Teori yang mengatakan Dentuman besar Big Bang dikemukakan oleh

Menurut model ledakan dahsyat, alam semesta mengembang dari kondisi awal yang sangat padat dan panas dan terus mengembang sampai sekarang. Secara umum, pengembangan ruang semesta yang mengandung galaksi-galaksi dianalogikan seperti roti kismis yang mengembang. Gambar di atas adalah cerminan pemikiran artis yang mengilustrasikan pengembangan salah satu bagian dari alam semesta rata.

Ledakan Dahsyat atau Dentuman Mulia (bahasa Inggris: Big Bang) adalah sebuah peristiwa yang mengakibatkan pembentukan alam semesta berlandaskan kajian kosmologi tentang wujud awal dan perkembangan alam semesta (dikenal juga dengan Teori Ledakan Dahsyat atau Model Ledakan Dahysat). Berlandaskan pemodelan ledakan ini, alam semesta, awalnya dalam kondisi sangat panas dan padat, mengembang secara terus menerus hingga hari ini. Berlandaskan pengukuran terbaik tahun 2009, kondisi awal alam semesta berasal sekitar 13,7 miliar tahun lalu,[1][2] yang pengahabisan selalu menjadi rujukan sebagai kala terjadinya Big Bang tersebut.[3][4] Teori ini telah memberikan penjelasan sangat komprehensif dan akurat yang didukung oleh perkara ilmiah beserta pengamatan.[5][6]

Adalah Georges Lemaître, seorang biarawan Katolik Roma Belgia, yang mengajukan teori ledakan dahsyat tentang asal usul alam semesta, walaupun dia menyebutnya sebagai "hipotesis atom purba". Kerangka model teori ini bergantung pada relativitas umum Albert Einstein dan beberapa asumsi-asumsi sederhana, seperti homogenitas dan isotropi ruang. Persamaan yang mendeksripsikan teori ledakan dahsyat dirumuskan oleh Alexander Friedmann. Setelah Edwin Hubble pada tahun 1929 menemukan bahwa jarak bumi dengan galaksi yang sangat jauh umumnya berbanding lurus dengan geseran merahnya, sebagaimana yang disugesti oleh Lemaître pada tahun 1927, pengamatan ini diasumsikan mengindikasikan bahwa semua galaksi dan gugus bintang yang sangat jauh memiliki kecepatan tampak yang secara langsung menjauhi titik pandang kita: semakin jauh, semakin cepat kecepatan kelihatannya.[7]

Jika jarak antar gugus-gugus galaksi terus meningkat seperti yang terpantau sekarang, semuanya haruslah pernah berdekatan pada masa lalu. Argumen ini secara rinci mengarahkan pada suatu kondisi massa jenis dan suhu yang sebelumnya sangat ekstrem.[8][9][10] Beragam pemercepat partikel raksasa telah dibangun sebagai mencoba dan menguji kondisi tersebut, yang menjadikan teori tersebut mampu konfirmasi dengan signifikan, walaupun pemercepat-pemercepat ini memiliki kemampuan yang terbatas sebagai menyelidiki fisika partikel. Tanpa keadaan bukti apapun yang mengadakan komunikasi dengan pengembangan awal yang cepat, teori ledakan dahsyat tidak dan tidak mampu memberikan beberapa penjelasan tentang kondisi awal alam semesta, melainkan mendeskripsikan dan menjelaskan perubahan umum alam semesta sejak pengembangan awal tersebut. Kelimpahan unsur-unsur ringan yang terpantau di seluruh kosmos berlandaskan dengan prediksi kalkulasi pembentukan unsur-unsur ringan melalui babak nuklir di dalam kondisi alam semesta yang mengembang dan mendingin pada awal beberapa menit kemunculan alam semesta sebagaimana yang diuraikan secara terperinci dan logis oleh nukleosintesis ledakan dahsyat.

Fred Hoyle menyalakan istilah Big Bang pada sebuah siaran radio tahun 1949. Dilaporkan secara lapang bahwa, Hoyle yang mendukung model kosmologis alternatif "keadaan tetap" bermaksud menggunakan istilah ini secara peyoratif, namun Hoyle secara eksplisit membantah hal ini dan mengatakan bahwa istilah ini hanyalah dipergunakan sebagai menekankan perbedaan selang dua model kosmologis ini.[11][12][13] Hoyle pengahabisan memberikan sumbangsih yang mulia dalam usaha para fisikawan sebagai memahami nukleosintesis bintang yang adalah lintasan pembentukan unsur-unsur berat dari unsur-unsur ringan secara reaksi nuklir. Setelah penemuan radiasi latar balik gelombang mikro kosmis pada tahun 1964, kebanyakan ilmuwan mulai menerima bahwa beberapa skenario teori ledakan dahsyat haruslah pernah terjadi.

Sejarah dan perkembangan teori

Teori ledakan dahsyat dikembangkan berlandaskan pengamatan pada stuktur alam semesta beserta pertimbangan teoritisnya. Pada tahun 1912, Vesto Slipher adalah orang yang pertama mengukur efek Doppler pada "nebula spiral" (nebula spiral adalah istilah lama sebagai galaksi spiral), dan pengahabisan dikenal bahwa nyaris semua nebula-nebula itu menjauhi bumi. Dia tidak berpikir semakin jauh lagi tentang implikasi fakta ini, dan sebenarnya pada masa itu, terdapat kontroversi apakah nebula-nebula ini adalah "pulau semesta" yang berada di luar galaksi Bima Sakti.[14][15]

Sepuluh tahun pengahabisan, Alexander Friedmann, seorang kosmologis dan matematikawan Rusia, menurunkan persamaan Friedmann dari persamaan relativitas umum Albert Einstein. Persamaan ini menunjukkan bahwa alam semesta mungkin mengembang dan berlawanan dengan model alam semesta yang statis seperti yang diadvokasikan oleh Einstein pada masa itu.[16]

Pada tahun 1924, pengukuran Edwin Hubble akan jarak nebula spiral terdekat menunjukkan bahwa dia sebenarnya adalah galaksi lain. Georges Lemaître pengahabisan secara independen menurunkan persamaan Friedmann pada tahun 1927 dan mengajukan bahwa resesi nebula yang disiratkan oleh persamaan tersebut diakibatkan oleh alam semesta yang mengembang.[17]

Pada tahun 1931 Lemaître semakin jauh lagi mengajukan bahwa pengembangan alam semesta seiring dengan berjalannya kala membutuhkan syarat bahwa alam semesta mengerut seiring berbaliknya kala sampai pada suatu titik di mana seluruh massa alam semesta berpusat pada satu titik, yaitu "atom purba" di mana kala dan ruang berasal.[18]

Mulai dari tahun 1924, Hubble mengembangkan sederet indikator jarak yang adalah cikal bakal tangga jarak kosmis menggunakan teleskop Hooker 100-inci (2,500 mm) di Observatorium Mount Wilson. Hal ini memungkinkannya memperkirakan jarak selang galaksi-galaksi yang pergeseran merahnya telah diukur, kebanyakan oleh Slipher. Pada tahun 1929, Hubble menemukan korealsi selang jarak dan kecepatan resesi, yang sekarang dikenal sebagai hukum Hubble.[7][19] Lemaître telah menunjukan bahwa ini yang diharapkan, mengingat prinsip kosmologi.[20]

Cerminan artis tentang satelit WMAP yang mengumpulkan beragam data sebagai menolong para ilmuwan memahami ledakan dahsyat

Semasa tahun 1930-an, gagasan-gagasan lain diajukan sebagai kosmologi non-standar sebagai menjelaskan pengamatan Hubble, termasuk pula model Milne,[21] alam semesta berayun (awalnya diajukan oleh Friedmann, namun diadvokasikan oleh Albert Einstein dan Richard Tolman)[22] dan hipotesis cahaya lelah (tired light) Fritz Zwicky.[23]

Setelah Perang Alam II, terdapat dua model kosmologis yang memungkinkan. Satunya adalah model kondisi tetap Fred Hoyle, yang mengajukan bahwa materi-materi baru tercipta ketika alam semesta tampak mengembang. Dalam model ini, alam semesta hampirlah sama di titik kala manapun.[24]

Model lainnya adalah teori ledakan dahsyat Lemaître, yang diadvokasikan dan dikembangkan oleh George Gamow, yang pengahabisan memperkenalkan nukleosintesis ledakan dahsyat (Big Bang Nucleosynthesis, BBN)[25] dan yang kaitkan oleh, Ralph Alpher dan Robert Herman, sebagai radiasi latar balik gelombang mikro kosmis (cosmic microwave background radiation, CMB).[26] Ironisnya, justru adalah Hoyle yang menyalakan istilah big bang sebagai merujuk pada teori Lemaître dalam suatu siaran radio BBC pada bulan Maret 1949.[27][cat 1]

Sebagai sementara, dukungan para ilmuwan terbagi kepada dua teori ini. Pada kesudahannya, bukti-bukti pengamatan memfavoritkan teori ledakan dahsyat. Penemuan dan konfirmasi radiasi latar balik gelombang mikro kosmis pada tahun 1964[28] mengukuhkan ledakan dahsyat sebagai teori yang terbaik dalam menjelaskan asal usul dan evolusi kosmos. Kebanyakan karya kosmologi 100 tahun sekarang berkutat pada pemahaman bagaimana galaksi terbentuk dalam konteks ledakan dahsyat, pemahaman tentang kondisi alam semesta pada waktu-waktu terawalnya, dan merekonsiliasi pengamatan kosmis dengan teori landasan.

Beragam kemajuan mulia dalam kosmologi ledakan dahsyat telah diproduksi sejak kesudahan tahun 1990-an, utamanya diakibatkan oleh kemajuan mulia dalam teknologi teleskop dan analisis data yang berasal dari satelit-satelit seperti COBE,[29] Teleskop luar angkasa Hubble dan WMAP.[30]

Tinjauan

Garis kala ledakan dahsyat

Ekstrapolasi pengembangan alam semesta seiring mundurnya kala menggunakan relativitas umum menghasilkan kondisi masa jenis dan suhu alam semesta yang tak terhingga pada suatu kala pada masa lalu.[31] Singularitas ini mensinyalkan runtuhnya keberlakuan relativitas umum pada kondisi tersebut. Sedekat mana kita mampu berekstrapolasi menuju singularitas diperdebatkan, namun tidaklah semakin awal daripada masa Planck. Fase awal yang panas dan padat itu sendiri dirujuk sebagai "the Big Bang",[cat 2] dan diasumsikan sebagai "kelahiran" alam semesta kita.

Didasarkan pada pengukuran pengembangan menggunakan Supernova Tipe Ia, pengukuran fluktuasi temperatur pada latar gelombang mikro kosmis, dan pengukuran fungsi korelasi galaksi, alam semesta memiliki usia 13,73 ± 0.12 miliar tahun.[32] Kesesuaian hasil ketiga pengukuran independen ini dengan kuat mendukung model ΛCDM yang mendeskripsikan secara mendetail kandungan alam semesta.

Fase terawal ledakan dahsyat penuh dengan spekulasi. Model yang sangat umumnya dipergunakan mengatakan bahwa alam semesta terisi secara homogen dan isotropis dengan rapatan energi yang sangat tinggi, tekanan dan temperatur yang sangat mulia, dan dengan cepat mengembang dan mendingin. Anggaran 10−37 detik setelah pengembangan, transisi fase mengakibatkan inflasi kosmis, yang sewaktu itu alam semesta mengembang secara eksponensial.[33] Setelah inflasi bubar, alam semesta terdiri dari plasma kuark-gluon beserta partikel-partikel elementer lainnya.[34]

Temperatur pada masa itu sangat tinggi sehingganya kecepatan gerak partikel sampai kecepatan relativitas, dan produksi pasangan segala jenis partikel terus menerus diciptakan dan dihancurkan. Sampai dengan suatu kala, reaksi yang tak dikenal yang dinamakan bariogenesis melanggar kekekalan banyak barion dan mengakibatkan banyak kuark dan lepton semakin banyak daripada antikuark dan antilepton sebesar satu per 30 juta. Ini mengakibatkan dominasi materi melebihi antimateri pada alam semesta.[35]

Ukuran alam semesta terus membesar dan temperatur alam semesta terus menurun, sehingga energi tiap-tiap partikel terus menurun. Transisi fase perusakan simetri membuat gaya-gaya landasan fisika dan parameter-parameter partikel elementer berada dalam kondisi yang sama seperti sekarang.[36] Setelah anggaran 10−11 detik, cerminan ledakan dahsyat menjadi semakin jelas oleh karena energi partikel telah menurun sampai energi yang bisa dicapai oleh eksperimen fisika partikel.

Pada sekitar 10−6 detik, kuark dan gluon bergabung membentuk barion seperti proton dan neutron. Kuark yang sedikit semakin banyak daripada antikuark membuat barion sedikit semakin banyak daripada antibarion. Temperatur pada masa ini tidak lagi cukup tinggi sebagai menghasilkan pasangan proton-antiproton, sehingga yang pengahabisan terjadi adalah pemusnahan massal, menyisakan hanya satu dari 1010 proton dan neutron terdahulu. Setelah pemusnahan ini, proton, neutron, dan elektron yang tersisa tidak lagi memperagakan usaha secara relativistik dan rapatan energi alam semesta didominasi oleh foton (dengan beberapa kecil berasal dari neutrino).

Beberapa menit semasa pengembangan, ketika temperatur sekitar satu miliar kelvin dan rapatan alam semesta sama dengan rapatan udara, neutron bergabung dengan proton dan membentuk inti atom deuterium dan helium dalam suatu babak yang dikenal sebagai nukleosintesis ledakan dahsyat.[37] Kebanyakan proton sedang bebas sebagai inti hidrogen. Seiring dengan mendinginnya alam semesta, rapatan energi massa rihat materi secara gravitasional mendominasi. Setelah 379.000 tahun, elektron dan inti atom bergabung menjadi atom (kebanyakan berupa hidrogen) dan radiasi materi mulai bubar. Sisa-sisa radiasi ini yang terus memperagakan usaha melewati ruang semesta dikenal sebagai radiasi latar gelombang mikro kosmis.[38]

Medan Ultra Dalam Hubble memperlihatkan galaksi-galaksi dari 100 tahun dahulu ketika alam semesta sedang muda, semakin padat, dan semakin hangat menurut teori ledakan dahsyat.

Selama periode yang sangat panjang, daerah-daerah alam semesta yang sedikit semakin rapat mulai menarik materi-materi sekitarnya secara gravitasional, membentuk awan gas, bintang, galaksi, dan objek-objek astronomi lainnya yang terpantau sekarang. Detail babak ini bergantung pada banyaknya dan jenis materi alam semesta. Terdapat tiga jenis materi yang memungkinkan, yakni materi gelap dingin, materi gelap panas, dan materi barionik. Pengukuran terbaik yang didapatkan dari WMAP menunjukkan bahwa wujud materi yang dominan dalam alam semesta ini adalah materi gelap dingin. Dua jenis materi lainnya hanya menduduki kurang dari 18% materi alam semesta.[32]

Bukti-bukti independen yang berasal dari supernova tipe Dia dan radiasi latar balik gelombang mikro kosmis menyiratkan bahwa alam semesta sekarang didominasi oleh sejenis wujud energi misterius yang dinamakan sebagai energi gelap, yang kelihatannya menembus semua ruang. Pengamatan ini mensugestikan bahwa 72% total rapatan energi alam semesta sekarang berwujud energi gelap. Ketika alam semesta sedang sangat muda, kemungkinan mulia dia telah disusupi oleh energi gelap, namun dalam ruang yang sempit dan saling berdekatan. Pada masa itu, gravitasi mendominasi dan secara perlahan memperlambat pengembangan alam semesta. Namun, pada kesudahannya, setelah beberapa miliar tahun pengembangan, energi gelap yang semakin berlimpah mengakibatkan pengembangan alam semesta mulai secara perlahan semakin cepat.

