Teori Baru Alam Semesta Muda: Inflasi Tanpa Inflaton?

ALAM semesta pada awalnya mengalami fase ekspansi cepat yang dikenal sebagai inflasi. Selama beberapa dekade, para kosmolog menganggap ekspansi ini didorong entitas baru di alam semesta, yang disebut inflaton. Namun, penelitian baru menunjukkan mungkin saja alam semesta mengembang tanpa ada apapun yang menggerakkan inflasi tersebut.

Pada 1970-an, fisikawan Alan Guth mengembangkan gambaran radikal tentang alam semesta yang sangat muda. Awalnya, ia berniat untuk memecahkan beberapa masalah terkait sifat-sifat fisika energi tinggi di alam semesta muda yang padat dan panas, dan ia merancang model di mana sebuah medan kuantum baru, yang disebut inflaton, menggerakkan periode singkat namun sangat cepat dari ekspansi yang luar biasa, memperbesar alam semesta berkali-kali lipat hanya dalam waktu kurang dari satu detik.

Inflasi tetap menjadi hipotesis yang kuat tentang alam semesta awal karena dapat menyelesaikan banyak masalah sekaligus. Salah satunya, ia menjelaskan mengapa alam semesta tampak datar secara geometris: Alam semesta sangat besar sehingga, meskipun memiliki kelengkungan secara keseluruhan, setiap bagian dari alam semesta akan terlihat datar. Ini juga menjelaskan mengapa wilayah-wilayah di alam semesta yang terpisah jarak yang sangat jauh memiliki sifat yang serupa: Mereka sudah saling berinteraksi sebelum inflasi memisahkan mereka.

Baca juga : Rekor Baru: Parker Solar Probe Nyaris Sentuh Matahari

Yang paling penting, inflasi menjelaskan bagaimana struktur besar di alam semesta terbentuk. Proses inflasi membawa busa kuantum ruang-waktu dan memperbesarnya ke skala yang lebih besar, meletakkan benih-benih gravitasi yang kelak akan tumbuh menjadi bintang, galaksi, dan jaringan kosmik.

Namun, masih ada misteri yang belum terpecahkan. Kita tidak tahu identitas inflaton, apa yang menggerakkannya, atau mengapa ia berhenti pada saat itu. Kita juga tidak memiliki bukti yang meyakinkan inflasi benar-benar terjadi.

Mengingat tantangan-tantangan ini, mungkin ada cara untuk mereproduksi fitur-fitur alam semesta yang teramati tanpa membutuhkan inflaton. Dalam sebuah makalah terbaru, astrofisikawan menggambarkan sebuah model di mana inflasi terjadi, menghasilkan struktur besar alam semesta, tanpa ada apapun yang menggerakkan proses tersebut.

Baca juga : Ada Reservoir Air Raksasa 140 Triliun Kali Lautan Bumi di Sekitar Quasar

Model ini dimulai dengan deskripsi ruang yang mengembang karena konstanta kosmologis, mirip dengan energi gelap yang kita amati di alam semesta modern. Dalam latar belakang ini, busa kuantum melakukan aktivitas seperti biasanya, yaitu mengguncang ruang-waktu pada skala submikroskopis.

Fluktuasi-fluktuasi ini menghasilkan gelombang gravitasi, yang merupakan riak-riak yang menyebar ke luar ruang. Gelombang gravitasi sendiri tidak dapat membentuk benih struktur yang akan terbentuk nanti, karena pengaruhnya terhadap ruang-waktu tidak sesuai.

Namun, para peneliti menemukan dalam kondisi tertentu, gelombang gravitasi yang dipicu oleh busa kuantum terkadang dapat menghasilkan deformasi ruang yang sangat sesuai. Secara khusus, mereka mencari deformasi yang kira-kira sama pada banyak skala panjang yang berbeda. 

Baca juga : Sebuah Lubang Hitam Raksasa Mengantuk Ditemukan di Alam Semesta Awal

Kita tahu bahwa benih-benih struktur harus memiliki pola seperti ini, karena itulah yang kita amati pada latar belakang cahaya mikrowave kosmik, pola cahaya yang tersisa sejak alam semesta baru berusia 380.000 tahun. Cahaya sisa ini menyimpan jejak dari struktur-struktur awal tersebut, dan kita dapat menggunakannya untuk mempelajari model-model inflasi.

Terdapat perbedaan kecil antara jenis struktur yang dihasilkan dalam skenario inflasi-tanpa-inflaton ini dengan inflasi tradisional. Dalam makalah ini, para peneliti tidak menghitung seberapa kuat perbedaan tersebut, tetapi langkah selanjutnya yang penting adalah mengeksplorasi konsekuensi observasional dari model ini.

Model ini tidak sempurna. Ia masih mengasumsikan sesuatu tentang alam semesta awal—yaitu bahwa konstanta kosmologis cukup kuat untuk menyebabkan alam semesta mengembang dengan cepat. Dan model ini tidak menjelaskan masalah datar atau mengapa wilayah alam semesta yang jauh memiliki sifat yang serupa. Namun, ini adalah jalur penelitian yang menarik, karena dapat membuka beberapa alternatif yang berguna yang tidak bergantung pada inflaton untuk menggerakkan perubahan di alam semesta awal.

Alam semesta muda tetap menjadi misteri besar dalam kosmologi modern. Dan meskipun kita pikir kita berada di jalur yang benar, kita masih memiliki banyak yang harus dipelajari. (Space/Z-3)