PROBACA.COM – Pernah membandingkan dua jam yang sama-sama terlihat akurat, tetapi menunjukkan waktu berbeda? Kira-kira begitulah masalah yang sedang dihadapi para kosmolog. Dua metode terbaik untuk mengukur seberapa cepat alam semesta mengembang justru memberikan jawaban yang tidak cocok.
Masalah ini dikenal sebagai “ketegangan Hubble”. Namanya berasal dari konstanta Hubble, ukuran yang dipakai astronom untuk menggambarkan laju pemuaian alam semesta. Edwin Hubble merupakan astronom yang pertama kali menunjukkan bahwa alam semesta memang sedang mengembang.
Metode pertama bekerja secara tidak langsung. Para ilmuwan mencocokkan model kosmologi dengan pola-pola dalam cosmic microwave background atau latar belakang gelombang mikro kosmis—sisa cahaya samar dari Big Bang. Pengamatan teleskop antariksa Planck memperkirakan nilai konstanta Hubble sekitar 67 kilometer per detik per megaparsec (km/s/Mpc).
Megaparsec adalah satuan jarak raksasa dalam astronomi: satu megaparsec setara dengan satu juta parsec, sedangkan satu parsec kira-kira 3,26 tahun cahaya atau 30,9 triliun kilometer.
Metode kedua lebih langsung. Astronom mengamati galaksi-galaksi jauh yang bergerak menjauh dari Bima Sakti. Mereka menggunakan ledakan supernova tipe Ia sebagai “lilin standar”—objek yang kecerlangannya dianggap sama di mana pun berada. Dengan membandingkan seberapa redup cahaya supernova terlihat, jaraknya dapat diperkirakan.
Untuk mengukur kecerlangan aslinya, astronom juga memakai lilin standar lain, seperti bintang Cepheid, di galaksi-galaksi yang lebih dekat. Pengamatan menggunakan Teleskop Hubble dan Teleskop Antariksa James Webb menghasilkan angka yang lebih tinggi, sekitar 73 km/s/Mpc.
Selisih antara 67 dan 73 mungkin tampak kecil. Namun secara statistik, perbedaan ini sangat berarti. Jika kedua metode sama-sama benar, berarti model standar kosmologi kita kehilangan sesuatu yang penting.
Nah, di sinilah medan magnet purba mulai ikut bermain.
Medan magnet sebenarnya ada di mana-mana: planet dan bintang menghasilkan medan magnetnya sendiri. Tetapi astronom masih kesulitan menjelaskan asal medan magnet berskala jauh lebih besar, yang membentang di galaksi, gugus galaksi, bahkan mungkin ruang-ruang kosong di antara galaksi.
Salah satu gagasan yang telah lama diteliti menyebutkan bahwa magnetisme mungkin muncul di alam semesta yang masih sangat muda—jauh sebelum bintang dan galaksi pertama terbentuk. Medan magnet semacam ini disebut medan magnet primordial, atau medan magnet purba.
Jejaknya bisa dicari dalam latar belakang gelombang mikro kosmis. Jika ditemukan, medan ini dapat menjadi semacam fosil fisika dari masa ketika alam semesta baru berusia amat singkat dan energinya jauh melampaui apa pun yang mampu dicapai di Bumi.
Pada 2011, Karsten dan Tom mengusulkan bahwa medan magnet purba dapat memengaruhi proses yang disebut rekombinasi. Ini adalah masa ketika elektron dan proton pertama kali bergabung membentuk atom hidrogen netral. Setelah proses itu, alam semesta berubah dari buram menjadi transparan, sehingga cahaya bisa bergerak bebas.
Cahaya pertama yang lepas dari “kabut” kosmis itulah yang kini kita amati sebagai latar belakang gelombang mikro kosmis.
Jika medan magnet purba memang ada, medan tersebut dapat mendorong dan menarik partikel-partikel bermuatan. Akibatnya, pembentukan hidrogen berlangsung lebih cepat dan materi menjadi sedikit lebih menggumpal. Bayangkan kerumunan orang di sebuah pasar: semakin rapat kerumunannya, semakin besar peluang dua orang saling bertemu. Dalam hal ini, “pertemuan” tersebut adalah elektron dan proton yang bergabung menjadi hidrogen.