Segala evolusi kosmis yang terjadi setelah periode inflasioner ini mampu secara sempit dideskripsikan dan dimodelkan oleh model ΛCDM, yang menggunakan kerangka mekanika kuantum dan relativitas umum Einstein yang independen. Sebagaimana yang telah diberitahukan, tiada model yang mampu menjelaskan perihal berlakunya sebelum 10−15 detik setelah perihal berlakunya ledakan dahsyat. Teori kuantum gravitasi diperlukan sebagai mengatasi batas ini.

Asumsi-asumsi landasan

Teori ledakan dahsyat bergantung kepada dua asumsi utama: universalitas hukum fisika dan prinsip kosmologi. Prinsip kosmologi menyalakan bahwa dalam skala yang mulia alam semesta bersifat homogen dan isotropis.

Kedua asumsi landasan ini awalnya diasumsikan sebagai postulat, namun beberapa usaha telah diterapkan sebagai menguji keduanya. Sebagai misalnya, asumsi bahwa hukum fisika berjalan secara universal diuji melalui pengamatan ilmiah yang menunjukkan bahwa kelainan terbesar yang mungkin terjadi pada tetapan struktur halus sepanjang usia alam semesta berada dalam batas 10−5.[39]

Apabila alam semesta tampak isotropis sebagaimana yang terpantau dari bumi, prinsip komologis mampu diturunkan dari prinsip Kopernikus yang semakin sederhana. Prinsip ini menyalakan bahwa bumi, maupun titik pengamatan manapun, bukanlah posisi pusat yang khusus ataupun penting. Sampai dengan sekarang, prinsip kosmologis telah berhasil dikonfirmasikan melalui pengamatan pada radiasi latar gelombang mikro kosmis.

Metrik FLRW

Relativitas umum mendeskripsikan ruang-waktu menggunakan metrik yang menjelaskan jarak kedua titik yang terpisah satu sama lainnya. Titik ini, yang mampu berupa galaksi, bintang, ataupun objek lainnya, ditunjukkan menggunakan peta koordinat yang berada di semuanya ruang kala. Prinsip kosmologis menyiratkan bahwa metrik ini haruslah homogen dan isotropis dalam skala yang mulia. Satu-satunya metrik yang memenuhi persyaratan ini adalah metrik Riedmann–Lemaître–Robertson–Walker (metrik FLRW). Metrik ini mengandung faktor skala yang menentukan seberapa mulia alam semesta berubah seiring dengan berjalannya kala. Hal ini memungkinkan kita sebagai membuat sistem koordinat yang mampu dipilih dengan praktis, yaitu koordinat segerak (comoving coordinate).

Dalam sistem koordinat ini, kisi koordinat berekspansi bersamaan dengan alam semesta yang mengembang, sehingga objek yang memperagakan usaha karena pengembangan alam semesta akan berada pada titik yang sama dalam sistem koordinat ini. Walaupun jarak koordinat (jarak segerak) kedua titik tetap konstan, jarak fisik selang dua titik akan meningkat berlandaskan dengan faktor skala alam semesta.[40]

Ledakan Dahsyat bukanlah perihal berlakunya penghamburan materi ke seluruh ruang semesta yang kosong. Melainkan ruang tersebut berekspansi seiring dengan kala dan meningkatkan jarak fisik selang dua titik yang bersegerak. Karena metrik FLRW mengasumsikan distribusi massa dan energi yang merata, metrik ini hanya berjalan pada skala yang mulia.

Horizon

Salah satu ciri penting pada ruang kala Ledakan Dahsyat adalah keberadaan horizon. Oleh karena alam semesta memiliki usia yang terbatas, dan cahaya memperagakan usaha dengan kecepatan yang terbatas pula, maka akan terdapat beragam perihal berlakunya pada masa lalu yang cahayanya belum sampai kita. Hal ini akan membatasi kita dalam mengamati objek terjauh alam semesta (horizon masa lalu). Sebaliknya, karena ruang itu sendiri berekspansi dan objek yang semakin jauh akan menjauh semakin cepat, cahaya yang dipancarkan oleh kita tidak akan pernah sampai objek jauh tersebut. Batas ini dinamakan sebagai horizon masa depan, yang membatasi kejadian-kejadian pada masa depan yang kita mampu pengaruhi.

Keberadaan dua horizon ini bergantung pada penjelasan detail model FLRW tentang alam semesta kita. Pemahaman kita tentang alam semesta pada waktu-waktu terawalnya menyiratkan terdapatnya horizon masa lalu, walaupun pandangan kita juga akan dibatasi oleh buramnya alam semesta pada waktu-waktu terawalnya. Oleh karena itu, kita tidak mampu memandang masa lalu semakin jauh daripada yang kita mampu pandang sekarang, walaupun horizon masa lalu akan menyusut dalam ruang. Jika pengembangan akan semesta terus berakselerasi, maka akan terdapat pula horizon masa depan... [41]

Bukti pengamatan

Terdapat beberapa bukti pengamatan langsung yang mendukung model Ledakan Dahsyat, yaitu pengembangan Hubble terpantau pada geseran merah galaksi, pengukuran mendetail pada latar balik gelombang mikro kosmis, kelimpahan unsur-unsur ringan, dan distribusi skala mulia beserta evolusi galaksi[42] yang diprediksikan terjadi karena pertumbuhan gravitasional struktur dalam teori standar. Keempat bukti ini kadang-kadang dinamakan "empat pilar teori Ledakan Dahsyat".[43]

Hukum Hubble dan pengembangan ruang

Pengamatan pada galaksi dan kuasar yang jauh menunjukkan bahwa objek-objek ini merasakan pergeseran merah, yakni bahwa pancaran cahaya objek ini telah bergeser menuju panjang gelombang yang semakin panjang. Pergeseran ini mampu diamati dengan mengambil spektrum frekuensi suatu objek dan mencocokkannya dengan pola spektroskopi garis emisi ataupun garis absorpsi atom suatu unsur kimia yang berinteraksi dengan cahaya. Pergeseran ini secara merata isotropis, dan terdistribusikan merata di kesemuaan objek terpantau di seluruh arah pantauan. Jika geseran merah ini diinterpretasikan sebagai geseran Doppler, kecepatan mundur suatu objek mampu dikalkulasi. Sebagai beberapa galaksi, dimungkinkan pula anggaran jarak menggunakan tangga jarak kosmis. Ketika kecepatan mundur dipetakan terhadap jaraknya, hubungan linear yang dikenal sebagai hukum Hubble akan terpantau:[7]

dengan

• v adalah kecepatan mundur suatu galaksi ataupun objek lainnya,
• D adalah jarak segerak terhadap objek tersebut, dan
• H0 adalah konstanta Hubble, yang nilai pengukurannya adalah 70,4 +1,3−1,4 kilometer/s/Mpc.[32]

Hukum Hubble memiliki dua penjelasan, yaitu kita berada pada pusat pengembangan galaksi (yang tidak mungkin berlandaskan dengan prinsip Kopernikus), atapun alam semesta mengembang secara merata ke mana-mana. Pengembangan alam semesta ini diprediksikan dari relativitas umum oleh Alexander Friedmann pada tahun 1922[16] dan Georges Lemaître pada tahun 1927,[17] sebelum Hubble melaksanakan analisi beserta pengamatannya pada tahun 1929.

Teori ini mempersyaratkan bahwa hubungan v = HD berjalan sepanjang masa, dengan D adalah jarak segerak, v adalah kecepatan mundur, dan v, H, D bervariasi seiring dengan mengembangnya alam semesta (oleh karenanya kita menulis H0 sebagai menandakannya sebagai "konstanta" Hubble sekarang). Sebagai jarak yang semakin kecil daripada alam semesta teramati, geseran merah Hubble mampu diasumsikan sebagai geseran Doppler yang berlandaskan dengan kecepatan mundur v. Namun, geseran merah ini bukan geseran Doppler sejatinya, namun adalah dampak dari pengembangan alam semesta selang kala cahaya tersebut dipancarkan dengan kala cahaya tersebut dideteksi.[44]

Bahwa alam semesta merasakan pengembangan metrik ditunjukkan oleh bukti pengamatan langsung prisip kosmologis dan prinsip Kopernikus. Pergeseran merah yang terpantau pada objek-objek yang jauh sangat isotropis dan homogen.[7] Hal ini mendukung prinsip kosmologis bahwa alam semesta tampaklah sama di semuanya arah pantauan. Apabila pergeseran merah yang terpantau adalah dampak dari suatu ledakan di titik pusat yang jauh dari kita, maka pergeseran merahnya tidak akan sama di setiap arah pantauan.

Pengukuran pada efek-efek radiasi latar balik gelombang mikro kosmis terhadap dinamika sistem astrofisika yang jauh pada tahun 2000 membuktikan kebenaran prinsip Kopernikus, yakni bahwa Bumi bukanlah posisi pusat alam semesta.[45] Radiasi yang berasal dari Ledakan Dahsyat ditunjukkan cukup hangat pada masa-masa awalnya di seluruh alam semesta. Pendinginan yang merata pada latar balik gelombang mikro kosmis selama milyaran tahun hanya mampu diterangkan apabila alam semesta merasakan pengembangan metrik dan kita tidak berada tidak jauh dengan pusat suatu ledakan.

Radiasi latar balik gelombang mikro kosmis

Citra WMAP yang menunjukkan radiasi latar balik gelombang mikro kosmis

Semasa beberapa hari pertama alam semesta, alam semesta berada dalam kondisi kesetimbangan termal, dengan foton secara berkesinambungan dipancarkan dan pengahabisan diserap. Hal ini pengahabisan menghasilkan radiasi spektrum benda hitam.

Seiring dengan mengembangnya alam semesta, temperatur alam semesta menurun sehingganya foton tidak lagi mampu diciptakan maupun dihancurkan. Temperatur ini sedang cukup tinggi untuk elektron dan inti sebagai terus berpisah tanpa terikat satu sama lainnya. Walau demikian, foton terus "dipantulkan" dari elektron-elektron lepas sama sekali ini melalui suatu babak yang dinamakan hamburan Thompson. Oleh karena hamburan yang terjadi berulang-ulang, alam semesta pada masa-masa awalnya akan tampak buram oleh cahaya.

Ketika temperatur jatuh sampai beberapa ribu Kelvin, elektron dan inti atom mulai bergabung membentuk atom. Babak ini dinamakan sebagai rekombinasi. Karena foton jarang dihamburkan dari atom netral, radiasi akan bubar dipancarkan dari materi ketika nyaris semua elektron telah berekombinasi. Babak ini terjadi 379.000 tahun setelah Ledakan Dahysat, dikenal sebagai 100 tahun penghamburan terakhir. Foton-foton terakhir inilah yang kita pantau pada radiasi latar balik gelombang mikro kosmis pada masa sekarang.

Pola-pola fluktuasi radiasi latar ini adalah cerminan langsung alam semesta pada masa-masa awalnya. Energi foton yang berasal pada 100 tahun penghamburan terakhir akan merasakan pergeseran merah seiring dengan mengembangnya alam semesta. Spektrum yang dipancarkan oleh foton ini akan sama dengan spektrum radiasi benda hitam, namun dengan temperatur yang menurun. Hal ini mengakibatkan radiasi foton ini bergeser ke daerah gelombang mikro. Radiasi ini diperkirakan terpantau di setiap titik pantauan di alam semesta dan datang dari semua arah dengan intensitas radiasi yang (hampir) sama.

Pada tahun 1964, Arno Penzias dan Robert Wilson secara tidak sengaja menemukan radiasi latar balik kosmis ketika mereka sedang melaksanakan pemantau diagnostik menggunakan penerima gelombang mikro yang dimiliki oleh Laboratorium Bell.[28] Penemuan mereka memberikan konfirmasi yang substansial tentang prediksi radiasi latar bahwa radiasi ini bersifat isotropis dan konsisten dengan spektrum benda hitam pada 3 K. Penzias dan Wilson pengahabisan dianugerahi penghargaan Nobel atas penemuan mereka.

Spektrum latar balik gelombang mikro kosmis yang diukur oleh intrumen FIRAS pada satelit COBE adalah spektrum benda hitam berpresisi sangat tinggi yang pernah diukur di alam.[46] Titik-titik data beserta ambang batas kekeliruan pengukuran pada grafik di atas tertutup oleh kurva teoritis, menunjukkan kepresisian pengukuran yang sangat tinggi.

Pada tahun 1989, NASA meluncurkan satelit COBE (Cosmic Background Explorer - Penjelajah latar balik kosmis). Hasil penemuan awal satelit ini yang dirilis pada tahun 1990 konsisten dengan prediksi Ledakan Dahsyat.

COBE menemukan pula temperatur sisa alam semesta sebesar 2,726 K dan pada tahun 1992 sebagai awal mulanya mendeteksi fluktuasi (anisotropi) pada radiasi latar balik gelombang mikro dengan angkatan sebesar satu per 105.[29] John C. Mather dan George Smoot dianugerahi Nobel atas kepemimpinan mereka dalam proyek ini. Anisotropi latar balik gelombang mikro kosmis diinvestigasi semakin lanjut oleh sebanyak mulia eksperimen yang diterapkan di darat maupun menggunakan balon. Pada tahun 2000-2001, beberapa eksperimen, utamanya BOOMERanG, menemukan bahwa alam semesta nyaris secara spasial rata dengan mengukur ukuran sudut anisotropi. (Lihat wujud alam semesta.)

Pada awal tahun 2003, hasil penemuan pertama WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) dirilis, menghasilkan nilai terakurat beberapa parameter-parameter kosmologis. Wahana antariksa ini juga membantah beberapa model inflasi kosmis, namun sedang konsisten dengan teori inflasi secara umumnya.[30] WMAP juga mengonfirmasi bahwa selautan neutrino kosmis merembes di semuanya alam semesta. Ini adalah bukti yang jelas bahwa bintang-bintang pertama membutuhkan semakin dari setengah milyar tahun sebagai menciptakan kabut kosmis.

Kelimpahan unsur-unsur primordial

Menggunakan model Ledakan Dahsyat, kita mampu memperkirakan konsentrasi helium-4, helium-3, deuterium dan litium-7 yang hadir di seluruh alam semesta berbanding dengan banyak hidrogen biasa.[37] Kelimpahan kesemuaan unsur ini bergantung pada satu parameter, yakni rasio foton terhadap barion, yang nilainya mampu dihitung secara independen dari detail struktur fluktuasi latar balik gelombang mikro kosmis. Rasio yang diprediksikan (rasio massa) adalah sekitar 0,25 sebagai 4He/H, sekitar 10−3 sebagai 2H/H, sekitar 10−4 sebagai 3He/H dan sekitar 10−9 sebagai 7Li/H.[37]

Hasil prediksi ini berlandaskan dengan hasil pengukuran, sangat tidak sebagai kelimpahan yang diprediksikan dari nilai tunggal rasio barion terhadap foton. Kesesuaian ini cukup baik sebagai deuterium, namun terdapat diskrepansi yang kecil sebagai 4He dan 7Li. Dalam kasus helium dan litium, terdapat ketidakpastian sistematis yang cukup mulia. Walau demikian, konsistensi prediksi ini secara umumnya memberikan bukti yang kuat akan terjadinya Ledakan Dahsyat.[47]

Evolusi dan distribusi galaksi

Panorama langit yang menunjukkan distribusi galaksi di luar Bimasakti.

