Dimana Tepi Jagad Raya?

Nun jauh di sana terdapat benda-benda angkasa, quasar, yang mungkin bisa membuka tabir awal lahirnya alam semesta kita.

Di pagi hari buta tanggal 26 Maret 1982, sekelompok ahli astronomi Australia dan Inggris tiba-tiba menjadi heboh kegírangan. Ternyata mereka baru saja menemukan sebuah benda angkasa yang jaraknya paling jauh darí bumi dan lebih tua dari apa yang pernah diketahui manusia. Benda itu adalah Quasí Stellar Object (QSO atau disingkat Quasar).

Penemuan ini mengakhiri persaingan ketat internasional selama 7 tahun, dan memecahkan rekor benda angkasa yang paling jauh yang pernah diketahui selama ini. Rekor sebelumnya dipegang oleh penemuan sekelompok ahli astronomi Amerika Seríkat pada tahun 1973.

Bagi para penyelidik yang menggunakan Teleskop Anglo-Australia dekat Coonabarabran, New South Wales, malam itu sebenarnya terasa lama dan membosankan. Sebelum matahari terbenam mereka mengamati beberapa benda yang ternyata jaraknya terlalu dekat. Tengah malam awan mulai menebal dan hujan lebat berkabut menyelimuti kubah teleskop sehingga menghalangi pengamatan mereka. Tapi, beberapa saat sebelum fajar, langit mulai terang kembali dan mereka menggerakkan teleskop, dengan bantuan mesin listrik yang besar, ke arah sebuah benda pudar bercahaya seperti bintang.

Di keremangan ruang kontrol teleskop sinar lemah dari quasar itu (yang diberi kode PKS 2000-330) dianalisa oleh setumpuk komputer dan peralatan elektronis yang rumit. Ahli-ahli astronomi itu bergerombol mengelilingi layar TV yang memperlihatkan hasil analisa. Dan tiba-tiba berteriak-teríak kegirangan. Benda yang sedang mereka amati ternyata lebih jauh dari yang pernah ditemukan ma
nusia.

Quasar pertamakali ditemukan 20 tahun yang lalu. Pada tahun 1960, sejumlah teleskop radio kecil yang dinaniakan Caltech radio interferometer (tempatnya di Owens Valley, California, A.S) dengan tepat menentukan posisi sebuah sumber radiasi radio yang diberi nama 3C48(artinya benda ke-48 yang ditemukan pada Katalog Cambridge ke-3). Setelah membuat foto optik dari daerah sekitar sumber radio itu, sepintas lalu benda itu kelihatannya sepertí sebuah bintang biasa. Tapi, analisa terperinci dari cahaya ”bintang” ini, dengan memakai alat yang dinamakan spectrograph, hasilnya sama sekali berbeda dari bintang manapun yang pernah diketahui. Bahkan analisa dari cahaya itu, yang disebut spektrum, sama sekali tidak dapat dimengerti.

Tiga tahur? berikutnya beberapa quasar ditemukan lagi, tapi tidak ada kemajuan berarti yang patut dicatat.

Harapan mulai timbul ketika pada tahun 1963 sebuah posisi sumber radio yang kuat, 3C273, dapat diukur secara persis dengan menggunakan radio teleskop Parkes 64m di Australia. Ini juga mirip dengan bintang tapi jauh lebih terang daripada 3C48. Ini berarti bahwa analisa cahaya yang lebih akurat dapat dibuat. Dengan analisa ini para penyelidik di A.S mulai mengerti arti dari spektrum itu, tapi hanya bila seluruh bentuk yang berwarna (yang disebut garis pancaran) ”digeser” ke arah ujung merah spektrum sebanyak 16% Dengan petunjuk ini, kini spektrum dari 3C48 juga dapat dimengerti, apabila seluruh garis pancarannya digeser sebanyak 37%.

Fenomena penggeseran ini (yang disebut ”redshift”) sebenarnya telah dikenal oleh para ahli astronomi sejak tahun 1963, dari penyelidikan-penyelidikan mereka terhadap cahaya.

