MATERI IPA

UMUR ALAM SEMESTA

Berapakah umur alam semesta? Berbagai disiplin ilmu pengetahuan seperti astronomi, biologi, geofisika, geologi, paleontologi semua menunjukkan bahwa umur alam semesta sudah milyaran tahun. Hal ini sudah diterima secara umum dan tidak diperdebatkan lagi. Berikut ini beberapa bukti astronomis tentang umur alam semesta.

1.Teori yang bisa menjelaskan pemancaran energi oleh matahari (dan bintang lainnya) adalah rangkaian reaksi nuklir yang menyatukan empat inti hidrogen menjadi satu inti helium. Reaksi ini membebaskan energi yang  besar. Reaksi proton-proton yang mengawali rangkaian ini mempunyai cross section (laju reaksi) yang sangat kecil. Beruntunglah kita karena reaksi ini sangat lambat. Kalau tidak, semua bintang akan segera meledak begitu reaksi itu terjadi, dan kita tidak pernah ada!

 Reaksi ini bisa berlangsung stabil selama milyaran tahun (untuk matahari sekitar 10 milyar tahun). Kita tahu massa matahari (dari gerak orbit planet). Kita juga tahu komposisi kimia matahari (secara spektroskopi). Maka kita dapat membuat simulasi dengan komputer bagaimana matahari berkembang (ber-evolusi). Untuk mencapai tahap keadaan matahari sekarang diperlukan waktu lima milyar tahun.  Jadi umur matahari sekarang sekitar 5 milyar tahun. Umur matahari akan mencapai 10 milyar tahun. Nantinya matahari akan menjadi bintang raksasa merah (seperti bintang Antares di rasi Scorpio) dan akhirnya menjadi bintang katai putih.

Apakah ada bukti yang mendukungnya? Ya, ada! Para ahli geologi dan paleontologi menemukan umur geologis yang juga berorde milyaran tahun. Adanya fosil-fosil yang berumur milyaran tahun juga menunjukkan bahwa di bumi milyaran tahun yang lalu sudah ada kehidupan. Berarti milyaran tahun yang lalu matahari sudah ada dan keadaannya tak jauh berbeda dari sekarang (kehidupan, bagaimana pun sederhananya memerlukan matahari yang keadaannya tidak berbeda dengan matahari sekarang).

2. Ditemukannya galaksi-galaksi pada jarak milyaran tahun cahaya menunjukkan bahwa umur alam semesta ini sudah milyaran tahun (cahaya dari galaksi-galaksi itu memerlukan waktu milyaran tahun untuk mencapai bumi).

3. Hubble menunjukkan bahwa galaksi-galaksi saling menjauhi (lihat bawah). Dengan menelusur balik dari kecepatan menjauh ini dapat ditentukan umur alam semesta sekitar 15 milyar tahun.

Alam semesta bermula dengan suatu ledakan besar (big bang). Bukti terjadinya big bang ini ditemukan pada tahun 1965 oleh Penzias dan Wilson yang menemukan  radiasi latar belakang gelombang mikro yang bertemperatur 3 derajat Kelvin (minus 270 derajat Celcius). Radiasi latar belakang ini merupakan sisa radiasi yang berasal dari big bang. Penzias dan Wilson memperoleh hadiah Nobel Fisika tahun 1978 untuk penemuannya ini. Penemuan ini dikokohkan oleh pengamatan oleh satelit COBE milik NASA pada tahun 1992. 

Setelah terjadinya big bang alam semesta mengembang. Pengembangan alam semesta ini pertama kali diperlihatkan oleh Edwin Hubble pada tahun 1929 dengan mengamati pergeseran garis-garis spektrum pada galaksi-galaksi yang jauh. Hubble mendapatkan bahwa galaksi-galaksi bergerak saling menjauhi, makin jauh jaraknya, makin besar kecepatannya.

Teori big bang menyatakan bahwa pada saat terbentuknya, alam semesta didominasi oleh radiasi atau energi. Pada fase pengembangan berikutnya terbentuklah mula-mula quark, kemudian proton dan neutron, lalu helium dan deuterium, atom, dan selanjutnya: materi antar bintang, bintang, galaksi dan seterusnya. Unsur berat dibentuk di pusat bintang, dan oleh ledakan supernova di cerai beraikan dalam alam semesta. Dari big bang hingga proses terbentuknya bintang-bintang dan galaksi terentang waktu ratusan ribu sampai milyaran tahun.