Pengamatan mendetail terhadap morfologi dan distribusi galaksi beserta kuasar memberikan bukti yang kuat akan terjadinya Ledakan Dahsyat. Perpaduan selang pengamatan dengan teori menunjukkan bahwa galaksi-galaksi beserta kuasar-kuasar pertama terbentuk sekitar satu milyar tahun setelah Ledakan Dahysyat. Sejak itu pula, beragam struktur astronomi lainnya yang semakin mulia seperti kelompok galaksi mulai terbentuk. Populasi bintang-bintang terus berevolusi dan menua, sehingga galaksi jauh (yang pemantaunnya menunjukkan kondisi galaksi tersebut pada masa awal alam semesta) tampak sangat berlainan dari galaksi tidak jauh. Selain itu, galaksi-galaksi yang baru saja terbentuk tampak sangat berlainan dengan galaksi-galaksi yang terbentuk sesaat setelah Ledakan Dahsyat. Pengamatan ini membantah model kondisi tetap. Pengamatan pada pembentukan bintang, distribusi kuasar dan gaklasi, berlandaskan dengan simulasi pembentukan alam semesta yang diakibatkan oleh Ledakan Dahysat.[48][49]

Bukti-bukti lainnya

Setelah melalui beberapa perdebatan, umur alam semesta yang diperkirakan dari pengembangan Hubble dan radiasi latar balik gelombang mikro kosmis telah menunjukkan kesesuaian yang sama (sedikit semakin tua) dengan usia bintang-bintang tertua alam semesta.

Prediksi bahwa temperatur radiasi latar balik gelombang mikro kosmis semakin tinggi pada masa lalunya telah didukung secara eksperimental dengan mengamati garis-garis emisi kabut gas yang sensitif terhadap temperatur pada pergeseran merah yang tinggi. Prediksi ini juga menyiratkan bahwa amplitudo dari efek Sunyaev–Zel'dovich dalam kelompok galaksi tidak tergantung secara langsung pada geseran merah.

Ciri, persoalan, dan masalah

Walaupun sekarang ini teori Ledakan Dahsyat memperoleh dukungan yang lapang dari para ilmuwan, dalam sejarahnya, beragam persaoalan dan masalah pada teori ini pernah memicu kontroversi ilmiah tentang model mana yang sangat baik dalam menjelaskan pengamatan kosmologis yang hadir. Banyak dari persoalan dan masalah teori Ledakan Dahsyat telah memperoleh solusinya, baik melalui modifikasi pada teori itu sendiri maupun melalui pengamatan semakin lanjut yang semakin baik.

Gagasan-gagasan inti Ledakan Dahsyat yang terdiri dari pengembangan alam semesta, kondisi awal alam semesta yang panas, pembentukan helium, dan pembentukan galaksi, diturunkan dari banyak pengamatan yang tak tergantung pada model kosmologis mana pun. Walau bagaimanapun, model cermat Ledakan Dahsyat memprediksikan beragam feomena fisika yang tak pernah terpantau di Bumi maupun terdapat pada Model Standar fisika partikel. Utamanya, materi gelap adalah topik investigasi ilmiah yang memperoleh perhatian yang lapang.[50] Persoalan lainnya seperti masalah halo taring dan masalah galaksi katai dari materi gelap dingin tidak sefatal penjelasan materi gelap karena penyelesaian atas masalah tersebut telah hadir dan hanya membutuhkan perbaikan semakin lanjut pada teori Ledakan Dahsyat. Energi gelap juga adalah topik investigasi yang menarik perhatian ilmuwan, namun tidaklah jelas apakah pendeteksian langsung energi gelap dimungkinkan atau tidak.[51]

Di sisi lain, inflasi kosmos dan bariogenesis sedang sangat spekulatif. Keduanya sangat penting dalam menjelaskan kondisi awal alam semesta, namun tidak mampu dialihkan dengan penjelasan alternatif lainnya tanpa mengubah teori Ledakan Dahsyat secara semuanya.[cat 3] Pencarian akan penjelasan yang tepat atas fenomena-fenomena tersebut menjawab pada masalah yang belum terpecahkan dalam fisika.

Masalah horizon

Masalah horizon mencuat diakibatkan oleh premis bahwa informasi tidak mampu memperagakan usaha melebihi kecepatan cahaya. Dengan usia alam semesta yang terbatas, akan terdapat horizon partikel yang memisahkan dua daerah dalam ruang alam semesta yang tidak memiliki hubungan kontak karena dampak.[52] Isotropi radiasi latar yang terpantau menimbulkan masalah, karena apabila alam semesta telah didominasi oleh radiasi ataupun materi sepanjang kalanya di mulai dari masa penghamburan terakhir, horizon partikel pada masa itu haruslah berkoresponden sekitar 2 derajat di langit, dan tidak akan terdapat mekanisme apapun yang mengakibatkan daerah lainnya yang dibatasi partikel horizon sebagai memiliki temperatur yang sama.

Penyelesaian atas inkonsistensi ini diterangkan oleh teori inflasi, yakni medan energi skalar yang isotropis dan homogen mendominasi alam semesta pada periode kala terawalnya (sebelum bariogenesis). Semasa inflasi, alam semesta merasakan pengembangan eksponensial dan horizon partikel mengembang semakin cepat daripada yang kita asumsikan sebelumnya, sehingga daerah yang sekarang ini berada berseberangan dengan alam semesta teramati akan melangkaui partikel horizon satu sama lainnya . Isotropi radiasi latar yang terpantau pengahabisan akan menunjukkan bahwa daerah yang semakin lapang ini pernah berada dalam hubungan kontak karena dampak sebelum terjadinya inflasi.

Prinsip ketidakpastian Heisenberg memprediksikan bahwa semasa fase inflasi, akan terdapat fluktuasi termal kuantum. Fluktuasi ini memerankan sebagai cikal bakal semuanya struktur alam semesta. Teori inflasi memprediksikan bahwa fluktuasi ini bersifat invariansi skala dan berdistribusi normal, sebagaimana yang dikonfirmasikan oleh pengukuran radiasi latar.

Masalah kerataan alam semesta

Geometri semuanya alam semesta ditentukan oleh parameter kosmologis omega, apakah omega semakin kecil, sama dengan, ataupun semakin mulia daripada satu.

Masalah kerataan alam semesta adalah masalah pengamatan yang diasosiasikan dengan metrik Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker.[52] Alam semesta bisa saja memiliki kelengkungan spasial yang positif, negatif, maupun nol tergantung pada rapatan energinya. Kelengkungan alam semesta negatif apabila rapatan energinya semakin kecil daripada rapatan kritisnya, positif apabila semakin mulia darinya, dan nol (rata) apabila sama mulia dengannya. Permasalahnnya adalah bahwa rapatan energi alam semesta terus meningkat dan menjauhi nilai rapatan kritis walaupun alam semesta tetap nyaris rata.[cat 4] Fakta bahwa alam semesta belum sampai Kematian Kalor maupun Remukan Mulia setelah milyaran tahun membutuhkan penjelasan yang memadai, karena beberapa menit setelah Ledakan Dahsyat, massa jenis alam semesta haruslah di bawah satu per 1014 dari nilai kritisnya sebagai tetap hadir sampai sekarang.[53]

Penyelesaian masalah ini diselesaikan oleh teori inflasi. Semasa inflasi, ruang kala mengembang sedemikiannya kelengkungannya dimuluskan. Sehingganya, diteorikan bahwa inflasi ini mendorong alam semesta sebagai tetap nyaris rata dengan rapatan alam semesta yang nyaris sama dengan nilai rapatan kritisnya.

Monopol magnetik

Persoalan monopol magnetik dicetuskan pada kesudahan tahun 1970-an. Teori manunggal besar memprediksikan kecacatan topologi ruang yang akan bermanifestasi menjadi magnetik monopol. Benda ini akan dihasilkan secara efisien pada awal alam semesta yang panas, menghasilkan kerapatan yang semakin tinggi daripada yang konsisten dengan pemantauan . Masalah ini diselesaikan pula oleh inflasi kosmos, yang menghilangkan semua titik-titik cacat dari alam semesta teramati sebagaimana dia mendorong geometri alam semesta menjadi rata.[52]

Resolusi alternatif terhadap masalah horizon, kerataan, dan monopol magnetik diberikan pula oleh hipotesis kelengkungan Weyl.[54][55]

Asimetri barion

Sampai sekarang sedang belum dimengerti mengapa alam semesti memiliki banyak materi yang semakin banyak daripada antimateri.[35] Umumnya diasumsikan bahwa ketika alam semesta sedang berusia muda dan sangat panas, dia berada dalam kondisi kesetimbangan dan mengandung sebanyak barion dan antibarion yang sama mulianya. Namun, hasil pengamatan menyiratkan bahwa alam semesta, termasuk pula yang berada di tempat terjauh, nyaris semuanya terdiri dari materi. Babak misterius yang dikenal sebagai "bariogenesis" menciptakan asimetri ini. Agar bariogenesis mampu terjadi, syarat-syarat kondisi Sakharov harus dipenuhi. Kondisi ini mempersyaratkan bahwa banyak barion tidak abadi, simetri-C dan simetri-CP dilanggar, serta alam semesta menyimpang dari kesetimbangan termodinamika.[56] Semua kondisi ini terjadi dalam Model Standar, namun efeknya tidaklah cukup kuat sebagai menjelaskan asimetri barion.

Usia kelompok globular

Pada pertengahan tahun 1990-an, pengamatan pada gugusan-gugusan globular menunjukkan hasil yang kelihatannya tidak konsisten dengan Ledakan Dahsyat. Simulasi komputer yang cocok dengan pemantauan pada populasi kelompok globular bintang menunjukkan bahwa usia gugusan-gugusan ini sekitar 15 milyar tahun. Hal ini berkontradiksi dengan usia alam semesta yang berusia 13,7 miltar tahun. Persoalan ini umumnya diselesaikan pada kesudahan tahun 1990-an dengan simulasi komputer yang baru yang melibatkan efek pelepasan massa yang diakibatkan oleh angin bintang. Simulasi baru ini menunjukkan usia kelompok globular yang semakin muda.[57] Walau demikian, sedang terdapat pertanyaan yang meragukan seberapa akurat usia kelompok ini diukur. Tetapi yang jelas hadir bahwa objek luar angkasa ini adalah salah satu yang tertua di alam semesta.

Materi gelap

Diagram yang menunjukkan komposisi beragam komponen alam semesta menurut model ΛCDM  – anggaran 95% komposisi alam semesta berwujud materi gelap dan energi gelap

Semasa tahun 1970-an dan 1980-an, beragam pengamatan menunjukkan bahwa keadaan ketidakcukupan materi terpantau dalam alam semesta yang mampu dipergunakan sebagai menjelaskan kekuatan gaya gravitasi antar dan intra galaksi. Hal ini pengahabisan memunculkan argumen bahwa 90% materi alam semesta berupa materi gelap yang tidak memancarkan cahaya maupun berinteraksi dengan materi barion. Selain itu, asumsi bahwa alam semesta terdiri dari materi normal akan menghasilkan prediksi yang inkonsisten dengan hasil pengmatan. Khususnya, alam semesta sekarang ini tampak semakin berbongkah-bongkah dan mengandung semakin sedikit deuterium. Hal ini tidak mampu diterangkan tanpa keberadaa materi gelap. Manakala pada awalnya materi gelap ini cukup kontroversial, keberadaannya telah terindikasikan dalam beragam pengamatan, meliputi anisotropi pada radiasi latar balik gelombang mikro, dispersi kecepatan kelompok galaksi, kajian pada pelensaan gravitasi, dan pengukuran sinar-X pada kelompok galaksi.[58]

Bukti keberadaan materi gelap kebanyakan berasal dari pengaruh gravitasi materi ini terhadap materi lain. Sampai masa ini, belum hadir partikel materi gelap yang telah terpantau di laboratorium.

Energi gelap

Pengukuran pada hubungan geseran merah dengan magnitudo semu dari supernova tipe Dia mengindikasikan bahwa pengembangan alam semesta telah berakselerasi sejak alam semesta berusia setengah kali semakin muda dari sekarang. Sebagai menjelaskan akselerasi ini, relativitas umum mempersyaratkan bahwa kebanyakan energi dalam alam semesta terdiri dari sebuah komponen yang bertekanan negatif, atau diistilahkan "energi gelap". Energi gelap diindikasikan oleh sederetan bukti.

Pengukuran pada latar balik gelombang mikro kosmis mengindikasikan bahwa alam semesta nyaris secara spasial rata, sehingganya menurut relativitas umum, alam semesta haruslah memiliki energi/massa yang nyaris sama dengan rapatan kritisnya. Namun, rapatan alam semesta yang dihitung dari penggugusan gravitasional menunjukkan bahwa dia hanya sekitar 30% dari rapatan kritisnya.[20] Oleh karena energi gelap tidak menggugus seperti energi lainnya, energi gelap mampu menjelaskan rapatan energi yang "hilang" itu.

Tekanan negatif adalah salah satu ciri/sifat dari energi vakum. Namun sifat persis energi gelap sedang misterius. Hasil ekperimen dari WMAP pada tahun 2008 yang menggabungkan data dari radiasi latar balik dan sumber data lainnya menunjukkan bahwa rapatan massa/energi alam semesta utamanya terdiri dari 73% energi gelap, 23% materi gelap, 4,6% materi biasa, dan kurang dari 1%-nya neutrino.[32]

Rapatan energi dalam materi menurun seiring dengan mengembangnya alam semesta, tetapi rapatan energi gelap tetap (hampir) konstan. Oleh karenanya, materi mendominasi semuanya energi total alam semesta pada masa lalunya. Persentase ini akan menurun pada masa depan seiring dengan semakin dominannya energi gelap.

Sebelum diindikasikannya energi gelap, para kosmologis umumnya mengajukan dua skenario masa depan alam semesta. Jika rapatan massa alam semesta semakin mulia daripada rapatan kritisnya, maka alam semesta akan sampai ukuran maksimum dan pengahabisan mulai runtuh. Alam semesta pengahabisan menjadi semakin padat dan semakin panas kembali, dan pada kesudahannya akan sampai Remukan Besar.[41]

Sebaliknya, apabila rapatan alam semesta sama atau semakin kecil daripada rapatan kritisnya, pengembangan alam semesta akan melambat namun tidak akan pernah bubar. Pembentukan bintang-bintang pengahabisan akan bubar karena semua gas antar bintang di setiap galaksi telah habis dikonsumsi; bintang-bintang yang hadir pengahabisan akan terus menjalani pembakaran nuklir menjadi katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam. Dengan sangat perlahan, tumbukan selang katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam akan mengakibatkan pembentukan lubang hitam yang semakin mulia. Temperatur rata-rata alam semesta akan secara asimtotis sampai nol mutlak (Pembekuan Besar).

Selain itu, apabila proton tidak stabil, maka materi-materi barion akan menghilang dan menyisakan hanya radiasi beserta lubang hitam. Pada kesudahannya pula, lubang-lubang hitam yang terbentuk akan menguap dengan memancarkan radiasi Hawking. Entropi alam semesta akan meningkat sampai dengan taraf tiada lagi wujud energi lain bisa didapatkan dari entropi tersebut. Kondisi ini dinamakan sebagai kematian kalor alam semesta.

Pengamatan modern menunjukkan bahwa pengembangan alam semesta terus berakselerasi, ini berfaedah bahwa semakin banyak bagian alam semesta teramati sekarang akan terus melewati horizon peristiwa kita dan tidak akan pernah berkontak dengan kita lagi. Dampak kesudahan dari pengembangan yang terus meningkat ini tidak dikenal.

