi alternatif telah terbukti benar, melainkan bahwa asumsi yang sudah lama digunakan masih layak diperiksa kembali. Cabang matematis yang sebelumnya kurang diperhatikan ternyata dapat menghasilkan sejarah kosmik yang berbeda dan dapat diuji melalui observasi.
Pendekatan serupa juga berpotensi diterapkan pada teori gravitasi termodifikasi lainnya. Dengan menggabungkan teori, simulasi, dan pengamatan astronomi, para ilmuwan dapat menilai penjelasan mana yang paling sesuai dengan perilaku alam semesta.
Pada akhirnya, misteri energi gelap masih jauh dari selesai. Penelitian ini menambah salah satu kemungkinan yang dapat diuji, sementara data astronomi masa depan akan membantu menentukan apakah gambaran tersebut benar-benar mencerminkan alam semesta.
Comment