Model Energi Gelap Awal: Solusi Dua Teka-teki Kosmik di Alam Semesta

SEBUAH model baru yang menyarankan energi gelap, kekuatan misterius yang mendorong percepatan ekspansi alam semesta, muncul lebih awal di kosmos dapat mengatasi dua masalah astrofisika yang paling mendesak.

Salah satu masalah ini adalah "ketegangan Hubble," yang merujuk pada perbedaan yang tampak antara tingkat ekspansi alam semesta yang terukur. Masalah lainnya adalah deteksi aneh galaksi terang di alam semesta awal, pada masa ketika para ilmuwan mengira kosmos seharusnya jarang dihuni. Masalah kedua ini mulai muncul setelah Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) mulai melakukan pengamatan terhadap alam semesta yang awal dan jauh.

Model baru ini merupakan gagasan dari tim ilmuwan dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) dan University of Texas di Austin. Mereka berpendapat kunci untuk dua teka-teki ini adalah bahan tambahan dalam "puding" kosmik: energi gelap awal.

Baca juga : Teleskop Hubble NASA Temukan Jumlah Lubang Hitam Mengejutkan di Alam Semesta Awal

Secara prinsip, energi gelap awal seharusnya mirip dengan energi gelap yang mendorong ekspansi alam semesta saat ini. Namun, perbedaannya adalah,  energi gelap modern mulai berperan sekitar 4 miliar tahun yang lalu, energi gelap awal kemungkinan muncul sebentar di alam semesta awal hanya beberapa ribu tahun setelah Big Bang, lalu menghilang sepenuhnya.

"You have these two looming open-ended puzzles," kata anggota tim Rohan Naidu, seorang peneliti pascadoktoral di MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. "Kami menemukan bahwa, pada kenyataannya, energi gelap awal adalah solusi yang sangat elegan dan jarang untuk dua masalah paling mendesak dalam kosmologi."

Bekerja pada ketegangan Hubble

Ketegangan Hubble muncul karena ada dua cara utama untuk mengukur "konstanta Hubble," yaitu tingkat ekspansi alam semesta, dan keduanya tidak sesuai.

Baca juga : Teleskop Hubble Menangkap Detail Galaksi Spiral IC 4709 dan Inti Galaksi Aktif yang Tersembunyi

Salah satu metode melihat objek di alam semesta lokal seperti supernova Tipe Ia, yang oleh para astronom disebut "lilin standar" karena keluaran cahayanya begitu seragam dan dapat digunakan untuk mengukur jarak kosmik. Metode lainnya melibatkan pengamatan alam semesta yang jauh (dan karenanya lebih awal), kemudian menghitung seberapa cepat alam semesta berkembang melalui deduksi.

Namun, ada hambatan. Kedua metode ini menghasilkan nilai yang berbeda.

Energi gelap awal dapat menyelesaikannya, menurut tim yang berada di balik penelitian baru ini. Sebagai kekuatan yang mempercepat yang diaktifkan hanya beberapa ribu tahun setelah Big Bang, zat ini dapat bertindak melawan gaya gravitasi. Ini berarti ketidakcocokan dalam nilai dapat muncul dari kegagalan untuk memperhitungkan energi gelap awal ketika menghitung konstanta Hubble dari pengamatan alam semesta awal.

Baca juga : Teleskop Hubble Mengungkap Kecepatan Pembentukan Bintang di Galaksi NGC 5668

"Energi gelap awal adalah salah satu kemungkinan tambahan pada model kosmologi standar yang akan mempertahankan banyak keberhasilannya dan menyelesaikan ketegangan Hubble," kata anggota tim Michael Boylan-Kolchin, seorang profesor astronomi di University of Texas di Austin.

Coba energi gelap awal!

Masalah ini muncul karena diperkirakan butuh miliaran tahun bagi gas hidrogen dan helium untuk berkondensasi dan membentuk bintang dalam jumlah besar. Proses ini kemudian memungkinkan terbentuknya galaksi besar dan terang seperti Bima Sakti.

Namun, pada 2023, JWST menemukan sejumlah besar galaksi besar dan terang hanya 500 juta tahun setelah Big Bang, ketika alam semesta baru berusia sekitar 3% dari usia saat ini yang 13,8 miliar tahun.

Baca juga : Temuan Terbaru Teleskop James Webb Perkuat Harapan Adanya Kehidupan di Europa

"Galaksi terang yang dilihat oleh JWST akan seperti melihat kumpulan cahaya di sekitar kota-kota besar, sedangkan teori memprediksi sesuatu yang lebih mirip cahaya di sekitar area pedesaan seperti Taman Nasional Yellowstone," kata pemimpin tim Xuejian (Jacob) Shen, seorang pascadoktoral Kavli di MIT.

Alih-alih membuang semua model evolusi galaksi kita, tim menyarankan hanya menambahkan energi gelap awal ke dalam model tersebut.

Membuat model mereka sendiri tentang pembentukan galaksi yang mempertimbangkan hal ini, tim menemukan bahan energi gelap awal yang sama yang tampaknya mengurangi ketegangan Hubble juga menunjukkan pembentukan galaksi besar dan terang dalam jumlah seperti yang diamati oleh JWST saat ini.

Namun, hal ini membutuhkan penyesuaian beberapa parameter kosmologis alam semesta dan bahan langit lainnya, seperti volume materi gelap di alam semesta dan kepadatan kosmos tak lama setelah Big Bang.

Meskipun tidak jelas bagaimana energi gelap awal dapat menyebabkan pembentukan galaksi besar lebih awal di alam semesta, kenyataan model ini dapat menyelesaikan dua masalah kosmik sekaligus membuat tim merasa layak untuk diteliti lebih lanjut.

"Fakta bahwa satu model dapat menjelaskan dua masalah yang tidak terkait ini membuatnya menarik dan layak untuk diteliti lebih lanjut," kata Boylan-Kolchin. 

"Dengan mendapatkan lebih banyak data dengan JWST dan mempelajari cahaya tertua di alam semesta dengan lebih detail, kita harus benar-benar tahu apakah energi gelap awal adalah jawabannya dalam waktu sekitar satu tahun, yang sangat menarik." (Space/Z-3)