Pemerahan Kosmos

SALAH satu penemuan kosmologi terpenting pada permulaan abad dua puluh adalah pergeseran garis spektrum galaksi ke arah panjang gelombang yang lebih merah. Gejala ini menandakan bahwa seluruh kosmos bergerak mengembang. Kenyataan ini sampai sekarang tidak terbantah; namun untuk sampai pada kesimpulan itu para astronom berdebat panjang.

Gerak menjauh galaksi
CAHAYA dari benda-benda langit dapat kita uraikan atas panjang gelombang berbeda-beda yang disebut spektrum. Selain itu, spektrum benda-benda langit yang terdiri atas berbagai macam gas kadang-kadang memperlihatkan garis-garis pancaran atau serapan yang timbul akibat atom-atom gas menyerap atau memancarkan energi. Bila panjang gelombang garis serapan atau garis pancaran bisa diketahui, kita bisa membandingkannya dengan spektrum yang kita peroleh di laboratorium. Dengan demikian kita dapat mengetahui unsur yang terdapat pada benda langit tersebut.

Pada tahun 1912, seorang astronom Observatorium Lowell di Flagstaff, Arizona, Vesto Slipher, mengamati adanya pergeseran garis-garis spektrum yang berasal dari galaksi spiral. Ia mengamati garis-garis tersebut tergeser jauh ke sisi daerah riak gelombang yang lebih panjang (daerah merah) daripada seharusnya atau ke daerah riak gelombang yang lebih pendek (daerah biru). Dari 41 galaksi yang diamati, 36 galaksi memperlihatkan pergeseran garis spektrum ke arah merah dan lima galaksi lainnya memperlihatkan pergeseran ke arah biru. Hasil pengamatan itu cukup mengejutkan. Bila pergeseran itu merupakan akibat efek Doppler, maka gerak acak galaksi seharusnya menghasilkan jumlah pergeseran biru yang sama banyaknya dengan pergeseran merah.

Pengamatan Slipher menunjukkan bahwa sebagian besar galaksi bergerak menjauhi kita. Peugamatan Slipher dilanjutkan oleh Edwin Hubble pada 1924. Hubble mendapatkan hubungan linear antara jarak galaksi dengan pemerahan. Dalam hal ini ia me-ngasumsikan pemerahan garis spektrum galaksi disebabkan oleh efek Doppler yang timbul akibat gerak menjauh galaksi. Dengan demikian ia mendapatkan bahwa kian jauh galaksi, kian tinggi kecepatan menjauhnya.

Pemerahan garis
PEMERAHAN yang diamati Slipher dan Hubble sebenarnya tidak sesederhana yang diduga semula, karena penyebabnya bukanlah sekedar efek Doppler. Sebenarnya ada tiga macam pemerahan yaitu pemerahan Doppler, pemerahan gravitasi dan pemerahan ekspansi.

Pemerahan gravitasi terjadi di sekitar benda yang sangat masif dan merupakan konsekuensi langsung prinsip kesetaraan dalam kerelatifan khusus.

Bayangkanlah kita berada di permukaan benda masif. Semua radiasi yang berasal dari per-mukaan akan menghasilkan pemerahan yang sama. Sehingga semua yang terjadi di permukaan benda itu terlihat berlangsung lebih lambat.

Pemerahan Doppler terjadi akibat gerak relatif dalam ruang, sebagaimana pergeseran panjang gelombang suara bila sumber bergerak menjauh atau mendekat. Efek Doppler pada suara bisa kita temui di stasiun kereta api. Kian dekat kereta api dengan kita, kian keras terdengar suara pluitnya. Kian jauh, kian pelan suaranya.

Pemerahan ekspansi terjadi akibat pengembangan ruang dalam kosmos yang mengembang. Dalam hal ini, benda-benda yang diam dalam ruang saling menerima radiasi yang mengalami pemerahan akibat pengembangan ruang. Radiasi merambat dalam ruang yang mengembang sehingga riak gelombangnya diregang seperti karet yang diregang.