Model ΛCDM alam semesta mengandung energi gelap dalam wujud konstanta kosmologi. Teori ini mensugestikan bahwa hanya sistem yang terikat secara gravitasional saja, misalnya galaksi, yang akan terus terikat bersama. Namun, galaksi-galaksi inipun akan sampai kematian kalor seiring dengan mengembang dan mendinginnya alam semesta.

Penjelasan alternatif lainnya yang dinamakan teori energi fantom mensugestikan bahwa pada kesudahannya gugusan-gugusan galaksi, bintang, planet, atom, inti atom, dan materi akan terkoyak oleh pengembangan yang terus meningkat, dan kondisi ini dinamakan sebagai Koyakan Besar.[59]

Fisika spekulatif melangkaui teori Ledakan Dahsyat

Pemikiran pengembangan alam semesta, di mana ruang (termasuk bagian tak teramati alam semesta) di wakili oleh potongan-potongan lingkaran seiring dengan berjalannya kala.

Manakala model Ledakan Dahsyat telah cukup mapan dalam bagian kosmologi, sangat mulia kemungkinannya model ini akan terus diperbaiki pada masa depan. Sampai sekarang, sangat sedikit sekali yang kita ketahui tentang masa-masa awal sejarah alam semesta. Teorema singularitas Penrose-Hawking mempersyaratkan keberadaan singularitas pada awal kemunculan kala. Namun, teori ini mengasumsikan bahwa teori relativitas umum berjalan, walaupun teori relativitas umum haruslah tidak berjalan sebelum alam semesta sampai temperatur Planck. Penerapan teori gravitasi kuantum yang tepat mungkin mampu menghindari keberadaan singularitas ini.[60]

Terdapat beberapa argumen beserta hipotesis tak teruji yang diajukan:

• Model kondisi Hartle-Hawking, yang mana semuanya ruang kala terbatas; Ledakan Dahsyat mewakili batas kala, namun tidak membutuhkan keberadaan singularitas.[61]
• Model kekisi Ledakang Dahsyat[62] menyalakan bahwa alam semesta pada masa Ledakan Dahsyat terdiri atas sebanyak kekisi fermion yang terbatas yang merambah domain fundamental, sehingganya dia memiliki simetri rotasional, translasional, dan tolok. Simetri ini adalah simetri terbesar yang dimungkinkan, sehingganya memiliki entropi terendah dari kondisi manapun.

• Model kosmologi membran[63] yang mengajukan bahwa inflasi terjadi diakibatkan oleh pergerakan membran-membran dalam teori dawai; model pra-Ledakan Dahsyat; model ekpirotik, yang mana Ledakan Dahsyat adalah dampak tumbukan membran-membran; dan model siklik yang sama dengan model ekpirotik tetapi tumbukan terjadi secara berkala. Dalam model siklik, Ledakan Dahsyat didahului oleh Remukan Mulia dan alam semesta terus menerus melalui siklus ini dari satu babak ke babak lainnya.[64][65][66]

Beberapa argumen memandang Ledakan Dahsyat sebagai suatu perihal berlakunya yang terjadi di alam semesta yang semakin mulia dan semakin tua dan bukanlah kebermulaan alam semesta.

Penafsiran keagamaan

Teori Ledakan Dahsyat adalah teori ilmiah, sehingganya dia tergantung pada kesesuaian teori ini dengan pengamatan yang hadir. Namun, sebagai suatu teori, dia mengalamatkan asal usul realitas dan alam semesta, yang pada kesudahannya memiliki implikasi teologis dan filosofis akan pemikiran penciptaan ex nihilo.[67][68][69][70][71] Pada tahun 1920-an dan 1930-an, nyaris semua kosmologis cenderung mendukung model kondisi tetap alam semesta dan beberapa kosmologis mengeluh bahwa keadaan awal kala dalam Ledakan Dahsyat memasukkan konsep-konsep keagamaan ke dalam ilmu fisika; keberatan ini terus disuarakan oleh para pendukung teori kondisi tetap.[72] Kecurigaan ini semakin menjadi-jadi oleh karena pengusul teori Ledakan Dahsyat, Monsignor Georges Lemaître, adalah seorang biarawan Katolik Roma.[73] Paus Pius XII pada pertemuan Pontificia Academia Scientiarum tanggal 22 November 1951 mendeklarasikan bahwa teori Ledakan Dahsyat berlandaskan dengan pemikiran penciptaan Katolik.[74]

Sejak diterimanya teori Ledakan Dahsyat sebagai paradigma kosmologi fisika yang dominan, terdapat beragam tanggapan yang berlainan dari kelompok-kelompok keagamaan yang berlainan akan implikasi teori ini terhadap doktrin penciptaan keagamaan mereka. Beberapa menerima bukti-bukti ilmiah teori Ledakan Dahsyat, lainnyanya berupaya merekonsiliasi teori ini dengan nasihat agama mereka, dan hadir pula yang menolak maupun mengabaikan bukti teori ini.[75]

Kekeliruan umum

Orang sering kali salah mengartikan dentuman mulia sebagai suatu ledakan yang menghamburkan materi ke ruang hampa. Padahal dentuman mulia bukanlah suatu ledakan, bukan penghamburan materi ke ruang kosong, melainkan suatu babak pengembangan alam semesta itu sendiri. Dentuman mulia adalah babak pengembangan ruang-waktu. Bahkan istilah 'ledakan besar' sendiri adalah istilah salah kaprah.

Catatan

1. ^ Dilaporkan secara lebih luas bahwa Hoyle bermaksud menggunakan istilah ini secara peyoratif. Namun, Hoyle pengahabisan membantah hal ini, mengatakan bahwa ini hanyalah sebagai menekankan perbedaan selang dua teori ini untuk para pendengar radio. Lihat Bab 9 The Alchemy of the Heavens oleh Ken Croswell, Anchor Books, 1995.
2. ^ Tiada konsensus seberapa lama fase the Big Bang hadir. Kebanyakan sangat tidak beberapa menit awal perihal berlakunya ledakan (sewaktu helium disintesis) dituturkan terjadi "sewaktu ledakan dahsyat.
3. ^ Jika inflasi mempunyai terjadi, bariogenesis juga pasti pernah terjadi, tetapi tidak sebaliknya.
4. ^ Energi gelap dipergunakan sebagai menjelaskan kerataan alam semesta; walau demikian, alam semesta tetap rata selama beberapa milyar tahun bahkan sebelum rapatan energi gelap cukup signifikan sebagai mempertahankan kerataan alam semesta.

Referensi

1. ^ Komatsu, E. (2009). "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Observations: Cosmological Interpretation". Astrophysical Journal Supplement 180: 330. Bibcode:2009ApJS..180..330K. doi:10.1088/0067-0049/180/2/330. 
2. ^ Menegoni, Eloisa et al. (2009), "New constraints on variations of the fine structure constant from CMB anisotropies", Physical Review D 80 (8), doi:10.1103/PhysRevD.80.087302 
3. ^ The Exploratorium (2000). "Origins: CERN: Ideas: The Big Bang". http://www.exploratorium.edu/origins/cern/ideas/bang.html. Diakses pada 2010-09-03.
4. ^ Jonathan Keohane (November 08, 1997). "Big Bang theory". NASA's Imagine the Universe: Ask an astrophysicist.. http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/971108a.html. Diakses pada 2010-09-03.
5. ^ Feuerbacher, B.; Scranton, R. (25 January 2006). "Evidence for the Big Bang". TalkOrigins. http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html#evidence. Diakses pada 2009-10-16.
6. ^ Wright, E.L. (9 May 2009). "What is the evidence for the Big Bang?". Frequently Asked Questions in Cosmology. UCLA, Division of Astronomy and Astrophysics. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmology_faq.html#BBevidence. Diakses pada 2009-10-16.
7. ^ a b c d Hubble, E. (1929). "A Relation Between Distance and Radial Velocity Among Extra-Galactic Nebulae". Proceedings of the National Academy of Sciences 15 (3): 168–73. doi:10.1073/pnas.15.3.168. PMC 522427. PMID 16577160. 
8. ^ Gibson, C.H. (21 January 2001). "The First Turbulent Mixing and Combustion". IUTAM Turbulent Mixing and Combustion. http://sdcc3.ucsd.edu/~ir118/GibsonAbstract.pdf.
9. id="cite_note-9">^ Gibson, C.H. (2001). "Turbulence And Mixing In The Early Universe". arΧiv:astro-ph/0110012 [astro-ph].
10. id="cite_note-10">^ Gibson, C.H. (2005). "The First Turbulent Combustion". arΧiv:astro-ph/0501416 [astro-ph].
11. ^ "'Big bang' astronomer dies". BBC News. 22 August 2001. http://news.bbc.co.uk/1/hi/uk/1503721.stm. Diakses pada 2008-12-07.
12. ^ Croswell, K. (1995). "Chapter 9". The Alchemy of the Heavens. Anchor Books. 
13. ^ Mitton, S. (2005). Fred Hoyle: A Life in Science. Aurum Press. hlm. 127. 
14. ^ Slipher, V.M. "The Radial Velocity of the Andromeda Nebula". Lowell Observatory Bulletin 1: 56–57. 
15. ^ Slipher, V.M. "Spectrographic Observations of Nebulae". Popular Astronomy 23: 21–24. 
16. ^ a b Friedman, A.A. (1922). "Über die Krümmung des Raumes". Zeitschrift für Physik 10: 377–386. doi:10.1007/BF01332580.  (Jerman)(Terjemahan Inggris di: Friedman, A. (1999). "On the Curvature of Space". General Relativity and Gravitation 31: 1991–2000. doi:10.1023/A:1026751225741. )
17. ^ a b Lemaître, G. (1927). "Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques". Annals of the Scientific Society of Brussels 47A: 41.  (Perancis)(Diartikan di: "A Homogeneous Universe of Constant Mass and Growing Radius Accounting for the Radial Velocity of Extragalactic Nebulae". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 91: 483–490. 1931. )
18. ^ Lemaître, G. (1931). "The Evolution of the Universe: Discussion". Nature 128: 699–701. doi:10.1038/128704a0. 
19. ^ Christianson, E. (1995). Edwin Hubble: Mariner of the Nebulae. New York (NY): Farrar, Straus and Giroux. ISBN 0374146608. 
20. id="cite_note-peebles-20">^ a b Peebles, P.J.E.; Ratra, Bharat (2003). "The Cosmological Constant and Dark Energy". Reviews of Modern Physics 75: 559–606. doi:10.1103/RevModPhys.75.559. arXiv:astro-ph/0207347. 
21. ^ Milne, E.A. (1935). Relativity, Gravitation and World Structure. Oxford (UK): Oxford University Press. LCCN 35-19093. 
22. id="cite_note-22">^ Tolman, R.C. (1934). Relativity, Thermodynamics, and Cosmology. Oxford (UK): Clarendon Press. LCCN 34-32023. Reissued (1987). New York (NY): Dover Publications ISBN 0-486-65383-8.
23. ^ Zwicky, F. (1929). "On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space". Proceedings of the National Academy of Sciences 15 (10): 773–779. doi:10.1073/pnas.15.10.773. PMC 522555. PMID 16577237.  Full articlePDF (672 KB).
24. ^ Hoyle, F. (1948). "A New Model for the Expanding Universe". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 108: 372. 
25. ^ Alpher, R.A.; Gamow, G. (1948). "The Origin of Chemical Elements". Physical Review 73: 803. doi:10.1103/PhysRev.73.803. 
26. ^ Alpher, R.A. (1948). "Evolution of the Universe". Nature 162: 774. doi:10.1045/march2004-featured.collection. 
27. ^ Singh, S. "Big Bang". http://www.simonsingh.net/Big_Bang.html. Diakses pada 2007-05-28.
28. ^ a b Penzias, A.A.; Wilson, R. W. (1965). "A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s". Astrophysical Journal 142: 419. doi:10.1086/148307. 
29. ^ a b Boggess, N.W., et al.; Mather, J. C.; Weiss, R.; Bennett, C. L.; Cheng, E. S.; Dwek, E.; Gulkis, S.; Hauser, M. G. et al. (1992). "The COBE Mission: Its Design and Performance Two Years after the launch". Astrophysical Journal 397: 420. doi:10.1086/171797. 
30. ^ a b Spergel, D.N., et al. (2006). Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Three Year Results: Implications for Cosmology. Retrieved 2007-05-27. 
31. ^ Hawking, S.W.; Ellis, G.F.R. (1973). The Large-Scale Structure of Space-Time. Cambridge (UK): Cambridge University Press. ISBN 0-521-20016-4. 
32. ^ a b c d Hinshaw, G., et al. (2008). "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results" (PDF). The Astrophysical Journal. 
33. ^ Guth, A.H. (1998). The Inflationary Universe: Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Vintage Books. ISBN 978-0099959502. 
34. ^ Schewe, P. (2005). "An Ocean of Quarks". Physics News Update (American Institute of Physics) 728 (1). Retrieved 2007-05-27. 
35. ^ a b Kolb and Turner (1988), chapter 6
36. ^ Kolb and Turner (1988), chapter 7
37. ^ a b c Kolb and Turner (1988), chapter 4
38. ^ Peacock (1999), chapter 9
39. ^ Ivanchik, A.V. (1999). "The Fine-Structure Constant: A New Observational Limit on Its Cosmological Variation and Some Theoretical Consequences". Astronomy and Astrophysics 343: 459. arXiv:astro-ph/9810166.Bibcode:1999A&A...343..439I. 
40. ^ d'Inverno, R. (1992). "Chapter 23". Introducing Einstein's Relativity. Oxford University Press. ISBN 0-19-859686-3. 
41. ^ a b Kolb and Turner (1988), chapter 3
42. ^ Gladders, M.D.; et al. (2007). "Cosmological Constraints from the Red-Sequence Cluster Survey". The Astrophysical Journal 655 (1): 128–134. arXiv:astro-ph/0603588.Bibcode:2007ApJ...655..128G. doi:10.1086/509909. 
43. ^ The Four Pillars of the Standard Cosmology
44. ^ Peacock (1999), chapter 3
45. ^ Srianand, R.; Petitjean, P.; Ledoux, C. "The microwave background temperature at the redshift of 2.33771". Nature 408 (6815): 931–935. arXiv:astro-ph/0012222.Bibcode:2000Natur.408..931S. Lay summary – European Southern Observatory (December 2000). 
46. ^ White, M. (1999). "Anisotropies in the CMB". Proceedings of the Los Angeles Meeting, DPF 99, UCLA. 
47. id="cite_note-49">^ Steigman, G. (2005). "Primordial Nucleosynthesis: Successes And Challenges". arΧiv:astro-ph/0511534 [astro-ph].
48. id="cite_note-50">^ Bertschinger, E. (2001). "Cosmological Perturbation Theory and Structure Formation". arΧiv:astro-ph/0101009 [astro-ph].
49. ^ Bertschinger, E. (1998). "Simulations of Structure Formation in the Universe". Annual Review of Astronomy and Astrophysics 36 (1): 599–654. Bibcode:1998ARA&A..36..599B. doi:10.1146/annurev.astro.36.1.599. 
50. ^ Direct Searches for Dark Matter, White paper, The National Academies.
51. ^ Whitepaper: For a Comprehensive Space-Based Dark Energy Mission, The National Academies.
52. ^ a b c Kolb and Turner (1988), chapter 8
53. ^ Dicke, R.H... "The big bang cosmology—enigmas and nostrums". Hawking, S.W. (ed); Israel, W. (ed) General Relativity: an Einstein centenary survey: 504–517, Cambridge University Press. 
54. ^ Penrose, R. (1979). "Singularities and Time-Asymmetry". Hawking, S.W. (ed); Israel, W. (ed) General Relativity: An Einstein Centenary Survey: 581–638, Cambridge University Press. 
55. ^ Penrose, R. (1989). "Difficulties with Inflationary Cosmology". Fergus, E.J. (ed) Proceedings of the 14th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics: 249–264, New York Academy of Sciences. DOI:10.1111/j.1749-6632.1989.tb50513.x. 
56. ^ Sakharov, A.D. (1967). "Violation of CP Invariance, C Asymmetry and Baryon Asymmetry of the Universe". Zhurnal Eksperimentalnoi i Teoreticheskoi Fiziki, Pisma 5: 32.  (Rusia)
    (Diartikan di Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters 5, 24 (1967).)
57. ^  
58. ^ Keel, B... "Dark Matter". http://www.astr.ua.edu/keel/galaxies/darkmatter.html. Diakses pada 2007-05-28.
59. ^ Caldwell, R.R; Kamionkowski, M.; Weinberg, N. N. (2003). "Phantom Energy and Cosmic Doomsday". Physical Review Letters 91 (7): 071301. arXiv:astro-ph/0302506.Bibcode:2003PhRvL..91g1301C. doi:10.1103/PhysRevLett.91.071301. PMID 12935004. 
60. ^ Hawking, S.W.; Ellis, G.F.R. (1973). The Large Scale Structure of Space-Time. Cambridge (UK): Cambridge University Press. ISBN 0-521-09906-4. 
61. ^ Hartle, J.H.; Hawking, S. (1983). "Wave Function of the Universe". Physical Review D 28 (12): 2960. Bibcode:1983PhRvD..28.2960H. doi:10.1103/PhysRevD.28.2960. 
62. ^ Bird, Paul (2011). "Determining the Big Bang State Vector". http://www.awesomeanimator.com/bigbangstatevector.pdf.
63. id="cite_note-67">^ Langlois, D. (2002). "Brane Cosmology: An Introduction". arΧiv:hep-th/0209261 [hep-th].
64. id="cite_note-68">^ Linde, A. (2002). "Inflationary Theory versus Ekpyrotic/Cyclic Scenario". arΧiv:hep-th/0205259 [hep-th].
65. ^ Than, K. (2006). "Recycled Universe: Theory Could Solve Cosmic Mystery". Space.com. Retrieved 2007-07-03. 
66. ^ Kennedy, B.K. (2007). "What Happened Before the Big Bang?". Diarsipkan dari yang asli on 2007-07-04. http://web.archive.org/web/20070704150957/ http://www.science.psu.edu/alert/Bojowald6-2007.htm. Diakses pada 2007-07-03.
67. ^ Russel, R.J. (2008). Cosmology: From Alpha to Omega. Fortress Press. ISBN 9780800662738. "Amazingly, some secularists attribute to t=0 a direct implication. The June 1978 issue of the New York Times contained an article by NASA's Robert Jastrow, an avowed agnostic, entitled "Found God?" Here Jastrow depicts the theologians to be "delighted" that astronomical evidence "leads to a biblical view of Genesis." Though claiming to be agnostic, he argued without reservation for the religious significance of t=0: It is beyond science and leads to some sort of creator." 
68. ^ Corey, M. (1993). God and the New Cosmology. Rowman & Littlefield. ISBN 9780847678020. "Indeed, creation ex nihilo is a fundamental tenet of orthodox Christian theology. Incredibly enough, modern theoretical physicists have also speculated that the universe may have been produced through a sudden quantum appearance "out of nothing." Physicist Paul Davies has claimed that the particular physicis involved in the Big Bang necessitates creation ex nihilo." 
69. ^ Lerner, E.J. (1992). The Big Bang Never Happened: A Startling Refutation of the Dominant Theory of the Origin of the Universe. Vintage Books. ISBN 9780679740490. "From theologians to physicists to novelists, it is widely believed that the Big Bang theory supports Christian concepts of a creator. In February of 1989, for example, the front-page article of the New York Times Book Review argued that scientists and novelists were returning to God, in large part through the influence of the Big Bang." 
70. ^ Manson, N.A. (1993). God and Design: The Teleological Argument and Modern Science. Routledge. ISBN 9780415263443. "The Big Bang theory strikes many people as having theological implications, as shown by those who do not welcome those implications." 
71. ^ Davis, J.J. (2002). The Frontiers of Science & Faith. InterVarsity Press. ISBN 9780830826643. "Genesis' concept of a singular, ex nihilo beginning of the universe essentially stands alone among the cosmolgies of the ancient world and exhibts, at this point, convergence with recent big bang cosmological models." 
72. ^ Kragh, H. (1996). Cosmology and Controversy. Princeton (NJ): Princeton University Press. ISBN 0-691-02623-8. 
73. ^ People and Discoveries: Big Bang Theory, www.pbs.org
74. ^ Ferris, T. (1988). Coming of age in the Milky Way. Morrow. hlm. 274, 438. ISBN 978-0-688-05889-0. , citing Berger, A. (1984). The Big bang and Georges Lemaître: proceedings of a symposium in honour of G. Lemaître fifty years after his initiation of big-bang cosmology, Louvainla-Neuve, Belgium, 10–13 October 1983. D. Reidel. hlm. 387. ISBN 978-90-277-1848-8. 
75. ^ Wright, E.L (24 May 2009). "Cosmology and Religion". Ned Wright's Cosmology Tutorial. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmo-religion.html. Diakses pada 2009-10-15.