Perubahan kecil pada waktu terbentuknya hidrogen akan mengubah kapan alam semesta menjadi transparan. Dampaknya, pola yang terlihat dalam latar belakang gelombang mikro kosmis ikut bergeser. Pergeseran ini memengaruhi semacam “penggaris kosmis” yang digunakan untuk mengukur jarak—dan akhirnya mengubah nilai konstanta Hubble yang dihitung dari model.
Dengan kata lain, medan magnet purba mungkin bisa membuat dua hasil pengukuran yang berselisih tadi menjadi lebih dekat.
Pada 2020, Karsten dan Levon telah menunjukkan kemungkinan ini melalui model rekombinasi yang masih disederhanakan. Dalam penelitian terbaru, mereka melangkah lebih jauh dengan menggunakan simulasi tiga dimensi penuh pertama untuk plasma primordial—materi panas awal alam semesta—yang mengandung medan magnet.
Simulasi tersebut melacak bagaimana hidrogen terbentuk. Riwayat pembentukan hidrogen itu kemudian digunakan untuk menghitung seperti apa tampilan latar belakang gelombang mikro kosmis jika medan magnet purba benar-benar ada. Hasilnya dibandingkan dengan pengamatan yang tersedia.
Latar belakang gelombang mikro kosmis sangat sensitif terhadap perubahan kecil dalam proses rekombinasi. Jika pengaruh medan magnet menghasilkan pola yang bertentangan dengan pengamatan, gagasan tersebut seharusnya bisa langsung disingkirkan.
Namun, itulah bagian menariknya: data tidak menyingkirkan gagasan tersebut.
Dalam berbagai kombinasi kumpulan data, para peneliti menemukan kecenderungan ringan tetapi konsisten yang mendukung keberadaan medan magnet purba. Tingkat dukungannya berada pada kisaran 1,5 hingga tiga deviasi standar.
Angka itu belum cukup untuk disebut penemuan. Tetapi ia merupakan petunjuk yang bermakna bahwa medan magnet tersebut mungkin benar-benar ada.
Kekuatan medan magnet yang paling sesuai dengan data diperkirakan sekitar lima hingga 10 pico-Gauss saat ini. Pico-Gauss adalah satuan untuk mengukur kekuatan medan magnet. Nilai tersebut juga mendekati kekuatan yang dibutuhkan agar medan magnet galaksi dan gugus galaksi dapat berasal hanya dari “benih” medan magnet purba.
Jika kelak terkonfirmasi, medan magnet purba tidak hanya membantu meredakan ketegangan Hubble. Ia juga akan membuka jendela baru menuju kondisi alam semesta ketika usianya baru sepersekian detik—bahkan mungkin memberi sekilas gambaran tentang peristiwa penting seperti Big Bang itu sendiri.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa gagasan tersebut masih bertahan setelah diuji dengan simulasi dan data paling rinci yang tersedia saat ini. Penelitian itu juga memberikan sasaran jelas bagi pengamatan-pengamatan berikutnya.
Dalam beberapa tahun mendatang, pengamatan baru akan membantu menjawab apakah medan magnet mungil dari fajar alam semesta ikut membentuk kosmos yang kita lihat sekarang—dan apakah ia menyimpan kunci untuk menyelesaikan ketegangan Hubble.
Nah, mungkin masalah alam semesta yang tampak seperti selisih angka kecil ternyata bukan kesalahan pengukuran, melainkan tanda bahwa ada “bahan” purba yang belum masuk ke dalam resep kosmologi kita: medan magnet lemah, tetapi jejaknya bisa terasa sampai hari ini.
***
DISCLAIMER: Sebagian proses pengolahan artikel ini dibantu oleh teknologi AI. Pembaca disarankan memverifikasi kembali data dan informasi melalui sumber resmi atau sumber primer
Disadur dari ScienceDaily
