[비즈한국] Ada pelajaran yang ditinggalkan oleh ribuan tahun sejarah astronomi bagi kita: bahwa kita sama sekali tidak istimewa. Di masa lalu, umat manusia lama percaya bahwa kita berada di posisi istimewa di alam semesta. Saya menyebutnya sebagai sejenis "narsisme kosmik". Namun, penemuan astronomi telah menginjak-injak kesombongan umat manusia tersebut dan menunjukkan fakta bahwa kita berada di tempat yang tidak istimewa mana pun di alam semesta.
Kita berharap Bumi adalah pusat alam semesta, namun ternyata bukan. Jika bukan, kita berharap Matahari adalah pusat galaksi kita, namun ternyata itu pun bukan. Kita berharap galaksi kita adalah satu-satunya dunia yang istimewa di alam semesta, namun itu pun bukan. Astronomi seolah memaksa kita menerima fakta bahwa kita tidak berada di posisi istimewa apa pun di alam semesta. Pandangan yang menjadi fondasi astronomi modern ini disebut sebagai Prinsip Copernicus, yang diambil dari nama Nicolaus Copernicus, tokoh yang pertama kali menyatakan bahwa Bumi bukanlah pusat yang istimewa.
Melalui pengalaman dan sejarah, para astronom menganggap Prinsip Copernicus sebagai prinsip alami alam semesta. Mereka percaya bahwa dari mana pun kita memandang, ke arah mana pun kita menatap, alam semesta akan selalu terlihat serupa. Namun, dengan berbagai pengamatan terbaru yang memetakan alam semesta yang luas, muncul pertanyaan bahwa mungkin alam semesta tidak bersikap adil kepada siapa pun. Ketidaksamaan dan asimetri raksasa yang tampak bertentangan dengan Prinsip Copernicus telah ditemukan di alam semesta.
Dapatkah kita membuktikan atau menyanggah kebenaran Prinsip Copernicus melalui pengamatan nyata? Untuk menjawab pertanyaan ini, kita perlu membedah Prinsip Copernicus yang terasa agak samar ini secara lebih sistematis.
Para astronom membagi pandangan ini menjadi dua bagian besar. Pertama, alam semesta itu homogen. Terlepas dari posisi pengamat, alam semesta selalu terlihat serupa dari mana pun kita memandangnya. Kedua, alam semesta itu isotropik. Ke mana pun pengamat mengarahkan pandangannya, alam semesta selalu terlihat serupa. Berdasarkan homogenitas dan isotropi alam semesta, para astronom menganggap alam semesta menampilkan dirinya secara adil kepada siapa pun. Itulah sebabnya kita menganggap diri kita berada di posisi yang tidak istimewa di alam semesta, karena pada dasarnya tidak ada satu tempat pun di alam semesta yang memiliki makna khusus.
Faktanya, berbagai penemuan dan pengamatan hingga sekitar sepuluh tahun lalu mendukung Prinsip Copernicus. Hasil dari berbagai proyek, termasuk Sloan Digital Sky Survey yang telah menyelesaikan pemetaan tiga dimensi ribuan galaksi di seluruh jagat raya, menunjukkan bahwa pada skala makro, galaksi tampak terdistribusi secara seragam. Hal yang sama berlaku untuk pengamatan Radiasi Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik (CMB) yang menunjukkan sisa panas yang tersebar di seluruh alam semesta pasca-Big Bang. Meskipun kita telah mengonfirmasi perbedaan suhu kecil dan fluktuasi dalam resolusi tinggi, alam semesta tetap menunjukkan pola serupa dari hampir semua arah.
Namun, dengan pengamatan teleskop ruang angkasa yang lebih presisi seperti Hubble dan James Webb, serta teleskop darat berukuran besar, bentuk asimetris yang sebelumnya tidak diketahui mulai terungkap. Menariknya, para astronom mengonfirmasi bahwa galaksi kita berada di dekat "void" (ruang hampa) raksasa yang memiliki jumlah galaksi jauh lebih sedikit dibandingkan rata-rata alam semesta. Ini bukan sekadar "void lokal" berskala kecil di samping galaksi kita.