Buku

• Kolb, Edward; Turner, Michael (1988). The Early Universe. Addison–Wesley. ISBN 0-201-11604-9. 
• Peacock, John (1999). Cosmological Physics. Cambridge University Press. ISBN 0521422701. 

Bacaan lanjut

• Barrow, J.D. (1994). The Origin of the Universe: To the Edge of Space and Time. New York: Phoenix. ISBN 0-465-05354-8. 
• Alpher, R.A.; Herman, R. (1988). "Reflections on early work on 'big bang' cosmology". Physics Today 8: 24–34. 
• Mather, J.C.; Boslough, J. (1996). The very first light: the true inside story of the scientific journey back to the dawn of the Universe. Basic Books. hlm. 300. ISBN 0-465-01575-1. 
• Singh, S. (2004). Big Bang: The origins of the universe. Fourth Estate. ISBN 0-00-716220-0. 
• Davies, P.C.W. (1992). The Mind of God: The scientific basis for a rational world. Simon & Schuster. ISBN 0-671-71069-9. 
• "Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology". American Institute of Physics. http://www.aip.org/history/cosmology/index.htm.
• Feuerbacher, B.; Scranton, R. (2006). "Evidence for the Big Bang". TalkOrigins. http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html.
• "Misconceptions about the Big Bang". Scientific American. March 2005. http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&articleID=0009F0CA-C523-1213-852383414B7F0147.
• "The First Few Microseconds". Scientific American. May 2006. http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&articleID=0009A312-037F-1448-837F83414B7F014D.
• Roos, M. (2008). "Expansion of the Universe – Standard Big Bang Model". arΧiv:0802.2005.

Pranala luar

Page 2

Menurut model ledakan dahsyat, lingkungan kehidupan semesta mengembang dari kondisi awal yang sangat padat dan panas dan terus mengembang sampai sekarang. Secara umum, pengembangan ruang semesta yang mengandung galaksi-galaksi dianalogikan seperti roti kismis yang mengembang. Gambar di atas merupakan gambaran pemikiran artis yang mengilustrasikan pengembangan salah satu ronde dari lingkungan kehidupan semesta rata.

Ledakan Dahsyat atau Dentuman Besar (bahasa Inggris: Big Bang) merupakan suatu peristiwa yang menyebabkan pembentukan lingkungan kehidupan semesta berlandaskan kajian kosmologi tentang wujud awal dan perkembangan lingkungan kehidupan semesta (dikenal juga dengan Teori Ledakan Dahsyat atau Model Ledakan Dahysat). Berlandaskan pemodelan ledakan ini, lingkungan kehidupan semesta, awal mulanya dalam kondisi sangat panas dan padat, mengembang secara terus menerus sampai hari ini. Berlandaskan pengukuran terbaik tahun 2009, kondisi awal lingkungan kehidupan semesta berasal sekitar 13,7 miliar tahun lalu,[1][2] yang pengahabisan selalu diproduksi menjadi referensi sebagai waktu terjadinya Big Bang tersebut.[3][4] Teori ini telah memberikan penjelasan sangat komprehensif dan akurat yang didukung oleh perkara ilmiah beserta pengamatan.[5][6]

Yaitu Georges Lemaître, seorang biarawan Katolik Roma Belgia, yang mengajukan teori ledakan dahsyat tentang asal usul lingkungan kehidupan semesta, walaupun dia menyebutnya sebagai "hipotesis atom purba". Kerangka model teori ini bergantung pada relativitas umum Albert Einstein dan beberapa asumsi-asumsi sederhana, seperti homogenitas dan isotropi ruang. Persamaan yang mendeksripsikan teori ledakan dahsyat dirumuskan oleh Alexander Friedmann. Setelah Edwin Hubble pada tahun 1929 menemukan bahwa jarak bumi dengan galaksi yang sangat jauh umumnya berbanding lurus dengan geseran merahnya, sebagaimana yang disugesti oleh Lemaître pada tahun 1927, pengamatan ini diasumsikan mengindikasikan bahwa semua galaksi dan gugus bintang yang sangat jauh mempunyai kecepatan tampak yang secara langsung menjauhi titik pandang kita: semakin jauh, semakin cepat kecepatan rupa-rupanya.[7]

Bila jarak antar gugus-gugus galaksi terus meningkat seperti yang terpantau sekarang, semuanya haruslah pernah berdekatan pada masa lalu. Gagasan ini secara rinci mengarahkan pada suatu kondisi massa jenis dan suhu yang sebelumnya sangat ekstrem.[8][9][10] Beragam pemercepat partikel raksasa telah didirikan sebagai mencoba dan menguji kondisi tersebut, yang menjadikan teori tersebut mampu konfirmasi dengan signifikan, walaupun pemercepat-pemercepat ini mempunyai kemampuan yang terbatas sebagai menyelidiki fisika partikel. Tanpa mempunyainya bukti apapun yang mengadakan komunikasi dengan pengembangan awal yang cepat, teori ledakan dahsyat tidak dan tidak mampu memberikan beberapa penjelasan tentang kondisi awal lingkungan kehidupan semesta, melainkan mendeskripsikan dan menjelaskan perubahan umum lingkungan kehidupan semesta sejak pengembangan awal tersebut. Kelimpahan unsur-unsur ringan yang terpantau di semua kosmos berlandaskan dengan prediksi kalkulasi pembentukan unsur-unsur ringan melewati ronde nuklir di dalam kondisi lingkungan kehidupan semesta yang mengembang dan mendingin pada awal beberapa menit kemunculan lingkungan kehidupan semesta sebagaimana yang diuraikan secara terperinci dan logis oleh nukleosintesis ledakan dahsyat.

Fred Hoyle menyalakan istilah Big Bang pada suatu siaran radio tahun 1949. Dilaporkan secara luas bahwa, Hoyle yang mendukung model kosmologis alternatif "keadaan tetap" bermaksud memakai istilah ini secara peyoratif, namun Hoyle secara eksplisit membantah hal ini dan menyebut bahwa istilah ini hanyalah dipakai sebagai menekankan perbedaan selang dua model kosmologis ini.[11][12][13] Hoyle pengahabisan memberikan sumbangsih yang besar dalam usaha para fisikawan sebagai memahami nukleosintesis bintang yang merupakan lintasan pembentukan unsur-unsur berat dari unsur-unsur ringan secara reaksi nuklir. Setelah penemuan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada tahun 1964, kebanyakan ilmuwan mulai menerima bahwa beberapa skenario teori ledakan dahsyat haruslah pernah terjadi.

Sejarah dan perkembangan teori

Teori ledakan dahsyat dikembangkan berlandaskan pengamatan pada stuktur lingkungan kehidupan semesta beserta pertimbangan teoritisnya. Pada tahun 1912, Vesto Slipher yaitu orang yang pertama mengukur efek Doppler pada "nebula spiral" (nebula spiral merupakan istilah lama sebagai galaksi spiral), dan pengahabisan dikenal bahwa nyaris semua nebula-nebula itu menjauhi bumi. Dia tidak berpikir lebih jauh lagi tentang implikasi fakta ini, dan sebenarnya pada ketika itu, terdapat kontroversi apakah nebula-nebula ini yaitu "pulau semesta" yang mempunyai di luar galaksi Bima Sakti.[14][15]

Sepuluh tahun pengahabisan, Alexander Friedmann, seorang kosmologis dan matematikawan Rusia, menurunkan persamaan Friedmann dari persamaan relativitas umum Albert Einstein. Persamaan ini menunjukkan bahwa lingkungan kehidupan semesta mungkin mengembang dan berlawanan dengan model lingkungan kehidupan semesta yang statis seperti yang diadvokasikan oleh Einstein pada ketika itu.[16]

Pada tahun 1924, pengukuran Edwin Hubble hendak jarak nebula spiral terdekat menunjukkan bahwa dia sebenarnya merupakan galaksi lain. Georges Lemaître pengahabisan secara independen menurunkan persamaan Friedmann pada tahun 1927 dan mengajukan bahwa resesi nebula yang disiratkan oleh persamaan tersebut diakibatkan oleh lingkungan kehidupan semesta yang mengembang.[17]

Pada tahun 1931 Lemaître lebih jauh lagi mengajukan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta seiring dengan berlanjutnya waktu memerlukan syarat bahwa lingkungan kehidupan semesta mengerut seiring berbaliknya waktu sampai pada suatu titik di mana semua massa lingkungan kehidupan semesta berpusat pada satu titik, yaitu "atom purba" di mana waktu dan ruang berasal.[18]

Mulai dari tahun 1924, Hubble mengembangkan sederet indikator jarak yang merupakan cikal bakal tangga jarak kosmis memakai teleskop Hooker 100-inci (2,500 mm) di Observatorium Mount Wilson. Hal ini memungkinkannya memperkirakan jarak selang galaksi-galaksi yang pergeseran merahnya telah diukur, kebanyakan oleh Slipher. Pada tahun 1929, Hubble menemukan korealsi selang jarak dan kecepatan resesi, yang sekarang dikenal sebagai hukum Hubble.[7][19] Lemaître telah menunjukan bahwa ini yang diharapkan, mengingat prinsip kosmologi.[20]

Gambaran artis tentang satelit WMAP yang mengumpulkan beragam data sebagai membantu para ilmuwan memahami ledakan dahsyat

Semasa tahun 1930-an, gagasan-gagasan lain diajukan sebagai kosmologi non-standar sebagai menjelaskan pengamatan Hubble, termasuk pula model Milne,[21] lingkungan kehidupan semesta berayun (awalnya diajukan oleh Friedmann, namun diadvokasikan oleh Albert Einstein dan Richard Tolman)[22] dan hipotesis cahaya lelah (tired light) Fritz Zwicky.[23]

Setelah Perang Dunia II, terdapat dua model kosmologis yang memungkinkan. Satunya yaitu model kondisi tetap Fred Hoyle, yang mengajukan bahwa materi-materi baru tercipta ketika lingkungan kehidupan semesta tampak mengembang. Dalam model ini, lingkungan kehidupan semesta hampirlah sama di titik waktu manapun.[24]

Model lainnya yaitu teori ledakan dahsyat Lemaître, yang diadvokasikan dan dikembangkan oleh George Gamow, yang pengahabisan memperkenalkan nukleosintesis ledakan dahsyat (Big Bang Nucleosynthesis, BBN)[25] dan yang kaitkan oleh, Ralph Alpher dan Robert Herman, sebagai radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis (cosmic microwave background radiation, CMB).[26] Ironisnya, justru yaitu Hoyle yang menyalakan istilah big bang sebagai merujuk pada teori Lemaître dalam suatu siaran radio BBC pada bulan Maret 1949.[27][cat 1]

Sebagai sementara, dukungan para ilmuwan terbagi kepada dua teori ini. Pada yang akhir sekalinya, bukti-bukti pengamatan memfavoritkan teori ledakan dahsyat. Penemuan dan konfirmasi radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada tahun 1964[28] mengukuhkan ledakan dahsyat sebagai teori yang terbaik dalam menjelaskan asal usul dan evolusi kosmos. Kebanyakan karya kosmologi abad sekarang berkutat pada pemahaman bagaimana galaksi terbentuk dalam konteks ledakan dahsyat, pemahaman tentang kondisi lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya, dan merekonsiliasi pengamatan kosmis dengan teori dasar.