Penjelasannya yang konvensionil adalah bahwa redshift ini merupakan efek Doppler yang disebabkar? oleh mengembangnya alam semesta secara keseluruhan. Memang penjelasan ini paling tepat, karena pada alam semesta dimana jarak galaksí-galaksi yang ”dekat” dapat diukur dengan cara lain, redshift ternyata sebanding dengan jarak yang sudah diperkirakan. Untuk galaksi yang sangat jauh, jaraknya diperkirakan berdasarkan redshift ini. Tapi pergeseran (shift) itu jarang sekali yang melebihi 50 %. Penjelasan redshift ini secara kosmologi sejalan dengan teori lahirnya alam semesta: dari sebuah ledakan dahsyat (yang dikenal dengan nama The Big Bang), yang terjadi sekitar 20.000 juta tahun yang lalu. Kalau memang tidak salah, maka galaksi yang dilontarkan dengan kecepatan yang paling besar
akan, bila diamati sekarang, sudah menempuh jarak yang paling jauh dengan redshift yang paling besar pula.

Tapi pertanyaan yang sampai sekarang belum terjawab adalah:”Apakah redshift quasar dan galaksi disebabkan oleh pengaruh yang sama?” Bila ya, maka kecepatan mundur (menjauhi bumi) quasar harus lebih besar dari 90 % kecepatan cahaya! Kalau begitu, quasar pasti merupakan benda yang paling jauh di alam semesta ini, dengan jarak yang mencapai sekitar 20.000 juta tahun cahaya. Rata-rata, quasar dengan redshift tertentu adalah 100 kali lipat lebih terang dari galaksi manapur dengan redshift yang sama. Pada periode-periode tertentu, beberapa quasar bahkan mempunyai output energi yang 10,000 kali lebih besar daripada galaksi yang paling terang sekalipun!

Selama tahun 1970-an, semakin banyak yang diketahui mengenai quasar, semakin besar misterínya. Dengan menggunakan teleskop-teleskop radio raksasa yang dihubungkan secara elektronis ke seluruh benua di dunia, terlihat bahwa daerah-daerah pemancar cahaya pada beberapa quasar mempunyai ukuran sudut (angular size) yang kecil sekali, lebih dari seperseribu detik busur: mudahnya, kira-kira sebesar titik di halaman ini yang dipandang dari jarak 50 km. Bila diukur dengan interpretasi redshift yang konvensionil, maka besarnya akan sama dengan satu tahun cahaya atau sebuah sumber massa yang besarnya hanya satu per 1 juta kali lebih kecil daripada satu galaksi (1 tahun cahaya = 10,000,000 juta km).

Bukti lain bahkan menunjukkan bahwa sumber cahaya itu mungkin sejuta kali lebih kecíl lagi! Kelihatannya mekanisme fusi yang sekuat manapun, seperti yang ada pada energi dasar matahari dan bintang, tidak mungkin mampu memberi sumber energi yang cukup stabil sepertí ini. Jadi, nampaknya quasar ini pasti merupakan benda yang amat padat (menurut istilah kosmologi) yang kekuatan energinya sangat luar biasa. Banyak dari quasar-quasar ini yang sangat jauh jaraknya, dan menjauhi bumi dengan kecepatan yang besar sekali; jadi apa yang sebenarnya sedang kita amati sekarang adalah awal dari permulaan proses evolusi kosmik!

Sebaiknya kita jelaskan kalimat yang terakhir tadi: cahaya juga memerlukan waktu untuk menempuh jarak, walaupun kecepatannya sangat besar (sekitar 300,000 km/detik). Dalam kehidupan sehari-hari, hal ini tidaklah menjadi masalah; misalnya, waktu antara menghidupkan lampu kamar dengan melihatnya menyala adalah kurang daripada sepersepuluh juta detik. Tapi dengan jarak-jarak astronomi, akibainya akan terasa sekali. Sinar matahari memerlukan waktu sekitar 8 menit untuk mencapai kita. Ini berarti bahwa kita tidak pernah melihat matahari dalam keadaannya sekarang, tapi pada keadaannya 8 menit yang lalu. Dan bagi benda-benda yang jaraknya sangat jauh di alam semesta, seperti quasar galaksi-galaksi waktu ”mundur” seperti ini menjadi sangat besar dan diukur dengan beribu-ribu juta tahun! Bila quasar itu memang benar berjarak sangat jauh, maka kita sebenarnya sedang melihat kembali saat
beribu-ribu juta tahun yang lampau dan mendapat kesempatan melihat keadaan alam semesta sesaat setelah ”lahir”.