Pada tahun 2013, tiga astronom, Ryan Keenan, Amy Barger, dan Lennox Cowie, menemukan bahwa Bima Sakti terletak di dalam void yang sangat luas, di mana kepadatan materi di sekitarnya jauh lebih rendah daripada rata-rata alam semesta. Void raksasa ini membentang hingga 2 miliar tahun cahaya, dan dinamai KBC Void atau "Local Hole" berdasarkan inisial ketiga penemunya. Nama ini diberikan karena secara harfiah terasa seolah-olah ada lubang raksasa berdiameter 2 miliar tahun cahaya yang berlubang di alam semesta.
Fakta bahwa galaksi kita kebetulan berada di wilayah kosong yang luas menjadi masalah penting saat kita mencoba menghitung laju ekspansi alam semesta melalui pergerakan galaksi. Hal ini karena pergerakan galaksi tidak hanya dipengaruhi oleh efek ekspansi ruang-waktu tempat galaksi itu berada, tetapi juga oleh tarikan gravitasi galaksi tetangganya. Jika galaksi kita berada di void raksasa yang kekurangan materi dibanding rata-rata, galaksi-galaksi akan tertarik lebih cepat ke luar void yang berkepadatan tinggi, yang membuat alam semesta tampak mengembang lebih cepat bagi kita. Jika alam semesta bukanlah dunia yang sepenuhnya adil dan kita memandangnya dari titik pandang yang cukup unik, maka penampilan alam semesta yang kita lihat selama ini tidak dapat mewakili keseluruhan alam semesta secara utuh.
Selain void raksasa tersebut, ditemukan pula struktur filamen atau gugusan galaksi yang memanjang hingga skala ratusan juta tahun cahaya. Baru-baru ini, ditemukan "struktur super" raksasa yang menghubungkan galaksi secara panjang dan bulat dalam skala 1,3 miliar tahun cahaya. Total massa galaksi yang membentuk struktur ini mencapai 2 kuadriliun kali massa Matahari. Struktur ini terdiri dari setidaknya lima gugus galaksi super yang terpisah. Struktur ini lebih dari dua kali lebih berat dan tiga kali lebih panjang dari Laniakea, gugus galaksi super yang dikenal sebagai tempat Bima Sakti bernaung.
Ini adalah struktur super terbesar yang pernah ditemukan dalam proses pemetaan alam semesta hingga saat ini; mencakup 13% dari total volume alam semesta teramati dan mengandung 25% dari total massa materi alam semesta. Seperti yang ditunjukkan oleh rasio massa yang lebih tinggi dibandingkan volumenya, struktur super raksasa ini mengumpulkan materi dalam kepadatan yang sangat tinggi dibandingkan rata-rata alam semesta.
Para astronom memberikan nama menarik untuk struktur super ini, yaitu "Quipu". Quipu adalah alat catatan sejarah peradaban Inca yang menggunakan simpul pada tali untuk mencatat angka. Struktur super galaksi yang ditemukan ini juga terlihat seperti Quipu Inca, dengan galaksi-galaksi yang terhubung panjang seperti tali. Nama ini diberikan karena penampakan filamen struktur raksasa alam semesta yang menghubungkan galaksi-galaksi tampak seperti serangkaian simpul pada tali.
Keberadaan void (di mana galaksi terdistribusi dengan kepadatan lebih rendah dari rata-rata) atau struktur super raksasa (dengan kepadatan lebih tinggi) dalam skala ratusan juta tahun cahaya, tidak dapat dijelaskan dengan mudah hanya melalui model standar yang ada. Betapapun kita menambahkan materi gelap dan energi gelap, pada akhirnya ekspansi alam semesta dan kelahiran galaksi seharusnya terjadi secara merata di seluruh jagat raya. Belum ada jawaban yang memuaskan mengenai mengapa wilayah tertentu di alam semesta memiliki jumlah galaksi yang jauh lebih banyak atau lebih sedikit.
Kecurigaan bahwa alam semesta mungkin tidak homogen dan isotropik tercermin dalam dua masalah besar dalam astronomi dan kosmologi modern. Pertama adalah "Hubble Tension", yaitu masalah di mana hasil perhitungan laju ekspansi alam semesta berbeda tergantung pada metode yang digunakan. Secara umum, ekspansi yang dihitung melalui pergerakan galaksi terukur lebih cepat dibandingkan dengan estimasi melalui Radiasi Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik. Beberapa astronom berpendapat bahwa penyebabnya adalah karena kita tinggal di wilayah void yang memiliki kepadatan galaksi rendah.