Beragam kemajuan besar dalam kosmologi ledakan dahsyat telah diproduksi sejak yang akhir sekali tahun 1990-an, utamanya diakibatkan oleh kemajuan besar dalam teknologi teleskop dan analisis data yang berasal dari satelit-satelit seperti COBE,[29] Teleskop luar angkasa Hubble dan WMAP.[30]

Tinjauan

Garis waktu ledakan dahsyat

Ekstrapolasi pengembangan lingkungan kehidupan semesta seiring mundurnya waktu memakai relativitas umum menghasilkan kondisi masa jenis dan suhu lingkungan kehidupan semesta yang tak terhingga pada suatu waktu pada masa lalu.[31] Singularitas ini mensinyalkan runtuhnya keberlakuan relativitas umum pada kondisi tersebut. Sedekat mana kita mampu berekstrapolasi menuju singularitas diperdebatkan, namun tidaklah lebih awal daripada masa Planck. Fase awal yang panas dan padat itu sendiri dirujuk sebagai "the Big Bang",[cat 2] dan diasumsikan sebagai "kelahiran" lingkungan kehidupan semesta kita.

Didasarkan pada pengukuran pengembangan memakai Supernova Tipe Ia, pengukuran fluktuasi temperatur pada latar gelombang mikro kosmis, dan pengukuran fungsi korelasi galaksi, lingkungan kehidupan semesta mempunyai usia 13,73 ± 0.12 miliar tahun.[32] Kesesuaian hasil ketiga pengukuran independen ini dengan kuat mendukung model ΛCDM yang mendeskripsikan secara mendetail kandungan lingkungan kehidupan semesta.

Fase terawal ledakan dahsyat penuh dengan spekulasi. Model yang sangat umumnya dipakai menyebut bahwa lingkungan kehidupan semesta terisi secara homogen dan isotropis dengan rapatan energi yang sangat tinggi, tekanan dan temperatur yang sangat besar, dan dengan cepat mengembang dan mendingin. Anggaran 10−37 detik setelah pengembangan, transisi fase menyebabkan inflasi kosmis, yang sewaktu itu lingkungan kehidupan semesta mengembang secara eksponensial.[33] Setelah inflasi bubar, lingkungan kehidupan semesta terdiri dari plasma kuark-gluon beserta partikel-partikel elementer lainnya.[34]

Temperatur pada ketika itu sangat tinggi sehingganya kecepatan gerak partikel sampai kecepatan relativitas, dan produksi pasangan segala jenis partikel terus menerus diproduksi dan dihancurkan. Sampai dengan suatu waktu, reaksi yang tak dikenal yang disebut bariogenesis melanggar kekekalan banyak barion dan menyebabkan banyak kuark dan lepton lebih banyak daripada antikuark dan antilepton sebesar satu per 30 juta. Ini menyebabkan dominasi materi melebihi antimateri pada lingkungan kehidupan semesta.[35]

Ukuran lingkungan kehidupan semesta terus membesar dan temperatur lingkungan kehidupan semesta terus menurun, sehingga energi tiap-tiap partikel terus menurun. Transisi fase perusakan simetri membuat gaya-gaya dasar fisika dan parameter-parameter partikel elementer mempunyai dalam kondisi yang sama seperti sekarang.[36] Setelah anggaran 10−11 detik, gambaran ledakan dahsyat diproduksi melebihi jelas oleh karena energi partikel telah menurun sampai energi yang bisa dicapai oleh eksperimen fisika partikel.

Pada sekitar 10−6 detik, kuark dan gluon bergabung membentuk barion seperti proton dan neutron. Kuark yang sedikit lebih banyak daripada antikuark membuat barion sedikit lebih banyak daripada antibarion. Temperatur pada ketika ini tidak lagi cukup tinggi sebagai menghasilkan pasangan proton-antiproton, sehingga yang berikutnya terjadi yaitu pemusnahan massal, menyisakan hanya satu dari 1010 proton dan neutron terdahulu. Setelah pemusnahan ini, proton, neutron, dan elektron yang tersisa tidak lagi memainkan usaha secara relativistik dan rapatan energi lingkungan kehidupan semesta didominasi oleh foton (dengan beberapa kecil berasal dari neutrino).

Beberapa menit semasa pengembangan, ketika temperatur sekitar satu miliar kelvin dan rapatan lingkungan kehidupan semesta sama dengan rapatan udara, neutron bergabung dengan proton dan membentuk inti atom deuterium dan helium dalam suatu ronde yang dikenal sebagai nukleosintesis ledakan dahsyat.[37] Kebanyakan proton sedang tidak terikat sebagai inti hidrogen. Seiring dengan mendinginnya lingkungan kehidupan semesta, rapatan energi massa rihat materi secara gravitasional mendominasi. Setelah 379.000 tahun, elektron dan inti atom bergabung diproduksi menjadi atom (kebanyakan berupa hidrogen) dan radiasi materi mulai bubar. Sisa-sisa radiasi ini yang terus memainkan usaha melewati ruang semesta dikenal sebagai radiasi latar gelombang mikro kosmis.[38]

Ajang Ultra Dalam Hubble memperlihatkan galaksi-galaksi dari abad dahulu ketika lingkungan kehidupan semesta sedang muda, lebih padat, dan lebih hangat menurut teori ledakan dahsyat.

Selama periode yang sangat panjang, daerah-daerah lingkungan kehidupan semesta yang sedikit lebih rapat mulai menarik materi-materi sekitarnya secara gravitasional, membentuk awan gas, bintang, galaksi, dan objek-objek astronomi lainnya yang terpantau sekarang. Detail ronde ini bergantung pada banyaknya dan jenis materi lingkungan kehidupan semesta. Terdapat tiga jenis materi yang memungkinkan, yakni materi gelap dingin, materi gelap panas, dan materi barionik. Pengukuran terbaik yang didapatkan dari WMAP menunjukkan bahwa wujud materi yang dominan dalam lingkungan kehidupan semesta ini yaitu materi gelap dingin. Dua jenis materi lainnya hanya menduduki kurang dari 18% materi lingkungan kehidupan semesta.[32]

Bukti-bukti independen yang berasal dari supernova tipe Dia dan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis menyiratkan bahwa lingkungan kehidupan semesta sekarang didominasi oleh sejenis wujud energi misterius yang disebut sebagai energi gelap, yang rupa-rupanya menembus semua ruang. Pengamatan ini mensugestikan bahwa 72% total rapatan energi lingkungan kehidupan semesta sekarang mempunyai wujud energi gelap. Ketika lingkungan kehidupan semesta sedang sangat muda, probabilitas besar dia telah disusupi oleh energi gelap, namun dalam ruang yang sempit dan saling berdekatan. Pada ketika itu, gravitasi mendominasi dan secara perlahan memperlambat pengembangan lingkungan kehidupan semesta. Namun, pada yang akhir sekalinya, setelah beberapa miliar tahun pengembangan, energi gelap yang semakin berlimpah menyebabkan pengembangan lingkungan kehidupan semesta mulai secara perlahan semakin cepat.

Segala evolusi kosmis yang terjadi setelah periode inflasioner ini mampu secara ketat dideskripsikan dan dimodelkan oleh model ΛCDM, yang memakai kerangka mekanika kuantum dan relativitas umum Einstein yang independen. Sebagaimana yang telah diceritakan, tiada model yang mampu menjelaskan peristiwa sebelum 10−15 detik setelah peristiwa ledakan dahsyat. Teori kuantum gravitasi diperlukan sebagai mengatasi batas ini.

Asumsi-asumsi dasar

Teori ledakan dahsyat bergantung kepada dua asumsi utama: universalitas hukum fisika dan prinsip kosmologi. Prinsip kosmologi menyalakan bahwa dalam skala yang besar lingkungan kehidupan semesta bersifat homogen dan isotropis.

Kedua asumsi dasar ini awal mulanya diasumsikan sebagai postulat, namun beberapa usaha telah diterapkan sebagai menguji keduanya. Sebagai misalnya, asumsi bahwa hukum fisika berjalan secara universal diuji melewati pengamatan ilmiah yang menunjukkan bahwa kelainan terbesar yang mungkin terjadi pada tetapan struktur halus sepanjang usia lingkungan kehidupan semesta mempunyai dalam batas 10−5.[39]

Apabila lingkungan kehidupan semesta tampak isotropis sebagaimana yang terpantau dari bumi, prinsip komologis mampu diturunkan dari prinsip Kopernikus yang lebih sederhana. Prinsip ini menyalakan bahwa bumi, maupun titik pengamatan manapun, bukanlah posisi pusat yang khusus ataupun penting. Sampai dengan sekarang, prinsip kosmologis telah sukses dikonfirmasikan melewati pengamatan pada radiasi latar gelombang mikro kosmis.

Metrik FLRW

Relativitas umum mendeskripsikan ruang-waktu memakai metrik yang menjelaskan jarak kedua titik yang terpisah satu sama lainnya. Titik ini, yang mampu berupa galaksi, bintang, ataupun objek lainnya, ditunjukkan memakai peta koordinat yang mempunyai di semuanya ruang waktu. Prinsip kosmologis menyiratkan bahwa metrik ini haruslah homogen dan isotropis dalam skala yang besar. Satu-satunya metrik yang memenuhi persyaratan ini yaitu metrik Riedmann–Lemaître–Robertson–Walker (metrik FLRW). Metrik ini mengandung faktor skala yang menentukan seberapa besar lingkungan kehidupan semesta berganti seiring dengan berlanjutnya waktu. Hal ini memungkinkan kita sebagai membuat sistem koordinat yang mampu dipilih dengan praktis, yaitu koordinat segerak (comoving coordinate).

Dalam sistem koordinat ini, kisi koordinat berekspansi bersamaan dengan lingkungan kehidupan semesta yang mengembang, sehingga objek yang memainkan usaha karena pengembangan lingkungan kehidupan semesta hendak mempunyai pada titik yang sama dalam sistem koordinat ini. Walaupun jarak koordinat (jarak segerak) kedua titik tetap konstan, jarak fisik selang dua titik hendak meningkat berlandaskan dengan faktor skala lingkungan kehidupan semesta.[40]

Ledakan Dahsyat bukanlah peristiwa penghamburan materi ke semua ruang semesta yang kosong. Melainkan ruang tersebut berekspansi seiring dengan waktu dan meningkatkan jarak fisik selang dua titik yang bersegerak. Karena metrik FLRW mengasumsikan distribusi massa dan energi yang merata, metrik ini hanya berjalan pada skala yang besar.

Horizon

Salah satu ciri penting pada ruang waktu Ledakan Dahsyat yaitu keberadaan horizon. Oleh karena lingkungan kehidupan semesta mempunyai usia yang terbatas, dan cahaya memainkan usaha dengan kecepatan yang terbatas pula, karenanya hendak terdapat beragam peristiwa pada masa lalu yang cahayanya belum sampai kita. Hal ini hendak membatasi kita dalam mengamati objek terjauh lingkungan kehidupan semesta (horizon masa lalu). Sebaliknya, karena ruang itu sendiri berekspansi dan objek yang semakin jauh hendak menjauh semakin cepat, cahaya yang dipancarkan oleh kita tidak hendak pernah sampai objek jauh tersebut. Batas ini disebut sebagai horizon masa depan, yang membatasi kejadian-kejadian pada masa depan yang kita mampu pengaruhi.

Keberadaan dua horizon ini bergantung pada penjelasan detail model FLRW tentang lingkungan kehidupan semesta kita. Pemahaman kita tentang lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya menyiratkan terdapatnya horizon masa lalu, walaupun pandangan kita juga hendak dibatasi oleh buramnya lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya. Oleh karenanya, kita tidak mampu memandang masa lalu lebih jauh daripada yang kita mampu pandang sekarang, walaupun horizon masa lalu hendak menyusut dalam ruang. Bila pengembangan hendak semesta terus berakselerasi, karenanya hendak terdapat pula horizon masa depan... [41]

Bukti pengamatan

Terdapat beberapa bukti pengamatan langsung yang mendukung model Ledakan Dahsyat, yaitu pengembangan Hubble terpantau pada geseran merah galaksi, pengukuran mendetail pada latar belakangan gelombang mikro kosmis, kelimpahan unsur-unsur ringan, dan distribusi skala besar beserta evolusi galaksi[42] yang diprediksikan terjadi karena pertumbuhan gravitasional struktur dalam teori standar. Keempat bukti ini kadang-kadang disebut "empat pilar teori Ledakan Dahsyat".[43]

Hukum Hubble dan pengembangan ruang

Pengamatan pada galaksi dan kuasar yang jauh menunjukkan bahwa objek-objek ini merasakan pergeseran merah, yakni bahwa pancaran cahaya objek ini telah bergeser menuju panjang gelombang yang lebih panjang. Pergeseran ini mampu diamankan dengan mengambil spektrum frekuensi suatu objek dan mencocokkannya dengan pola spektroskopi garis emisi ataupun garis absorpsi atom suatu unsur kimia yang berinteraksi dengan cahaya. Pergeseran ini secara merata isotropis, dan terdistribusikan merata di kesemuaan objek terpantau di semua arah pantauan. Bila geseran merah ini diinterpretasikan sebagai geseran Doppler, kecepatan mundur suatu objek mampu dikalkulasi. Sebagai beberapa galaksi, dimungkinkan pula anggaran jarak memakai tangga jarak kosmis. Ketika kecepatan mundur dipetakan terhadap jaraknya, hubungan linear yang dikenal sebagai hukum Hubble hendak terpantau:[7]

dengan

• v yaitu kecepatan mundur suatu galaksi ataupun objek lainnya,
• D yaitu jarak segerak terhadap objek tersebut, dan
• H0 yaitu konstanta Hubble, yang nilai pengukurannya yaitu 70,4 +1,3−1,4 kilometer/s/Mpc.[32]

Hukum Hubble mempunyai dua penjelasan, yaitu kita mempunyai pada pusat pengembangan galaksi (yang tidak mungkin berlandaskan dengan prinsip Kopernikus), atapun lingkungan kehidupan semesta mengembang secara merata ke mana-mana. Pengembangan lingkungan kehidupan semesta ini diprediksikan dari relativitas umum oleh Alexander Friedmann pada tahun 1922[16] dan Georges Lemaître pada tahun 1927,[17] sebelum Hubble menerapkan analisi beserta pengamatannya pada tahun 1929.