Mungkin ada yang tanya :”Apakah sumber dari cahaya dan energi radio yang terdapat pada quasar itu?” Kita tidak tahu-tapi penyelidikan dengan menggunakan komputer baru-baru ini menjawab bahwa mungkin díkarenakan hancurnya semua zat yang ada di black hole. Black hole adalah benda yang sangat padat yang diperkirakan ada karena teori relativitas umum. Black hole begitu padatnya sehingga kecepatan bebas (maksudnya bebas dari gaya tarik) permukaannya sama besarnya dengan kecepatan cahaya . Jadi kalau suatu benda kecepatannya tidak lebih besar dari kecepatan cahaya, ia tak akan dapat pergi dari blackhole. Ini berarti bahwa semua gelombang radio dan cahaya atau apapun juga tidak mungkin bisa lolos dari permukaannya. Sampai sekarang memang belum terdapat bukti-bukti pengamatan langsung akan adanya black hole ini. Tapi, black hole ini diperkirakan berada (dengan cara mengukur potensi gravitasi) di dekat pusat beberapa galaksi. Bila black hole ini juga ada di dekat pusat quasar, maka hancurnya bintang dan gas di dekat (tapi bukan pada) permukaan black hole itu cukup untuk ???errgl?asilkan suatu sumber energi yang kuat. Kalau begitu quasar tersebut harus mempunyai massa yang sekitar 100 juta kali lipat massa matahari, dan diperkirakan, output energinya hanya berlangsung sangat sebentar dalam jenjang hidup alam semesta itu. Karena itu, walaupun hanya sesaat, quasar adalah suatu fenomena yang sangat luar biasa.

Sampai awal tahun 1982, quasar yang paling jauh yang pernah diketahui adalah benda yang diberi kode 1442+101. (Nama aneh ini diambil menurut posisinya, semacam garis bujur dan lintang ruang angkasa). Redshiftnya adalah sebesar 354%, yang berarti bahwa menjauhi bumi dengan kecepatan sekitar 90% kecepatan cahaya atau sekitar 272,000 km/detik. Waktu ”mundur” bagi benda ini adalah sebesar 21,000 juta tahun.

Dengan ditemukannya benda ini pada tahun 1972, orang mengira bahwa quasar-quasar lain dengan redshift yang lebih finggg?’ (dan karenanya lebih jauh) akan mudah ditemukan. Tapi selama periode tahun 1970-an sampai awal tahun 1982, benda yang seperti ini belum juga ditemukan. Padahal pada periode yang sama ini, peningkatan kepekaan dan ketepatan teleskop dan optik mengalami kema-
juan yang sangat besar dengan menggunakan sistem-sistem penerima/penangkap elektronis yang sangat ”sophisticated”. Bahkan, banyak quasar yang ditemukan dengan hanya memakai teleskop optik (dengan menggunakan teknik yang sangat efektif yang disebut ”objective prism spectroscopy”) tanpa bantuan teleskop radio.

Memang, pada periode ini lebih banyak quasar yang ditemukan dibandingkan dengan periode sebelumnya, tapi rekornya masih tetap dipegang oleh 1442+101. Pada akhir tahun 1970-an, lomba untuk menemukan benda yang paling jauh semakin menegangkan. Di awal tahun 1980an, kegagalan semua kelompok penyelidik itu membuat ahli-ahli astronomi mengambil kesimpulan bahwa ”batas alam semesta” telah ditemukan. Maksudnya, quasar dengan redshift yang lebih besar daripada 3.5 memang tidak mungkin ada lagi, bahwa tidak ada benda di alam semesta ini yang lebih tua daripada 21,000 juta tahun yang lampau.

Quasar yang ditemukan oleh Ann Savage, Bruce Peterson, David Jauncey dan Alan E.Wright membubarkan semua anggapan seperti itu. Quasar baru yang dinamakan PKS 2000-330 ini mempur?yai redshift yang besarnya 378%. lni berarti bahwa kecepatannya adalah sebesar 275,000 km/detik dengan waktu ”mundur” sebesar 22,000 juta tahun. Sekitar 1000 juta tahun lebih tua atau 1000 juta tahun cahaya lebih jauh daripada rekor yang lama.

Tapi yang lebih penting lagi, ahli-ahli astronomi di seluruh dunia dibuat sadar bahwa masih terdapat benda-benda lain yang lebih jauh yang masih harus dicapai dan dipelajari untuk membuka tabir awal mula lahirnya alam semesta kita.

Sumber: Majalah AKU TAHU/ April 1983.