Kedua, terdapat masalah di mana perbedaan distribusi kepadatan galaksi yang ada di alam semesta saat ini tidak sesuai dengan hasil estimasi dari perbedaan kepadatan di alam semesta awal yang terkonfirmasi dalam Radiasi Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik. Masalah ini juga disebut sebagai S8 Tension, dengan menggunakan parameter S8 yang digunakan astronom untuk menghitung kepadatan distribusi galaksi.
Hubble Tension dan S8 Tension bukanlah masalah kesalahan pengukuran sederhana. Ini adalah ketidaksesuaian yang sangat mengejutkan di mana hasil perhitungan yang didasarkan pada asumsi bahwa alam semesta akan selalu terlihat serupa dari mana pun dan ke mana pun kita memandang, tidak mampu merefleksikan wujud nyata alam semesta secara memadai. Berbeda dengan pemikiran kita, alam semesta mungkin merupakan dunia yang tidak rata bahkan jika dilihat dari perspektif makro, dan kita mungkin telah sampai pada saat di mana kita perlu menerapkan hukum fisika baru yang belum kita pahami.
Kekhawatiran bahwa alam semesta mungkin tidak homogen dan isotropik menjadi semakin bermasalah baru-baru ini karena kita hidup di era di mana kita dapat mengamati dan meneliti alam semesta dengan tingkat presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya. Wilayah di mana materi terkumpul dengan kepadatan lebih tinggi mendistorsi ruang-waktu lebih besar, dan cahaya yang melewati wilayah tersebut akan terbiaskan dan terbelokkan. Kecepatan berjalannya waktu pun berbeda tergantung pada tingkat kelengkungan ruang-waktu. Dulu, karena penampilan alam semesta yang bisa kita amati terlalu kasar dan kurang presisi, kita tidak perlu memusingkan perbedaan yang disebabkan oleh distorsi ruang-waktu dan cahaya yang terbelokkan.
Namun sekarang, karena kita mengamati alam semesta dengan sangat presisi hingga perbedaan sekecil itu pun harus diperhatikan, hal ini menjadi masalah fatal dalam kosmologi modern. Dengan kata lain, karena astronomi telah memasuki masa transisi ke bidang ilmu presisi yang baru, masalah-masalah sulit akan terus bermunculan.
Apakah Prinsip Copernicus benar-benar berlaku sama di mana pun di alam semesta? Untuk memastikan jawabannya, kita harus meninggalkan Bumi dan mengamati alam semesta dari tempat lain sambil melihat ke sekeliling. Namun, kita tidak bisa meninggalkan "penjara" yang bernama Bumi. Kita tidak tahu apakah makhluk yang tinggal di tempat lain sedang memandang alam semesta yang sama dengan kita, atau alam semesta yang sedikit berbeda.
Bagaimana jika Prinsip Copernicus tidak berlaku bagi seluruh alam semesta? Mungkin ada banyak peradaban di luar sana yang penasaran dan secara aktif meneliti alam semesta seperti kita, dan mungkin ada berbagai teori astronomi dan kosmologi sebanyak jumlah peradaban tersebut. Mungkinkah mereka memahami dan memandang alam semesta dengan teori astronomi yang berbeda tergantung di mana mereka tinggal? Secara lahiriah, Prinsip Copernicus tampak mengatakan bahwa kita sama sekali tidak istimewa, namun harapan bahwa alam semesta akan terlihat adil bagi siapa pun mungkin merupakan kekeliruan dan ekspektasi manusiawi yang paling mendasar.
Referensi
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025arXiv250119236B/abstract
Siapakah penulis Ji Woong-bae? Ia mencintai kucing dan alam semesta. Sejak kecil, setelah menonton ‘Galaxy Express 999’, ia memiliki impian untuk menyebarkan keindahan alam semesta. Saat ini, ia meneliti evolusi melalui interaksi galaksi di Pusat Penelitian Evolusi Galaksi dan Laboratorium Kosmologi Dekat di Universitas Yonsei, serta aktif dalam berbagai kegiatan komunikasi sains seperti kuliah dan penulisan. Ia telah menulis buku seperti ‘Observatorium yang Sedang PDKT’, ‘Berpikir tentang Alam Semesta Sepanjang Hari’, dan ‘Bintang, Sains Cahaya’.