Teori ini mempersyaratkan bahwa hubungan v = HD berjalan sepanjang masa, dengan D yaitu jarak segerak, v yaitu kecepatan mundur, dan v, H, D bervariasi seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta (oleh karenanya kita menulis H0 sebagai menandakannya sebagai "konstanta" Hubble sekarang). Sebagai jarak yang lebih kecil daripada lingkungan kehidupan semesta teramati, geseran merah Hubble mampu diasumsikan sebagai geseran Doppler yang berlandaskan dengan kecepatan mundur v. Namun, geseran merah ini bukan geseran Doppler sejatinya, namun merupakan dampak dari pengembangan lingkungan kehidupan semesta selang waktu cahaya tersebut dipancarkan dengan waktu cahaya tersebut dideteksi.[44]

Bahwa lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan metrik ditunjukkan oleh bukti pengamatan langsung prisip kosmologis dan prinsip Kopernikus. Pergeseran merah yang terpantau pada objek-objek yang jauh sangat isotropis dan homogen.[7] Hal ini mendukung prinsip kosmologis bahwa lingkungan kehidupan semesta tampaklah sama di semuanya arah pantauan. Apabila pergeseran merah yang terpantau merupakan dampak dari suatu ledakan di titik pusat yang jauh dari kita, karenanya pergeseran merahnya tidak hendak sama di setiap arah pantauan.

Pengukuran pada efek-efek radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis terhadap dinamika sistem astrofisika yang jauh pada tahun 2000 membuktikan kebenaran prinsip Kopernikus, yakni bahwa Bumi bukanlah posisi pusat lingkungan kehidupan semesta.[45] Radiasi yang berasal dari Ledakan Dahsyat ditunjukkan cukup hangat pada masa-masa awal mulanya di semua lingkungan kehidupan semesta. Pendinginan yang merata pada latar belakangan gelombang mikro kosmis selama milyaran tahun hanya mampu diterangkan apabila lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan metrik dan kita tidak mempunyai tidak jauh dengan pusat suatu ledakan.

Radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis

Citra WMAP yang menunjukkan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis

Semasa beberapa hari pertama lingkungan kehidupan semesta, lingkungan kehidupan semesta mempunyai dalam kondisi kesetimbangan termal, dengan foton secara berkesinambungan dipancarkan dan pengahabisan diserap. Hal ini pengahabisan menghasilkan radiasi spektrum benda hitam.

Seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta, temperatur lingkungan kehidupan semesta menurun sehingganya foton tidak lagi mampu diproduksi maupun dihancurkan. Temperatur ini sedang cukup tinggi untuk elektron dan inti sebagai terus berpisah tanpa terikat satu sama lainnya. Walau demikian, foton terus "dipantulkan" dari elektron-elektron lepas sama sekali ini melewati suatu ronde yang disebut hamburan Thompson. Oleh karena hamburan yang terjadi bertali-tali, lingkungan kehidupan semesta pada masa-masa awal mulanya hendak tampak buram oleh cahaya.

Ketika temperatur jatuh sampai beberapa ribu Kelvin, elektron dan inti atom mulai bergabung membentuk atom. Ronde ini disebut sebagai rekombinasi. Karena foton jarang dihamburkan dari atom netral, radiasi hendak bubar dipancarkan dari materi ketika nyaris semua elektron telah berekombinasi. Ronde ini terjadi 379.000 tahun setelah Ledakan Dahysat, dikenal sebagai abad penghamburan terakhir. Foton-foton terakhir inilah yang kita pantau pada radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada masa sekarang.

Pola-pola fluktuasi radiasi latar ini merupakan gambaran langsung lingkungan kehidupan semesta pada masa-masa awal mulanya. Energi foton yang berasal pada abad penghamburan terakhir hendak merasakan pergeseran merah seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta. Spektrum yang dipancarkan oleh foton ini hendak sama dengan spektrum radiasi benda hitam, namun dengan temperatur yang menurun. Hal ini mengakibatkan radiasi foton ini bergeser ke kawasan gelombang mikro. Radiasi ini dianggarkan terpantau di setiap titik pantauan di lingkungan kehidupan semesta dan datang dari semua arah dengan intensitas radiasi yang (hampir) sama.

Pada tahun 1964, Arno Penzias dan Robert Wilson secara tidak sengaja menemukan radiasi latar belakangan kosmis ketika mereka sedang menerapkan pemantau diagnostik memakai penerima gelombang mikro yang dimiliki oleh Laboratorium Bell.[28] Penemuan mereka memberikan konfirmasi yang substansial tentang prediksi radiasi latar bahwa radiasi ini bersifat isotropis dan konsisten dengan spektrum benda hitam pada 3 K. Penzias dan Wilson pengahabisan dianugerahi penghargaan Nobel atas penemuan mereka.

Spektrum latar belakangan gelombang mikro kosmis yang diukur oleh intrumen FIRAS pada satelit COBE merupakan spektrum benda hitam berpresisi sangat tinggi yang pernah diukur di lingkungan kehidupan.[46] Titik-titik data beserta ambang batas kekeliruan pengukuran pada grafik di atas tertutup oleh kurva teoritis, menunjukkan kepresisian pengukuran yang sangat tinggi.

Pada tahun 1989, NASA meluncurkan satelit COBE (Cosmic Background Explorer - Penjelajah latar belakangan kosmis). Hasil penemuan awal satelit ini yang dirilis pada tahun 1990 konsisten dengan prediksi Ledakan Dahsyat.

COBE menemukan pula temperatur sisa lingkungan kehidupan semesta sebesar 2,726 K dan pada tahun 1992 sebagai awal mulanya mendeteksi fluktuasi (anisotropi) pada radiasi latar belakangan gelombang mikro dengan angkatan sebesar satu per 105.[29] John C. Mather dan George Smoot dianugerahi Nobel atas kepemimpinan mereka dalam proyek ini. Anisotropi latar belakangan gelombang mikro kosmis diinvestigasi lebih lanjut oleh sebanyak besar eksperimen yang diterapkan di darat maupun memakai balon. Pada tahun 2000-2001, beberapa eksperimen, utamanya BOOMERanG, menemukan bahwa lingkungan kehidupan semesta nyaris secara spasial rata dengan mengukur ukuran sudut anisotropi. (Lihat wujud lingkungan kehidupan semesta.)

Pada awal tahun 2003, hasil penemuan pertama WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) dirilis, menghasilkan nilai terakurat beberapa parameter-parameter kosmologis. Wahana antariksa ini juga membantah beberapa model inflasi kosmis, namun sedang konsisten dengan teori inflasi secara umumnya.[30] WMAP juga mengonfirmasi bahwa selautan neutrino kosmis merembes di semuanya lingkungan kehidupan semesta. Ini merupakan bukti yang jelas bahwa bintang-bintang pertama memerlukan lebih dari setengah milyar tahun sebagai membuat kabut kosmis.

Kelimpahan unsur-unsur primordial

Memakai model Ledakan Dahsyat, kita mampu memperkirakan konsentrasi helium-4, helium-3, deuterium dan litium-7 yang mempunyai di semua lingkungan kehidupan semesta berbanding dengan banyak hidrogen biasa.[37] Kelimpahan kesemuaan unsur ini bergantung pada satu parameter, yakni rasio foton terhadap barion, yang nilainya mampu dihitung secara independen dari detail struktur fluktuasi latar belakangan gelombang mikro kosmis. Rasio yang diprediksikan (rasio massa) yaitu sekitar 0,25 sebagai 4He/H, sekitar 10−3 sebagai 2H/H, sekitar 10−4 sebagai 3He/H dan sekitar 10−9 sebagai 7Li/H.[37]

Hasil prediksi ini berlandaskan dengan hasil pengukuran, sangat tidak sebagai kelimpahan yang diprediksikan dari nilai tunggal rasio barion terhadap foton. Kesesuaian ini cukup patut sebagai deuterium, namun terdapat diskrepansi yang kecil sebagai 4He dan 7Li. Dalam kasus helium dan litium, terdapat ketidakpastian sistematis yang cukup besar. Walau demikian, konsistensi prediksi ini secara umumnya memberikan bukti yang kuat hendak terjadinya Ledakan Dahsyat.[47]

Evolusi dan distribusi galaksi

Panorama langit yang menunjukkan distribusi galaksi di luar Bimasakti.

Pengamatan mendetail terhadap morfologi dan distribusi galaksi beserta kuasar memberikan bukti yang kuat hendak terjadinya Ledakan Dahsyat. Perpaduan selang pengamatan dengan teori menunjukkan bahwa galaksi-galaksi beserta kuasar-kuasar pertama terbentuk sekitar satu milyar tahun setelah Ledakan Dahysyat. Sejak itu pula, beragam struktur astronomi lainnya yang lebih besar seperti golongan galaksi mulai terbentuk. Populasi bintang-bintang terus berevolusi dan menua, sehingga galaksi jauh (yang pemantaunnya menunjukkan kondisi galaksi tersebut pada masa awal lingkungan kehidupan semesta) tampak sangat berlainan dari galaksi tidak jauh. Selain itu, galaksi-galaksi yang baru saja terbentuk tampak sangat berlainan dengan galaksi-galaksi yang terbentuk sesaat setelah Ledakan Dahsyat. Pengamatan ini membantah model kondisi tetap. Pengamatan pada pembentukan bintang, distribusi kuasar dan gaklasi, berlandaskan dengan simulasi pembentukan lingkungan kehidupan semesta yang diakibatkan oleh Ledakan Dahysat.[48][49]

Bukti-bukti lainnya

Setelah melewati beberapa perdebatan, umur lingkungan kehidupan semesta yang dianggarkan dari pengembangan Hubble dan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis telah menunjukkan kesesuaian yang sama (sedikit lebih tua) dengan usia bintang-bintang tertua lingkungan kehidupan semesta.

Prediksi bahwa temperatur radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis lebih tinggi pada masa lalunya telah didukung secara eksperimental dengan mengamati garis-garis emisi kabut gas yang sensitif terhadap temperatur pada pergeseran merah yang tinggi. Prediksi ini juga menyiratkan bahwa amplitudo dari efek Sunyaev–Zel'dovich dalam golongan galaksi tidak tergantung secara langsung pada geseran merah.

Ciri, masalah, dan masalah

Walaupun sekarang ini teori Ledakan Dahsyat mendapatkan dukungan yang luas dari para ilmuwan, dalam sejarahnya, beragam persaoalan dan masalah pada teori ini pernah memicu kontroversi ilmiah tentang model mana yang sangat patut dalam menjelaskan pengamatan kosmologis yang mempunyai. Banyak dari masalah dan masalah teori Ledakan Dahsyat telah mendapatkan solusinya, patut melewati modifikasi pada teori itu sendiri maupun melewati pengamatan lebih lanjut yang lebih patut.

Gagasan-gagasan inti Ledakan Dahsyat yang terdiri dari pengembangan lingkungan kehidupan semesta, kondisi awal lingkungan kehidupan semesta yang panas, pembentukan helium, dan pembentukan galaksi, diturunkan dari banyak pengamatan yang tak tergantung pada model kosmologis mana pun. Walau bagaimanapun, model cermat Ledakan Dahsyat memprediksikan beragam feomena fisika yang tak pernah terpantau di Bumi maupun terdapat pada Model Standar fisika partikel. Utamanya, materi gelap merupakan topik investigasi ilmiah yang mendapatkan perhatian yang luas.[50] Masalah lainnya seperti masalah halo taring dan masalah galaksi katai dari materi gelap dingin tidak sefatal penjelasan materi gelap karena penyelesaian atas masalah tersebut telah mempunyai dan hanya memerlukan perbaikan lebih lanjut pada teori Ledakan Dahsyat. Energi gelap juga merupakan topik investigasi yang menarik perhatian ilmuwan, namun tidaklah jelas apakah pendeteksian langsung energi gelap dimungkinkan atau tidak.[51]

Di sisi lain, inflasi kosmos dan bariogenesis sedang sangat spekulatif. Keduanya sangat penting dalam menjelaskan kondisi awal lingkungan kehidupan semesta, namun tidak mampu dialihkan dengan penjelasan alternatif lainnya tanpa mengubah teori Ledakan Dahsyat secara semuanya.[cat 3] Pencarian hendak penjelasan yang tepat atas fenomena-fenomena tersebut menjawab pada masalah yang belum terpecahkan dalam fisika.

Masalah horizon

Masalah horizon mencuat diakibatkan oleh premis bahwa informasi tidak mampu memainkan usaha melebihi kecepatan cahaya. Dengan usia lingkungan kehidupan semesta yang terbatas, hendak terdapat horizon partikel yang memisahkan dua kawasan dalam ruang lingkungan kehidupan semesta yang tidak mempunyai hubungan kontak karena dampak.[52] Isotropi radiasi latar yang terpantau menimbulkan masalah, karena apabila lingkungan kehidupan semesta telah didominasi oleh radiasi ataupun materi sepanjang waktunya di mulai dari masa penghamburan terakhir, horizon partikel pada masa itu haruslah berkoresponden sekitar 2 derajat di langit, dan tidak hendak terdapat mekanisme apapun yang menyebabkan kawasan lainnya yang dibatasi partikel horizon sebagai mempunyai temperatur yang sama.

Penyelesaian atas inkonsistensi ini diterangkan oleh teori inflasi, yakni ajang energi skalar yang isotropis dan homogen mendominasi lingkungan kehidupan semesta pada periode waktu terawalnya (sebelum bariogenesis). Semasa inflasi, lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan eksponensial dan horizon partikel mengembang lebih cepat daripada yang kita asumsikan sebelumnya, sehingga kawasan yang sekarang ini mempunyai berseberangan dengan lingkungan kehidupan semesta teramati hendak melangkaui partikel horizon satu sama lainnya . Isotropi radiasi latar yang terpantau pengahabisan hendak menunjukkan bahwa kawasan yang lebih luas ini pernah mempunyai dalam hubungan kontak karena dampak sebelum terjadinya inflasi.

Prinsip ketidakpastian Heisenberg memprediksikan bahwa semasa fase inflasi, hendak terdapat fluktuasi termal kuantum. Fluktuasi ini memerankan sebagai cikal bakal semuanya struktur lingkungan kehidupan semesta. Teori inflasi memprediksikan bahwa fluktuasi ini bersifat invariansi skala dan berdistribusi normal, sebagaimana yang dikonfirmasikan oleh pengukuran radiasi latar.

Masalah kerataan lingkungan kehidupan semesta

Geometri semuanya lingkungan kehidupan semesta ditentukan oleh parameter kosmologis omega, apakah omega lebih kecil, sama dengan, ataupun lebih besar daripada satu.

Masalah kerataan lingkungan kehidupan semesta yaitu masalah pengamatan yang diasosiasikan dengan metrik Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker.[52] Lingkungan kehidupan semesta bisa saja mempunyai kelengkungan spasial yang positif, negatif, maupun nol tergantung pada rapatan energinya. Kelengkungan lingkungan kehidupan semesta negatif apabila rapatan energinya lebih kecil daripada rapatan kritisnya, positif apabila lebih besar darinya, dan nol (rata) apabila sama besar dengannya. Permasalahnnya yaitu bahwa rapatan energi lingkungan kehidupan semesta terus meningkat dan menjauhi nilai rapatan kritis walaupun lingkungan kehidupan semesta tetap nyaris rata.[cat 4] Fakta bahwa lingkungan kehidupan semesta belum sampai Kematian Kalor maupun Remukan Besar setelah milyaran tahun memerlukan penjelasan yang memadai, karena beberapa menit setelah Ledakan Dahsyat, massa jenis lingkungan kehidupan semesta haruslah di bawah satu per 1014 dari nilai kritisnya sebagai tetap mempunyai sampai sekarang.[53]

Penyelesaian masalah ini diselesaikan oleh teori inflasi. Semasa inflasi, ruang waktu mengembang sedemikiannya kelengkungannya dimuluskan. Sehingganya, diteorikan bahwa inflasi ini mendorong lingkungan kehidupan semesta sebagai tetap nyaris rata dengan rapatan lingkungan kehidupan semesta yang nyaris sama dengan nilai rapatan kritisnya.