Pemerahan ekspansi bukan Doppler
ASTRONOM pada awal tahun 1920-an mengira bahwa pemerahan Doppler tidaklah berbeda dengan pemerahan ekspansi. Itu sebabnya pengamatan Slipher dan Hubble melahirkan dugaan bahwa semua galaksi bergerak menjauhi kita. Padahal keduanya sangat jauh berbeda.

Pemerahan Doppler disebabkan gerak relatif benda dalam ruang. Pemerahan ini bergantung pada kecepatan gerak si pemancar cahaya dan penerima cahaya pada saat pemancaran dan penerimaan. Sedangkan pemerahan ekspansi disebabkan oleh pengembangan ruang di antara benda-benda yang sebetulnya diam. Pemerahan ini bergan-tung pada penambahan jarak di antara pemancar dan penerima. Pemerahan ekspansi tidak bergantung pada cara kosmos mengembang. Ini bisa dilihat pada perega-ngan karet yang sama sekali tidak bergantung pada bagaimana cara karet itu diregang (cepat, lambat, kuat atau lemah).

Cahaya lelah
GAGASAN lain yang tidak kalah menarik tentang pemerahan adalah gagasan Fritz Zwiksy, astronom Swiss-Amerika yang diusulkan tahun 1929. Menurut Zwicky, cahaya kehilangan banyak energi selama dalam perjalanan panjang menempuh ruang luas dalam kosmos. Hipotesa cahaya lelah ini menyatakan bahwa getaran cahaya mengalami perlambatan dalam waktu yang lama. Namun sejauh ini belum ada satu penjelasan pun berhasil menerangkan mengapa cahaya menjadi lelah selama dalam perjalanan.

Quasar
HAL menarik menyangkut pemerahan cahaya adalah Quasar. Quasar adalah benda yang memiliki nilai pemerahan sangat besar. Bila pemerahan yang diamati pada quasar merupakan pemerahan Doppler, berarti quasar adalah benda tercepat yang ada dalam kos-mos yang bergerak hampir mendekati kecepatan cahaya. Bila pemerahan quasar adalah pemerahan ekspansi, maka quasar adalah benda terjauh dalam kosmos yang terletak di ‘tepi’ kosmos. Bila benar Quasar adalah benda terjauh, berarti Quasar adalah benda pemancar radiasi sangat kuat. Cahaya dari beberapa quasar bervariasi sangat cepat; ini melahirkan dugaan bahwa quasar adalah benda sangat masif yang tidak lebih besar daripada tata surya kita. Banyak astronom menduga bahwa quasar adalah galaksi energetik yang meng-huni kosmos muda kita.

Terima kasih pada Lemaitre
KETIKA Slipher dan Hubble mengamati pemerahan galaksi, banyak astronom sepakat bahwa pemerahan itu adalah pemerahan Doppler. Ini berarti kian jauh galaksi dari kita, kian besar pemerahan dan kian cepat gerak galaksi. Persoalan ini menjadi rumit bila pemerahan galaksi cukup besar yang berarti bahwa kecepatan menjauhnya menjadi besar pula. Beberapa galaksi bahwa bergerak mendekati kecepatan cahaya. Misalnya, pada pemerahan sekitar 2, kecepatan menjauh adalah 240.000 km/detik. Ini jelas merupakan hal yang hampir mustahil.

Pada akhir tahun 1920-an, George Lemaitre mengajukan hipotesa tentang pemerahan ekspansi. Semua astronom sepakat bahwa pemerahan ekspansi merupakan penjelasan paling tepat untuk gejala yang diamati Slipher dan Hubble. dengan kata lain kosmos memang bergerak mengembang.

Pada masa itu, ketika sebagian besar ilmuwan yakin bahwa kosmos adalah ruang statik, hipotesa Lemaitre tidak begitu mudah diterima. Namun kini, hipotesa itu belum terbantah, apalagi penemuan radiasi relik kosmos pada tahun 1965 membuktikan bahwa kosmos adalah sebuah ruang-waktu yang tercipta 12 – 15 milyar tahun lalu dan bergerak mengembang sehingga jarak antar galaksi semakin jauh.

Oleh Karlina Leksono

Sumber: Majalah AKU TAHU/ APRIL 1988