Monopol magnetik

Masalah monopol magnetik dicetuskan pada yang akhir sekali tahun 1970-an. Teori manunggal besar memprediksikan kecacatan topologi ruang yang hendak bermanifestasi diproduksi menjadi magnetik monopol. Benda ini hendak dihasilkan secara efisien pada awal lingkungan kehidupan semesta yang panas, menghasilkan kerapatan yang lebih tinggi daripada yang konsisten dengan pemantauan . Masalah ini diselesaikan pula oleh inflasi kosmos, yang menghilangkan semua titik-titik cacat dari lingkungan kehidupan semesta teramati sebagaimana dia mendorong geometri lingkungan kehidupan semesta diproduksi menjadi rata.[52]

Resolusi alternatif terhadap masalah horizon, kerataan, dan monopol magnetik diberikan pula oleh hipotesis kelengkungan Weyl.[54][55]

Asimetri barion

Sampai sekarang sedang belum dipahami mengapa lingkungan kehidupan semesti mempunyai banyak materi yang lebih banyak daripada antimateri.[35] Umumnya diasumsikan bahwa ketika lingkungan kehidupan semesta sedang berusia muda dan sangat panas, dia mempunyai dalam kondisi kesetimbangan dan mengandung sebanyak barion dan antibarion yang sama besarnya. Namun, hasil pengamatan menyiratkan bahwa lingkungan kehidupan semesta, termasuk pula yang mempunyai di tempat terjauh, nyaris semuanya terdiri dari materi. Ronde misterius yang dikenal sebagai "bariogenesis" membuat asimetri ini. Supaya bariogenesis mampu terjadi, syarat-syarat kondisi Sakharov harus dipenuhi. Kondisi ini mempersyaratkan bahwa banyak barion tidak abadi, simetri-C dan simetri-CP dilanggar, serta lingkungan kehidupan semesta menyimpang dari kesetimbangan termodinamika.[56] Semua kondisi ini terjadi dalam Model Standar, namun efeknya tidaklah cukup kuat sebagai menjelaskan asimetri barion.

Usia golongan globular

Pada pertengahan tahun 1990-an, pengamatan pada gugusan-gugusan globular menunjukkan hasil yang rupa-rupanya tidak konsisten dengan Ledakan Dahsyat. Simulasi komputer yang cocok dengan pemantauan pada populasi golongan globular bintang menunjukkan bahwa usia gugusan-gugusan ini sekitar 15 milyar tahun. Hal ini berkontradiksi dengan usia lingkungan kehidupan semesta yang berusia 13,7 miltar tahun. Masalah ini umumnya diselesaikan pada yang akhir sekali tahun 1990-an dengan simulasi komputer yang baru yang melibatkan efek pelepasan massa yang diakibatkan oleh angin bintang. Simulasi baru ini menunjukkan usia golongan globular yang lebih muda.[57] Walau demikian, sedang terdapat pertanyaan yang meragukan seberapa akurat usia golongan ini diukur. Tetapi yang jelas mempunyai bahwa objek luar angkasa ini merupakan salah satu yang tertua di lingkungan kehidupan semesta.

Materi gelap

Diagram yang menunjukkan komposisi beragam komponen lingkungan kehidupan semesta menurut model ΛCDM  – anggaran 95% komposisi lingkungan kehidupan semesta mempunyai wujud materi gelap dan energi gelap

Semasa tahun 1970-an dan 1980-an, beragam pengamatan menunjukkan bahwa mempunyainya ketidakcukupan materi terpantau dalam lingkungan kehidupan semesta yang mampu dipakai sebagai menjelaskan daya gaya gravitasi antar dan intra galaksi. Hal ini pengahabisan memunculkan gagasan bahwa 90% materi lingkungan kehidupan semesta berupa materi gelap yang tidak memancarkan cahaya maupun berinteraksi dengan materi barion. Selain itu, asumsi bahwa lingkungan kehidupan semesta terdiri dari materi normal hendak menghasilkan prediksi yang inkonsisten dengan hasil pengmatan. Khususnya, lingkungan kehidupan semesta sekarang ini tampak lebih berbongkah-bongkah dan mengandung lebih sedikit deuterium. Hal ini tidak mampu diterangkan tanpa keberadaa materi gelap. Manakala pada awal mulanya materi gelap ini cukup kontroversial, keberadaannya telah terindikasikan dalam beragam pengamatan, meliputi anisotropi pada radiasi latar belakangan gelombang mikro, dispersi kecepatan golongan galaksi, kajian pada pelensaan gravitasi, dan pengukuran sinar-X pada golongan galaksi.[58]

Bukti keberadaan materi gelap kebanyakan berasal dari pengaruh gravitasi materi ini terhadap materi lain. Sampai ketika ini, belum mempunyai partikel materi gelap yang telah terpantau di laboratorium.

Energi gelap

Pengukuran pada hubungan geseran merah dengan magnitudo semu dari supernova tipe Dia mengindikasikan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta telah berakselerasi sejak lingkungan kehidupan semesta berusia setengah kali lebih muda dari sekarang. Sebagai menjelaskan akselerasi ini, relativitas umum mempersyaratkan bahwa kebanyakan energi dalam lingkungan kehidupan semesta terdiri dari suatu komponen yang bertekanan negatif, atau diistilahkan "energi gelap". Energi gelap diindikasikan oleh sederetan bukti.

Pengukuran pada latar belakangan gelombang mikro kosmis mengindikasikan bahwa lingkungan kehidupan semesta nyaris secara spasial rata, sehingganya menurut relativitas umum, lingkungan kehidupan semesta haruslah mempunyai energi/massa yang nyaris sama dengan rapatan kritisnya. Namun, rapatan lingkungan kehidupan semesta yang dihitung dari penggugusan gravitasional menunjukkan bahwa dia hanya sekitar 30% dari rapatan kritisnya.[20] Oleh karena energi gelap tidak menggugus seperti energi lainnya, energi gelap mampu menjelaskan rapatan energi yang "hilang" itu.

Tekanan negatif merupakan salah satu ciri/sifat dari energi vakum. Namun sifat persis energi gelap sedang misterius. Hasil ekperimen dari WMAP pada tahun 2008 yang menggabungkan data dari radiasi latar belakangan dan sumber data lainnya menunjukkan bahwa rapatan massa/energi lingkungan kehidupan semesta utamanya terdiri dari 73% energi gelap, 23% materi gelap, 4,6% materi biasa, dan kurang dari 1%-nya neutrino.[32]

Rapatan energi dalam materi menurun seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta, tetapi rapatan energi gelap tetap (hampir) konstan. Oleh karenanya, materi mendominasi semuanya energi total lingkungan kehidupan semesta pada masa lalunya. Persentase ini hendak menurun pada masa depan seiring dengan semakin dominannya energi gelap.

Sebelum diindikasikannya energi gelap, para kosmologis umumnya mengajukan dua skenario masa depan lingkungan kehidupan semesta. Bila rapatan massa lingkungan kehidupan semesta lebih besar daripada rapatan kritisnya, karenanya lingkungan kehidupan semesta hendak sampai ukuran maksimum dan pengahabisan mulai runtuh. Lingkungan kehidupan semesta pengahabisan diproduksi melebihi padat dan lebih panas kembali, dan pada yang akhir sekalinya hendak sampai Remukan Besar.[41]

Sebaliknya, apabila rapatan lingkungan kehidupan semesta sama atau lebih kecil daripada rapatan kritisnya, pengembangan lingkungan kehidupan semesta hendak melambat namun tidak hendak pernah bubar. Pembentukan bintang-bintang pengahabisan hendak bubar karena semua gas antar bintang di setiap galaksi telah habis dikonsumsi; bintang-bintang yang mempunyai pengahabisan hendak terus menjalani pembakaran nuklir diproduksi menjadi katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam. Dengan sangat perlahan, tumbukan selang katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam hendak mengakibatkan pembentukan lubang hitam yang lebih besar. Temperatur rata-rata lingkungan kehidupan semesta hendak secara asimtotis sampai nol mutlak (Pembekuan Besar).

Selain itu, apabila proton tidak stabil, karenanya materi-materi barion hendak menghilang dan menyisakan hanya radiasi beserta lubang hitam. Pada yang akhir sekalinya pula, lubang-lubang hitam yang terbentuk hendak menguap dengan memancarkan radiasi Hawking. Entropi lingkungan kehidupan semesta hendak meningkat sampai dengan taraf tiada lagi wujud energi lain bisa didapatkan dari entropi tersebut. Kondisi ini disebut sebagai kematian kalor lingkungan kehidupan semesta.

Pengamatan modern menunjukkan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta terus berakselerasi, ini berfaedah bahwa semakin banyak ronde lingkungan kehidupan semesta teramati sekarang hendak terus melewati horizon peristiwa kita dan tidak hendak pernah berkontak dengan kita lagi. Dampak yang akhir sekali dari pengembangan yang terus meningkat ini tidak dikenal.

Model ΛCDM lingkungan kehidupan semesta mengandung energi gelap dalam wujud konstanta kosmologi. Teori ini mensugestikan bahwa hanya sistem yang terikat secara gravitasional saja, misalnya galaksi, yang hendak terus terikat bersama. Namun, galaksi-galaksi inipun hendak sampai kematian kalor seiring dengan mengembang dan mendinginnya lingkungan kehidupan semesta.

Penjelasan alternatif lainnya yang disebut teori energi fantom mensugestikan bahwa pada yang akhir sekalinya gugusan-gugusan galaksi, bintang, planet, atom, inti atom, dan materi hendak terkoyak oleh pengembangan yang terus meningkat, dan kondisi ini disebut sebagai Koyakan Besar.[59]

Fisika spekulatif melangkaui teori Ledakan Dahsyat

Pemikiran pengembangan lingkungan kehidupan semesta, di mana ruang (termasuk ronde tak teramati lingkungan kehidupan semesta) di wakili oleh potongan-potongan lingkaran seiring dengan berlanjutnya waktu.

Manakala model Ledakan Dahsyat telah cukup mapan dalam ronde kosmologi, sangat besar probabilitasnya model ini hendak terus diperbaiki pada masa depan. Sampai sekarang, sangat sedikit sekali yang kita ketahui tentang masa-masa awal sejarah lingkungan kehidupan semesta. Teorema singularitas Penrose-Hawking mempersyaratkan keberadaan singularitas pada awal kemunculan waktu. Namun, teori ini mengasumsikan bahwa teori relativitas umum berjalan, walaupun teori relativitas umum haruslah tidak berjalan sebelum lingkungan kehidupan semesta sampai temperatur Planck. Pelaksanaan teori gravitasi kuantum yang tepat mungkin mampu menghindari keberadaan singularitas ini.[60]

Terdapat beberapa gagasan beserta hipotesis tak teruji yang diajukan:

• Model kondisi Hartle-Hawking, yang mana semuanya ruang waktu terbatas; Ledakan Dahsyat mewakili batas waktu, namun tidak memerlukan keberadaan singularitas.[61]
• Model kekisi Ledakang Dahsyat[62] menyalakan bahwa lingkungan kehidupan semesta pada ketika Ledakan Dahsyat terdiri atas sebanyak kekisi fermion yang terbatas yang merambah domain fundamental, sehingganya dia mempunyai simetri rotasional, translasional, dan tolok. Simetri ini merupakan simetri terbesar yang dimungkinkan, sehingganya mempunyai entropi terendah dari kondisi manapun.

• Model kosmologi membran[63] yang mengajukan bahwa inflasi terjadi diakibatkan oleh pergerakan membran-membran dalam teori dawai; model pra-Ledakan Dahsyat; model ekpirotik, yang mana Ledakan Dahsyat merupakan dampak tumbukan membran-membran; dan model siklik yang sama dengan model ekpirotik tetapi tumbukan terjadi secara berkala. Dalam model siklik, Ledakan Dahsyat didahului oleh Remukan Besar dan lingkungan kehidupan semesta terus menerus melewati siklus ini dari satu ronde ke ronde lainnya.[64][65][66]

Beberapa gagasan memandang Ledakan Dahsyat sebagai suatu peristiwa yang terjadi di lingkungan kehidupan semesta yang lebih besar dan lebih tua dan bukanlah kebermulaan lingkungan kehidupan semesta.

Penafsiran keagamaan

Teori Ledakan Dahsyat yaitu teori ilmiah, sehingganya dia tergantung pada kesesuaian teori ini dengan pengamatan yang mempunyai. Namun, sebagai suatu teori, dia mengalamatkan asal usul realitas dan lingkungan kehidupan semesta, yang pada yang akhir sekalinya mempunyai implikasi teologis dan filosofis hendak pemikiran penciptaan ex nihilo.[67][68][69][70][71] Pada tahun 1920-an dan 1930-an, nyaris semua kosmologis cenderung mendukung model kondisi tetap lingkungan kehidupan semesta dan beberapa kosmologis mengeluh bahwa mempunyainya awal waktu dalam Ledakan Dahsyat memasukkan konsep-konsep keagamaan ke dalam ilmu fisika; keberatan ini terus disuarakan oleh para pendukung teori kondisi tetap.[72] Kecurigaan ini lebih menjadi-jadi oleh karena pengusul teori Ledakan Dahsyat, Monsignor Georges Lemaître, yaitu seorang biarawan Katolik Roma.[73] Paus Pius XII pada pertemuan Pontificia Academia Scientiarum tanggal 22 November 1951 mendeklarasikan bahwa teori Ledakan Dahsyat berlandaskan dengan pemikiran penciptaan Katolik.[74]

Sejak diterimanya teori Ledakan Dahsyat sebagai paradigma kosmologi fisika yang dominan, terdapat beragam tanggapan yang berlainan dari kelompok-kelompok keagamaan yang berlainan hendak implikasi teori ini terhadap doktrin penciptaan keagamaan mereka. Beberapa menerima bukti-bukti ilmiah teori Ledakan Dahsyat, lainnyanya berupaya merekonsiliasi teori ini dengan nasihat agama mereka, dan mempunyai pula yang menolak maupun mengabaikan bukti teori ini.[75]

Kekeliruan umum

Orang sering kali salah mengartikan dentuman besar sebagai suatu ledakan yang menghamburkan materi ke ruang hampa. Padahal dentuman besar bukanlah suatu ledakan, bukan penghamburan materi ke ruang kosong, melainkan suatu ronde pengembangan lingkungan kehidupan semesta itu sendiri. Dentuman besar yaitu ronde pengembangan ruang-waktu. Bahkan istilah 'ledakan besar' sendiri merupakan istilah salah kaprah.

Catatan

1. ^ Dilaporkan secara lebih luas bahwa Hoyle bermaksud memakai istilah ini secara peyoratif. Namun, Hoyle pengahabisan membantah hal ini, menyebut bahwa ini hanyalah sebagai menekankan perbedaan selang dua teori ini untuk para pendengar radio. Lihat Bab 9 The Alchemy of the Heavens oleh Ken Croswell, Anchor Books, 1995.
2. ^ Tiada konsensus seberapa lama fase the Big Bang mempunyai. Kebanyakan sangat tidak beberapa menit awal peristiwa ledakan (sewaktu helium disintesis) diceritakan terjadi "sewaktu ledakan dahsyat.
3. ^ Bila inflasi mempunyai terjadi, bariogenesis juga pasti pernah terjadi, tetapi tidak sebaliknya.
4. ^ Energi gelap dipakai sebagai menjelaskan kerataan lingkungan kehidupan semesta; walau demikian, lingkungan kehidupan semesta tetap rata selama beberapa milyar tahun bahkan sebelum rapatan energi gelap cukup signifikan sebagai mempertahankan kerataan lingkungan kehidupan semesta.

Referensi

1. ^ Komatsu, E. (2009). "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Observations: Cosmological Interpretation". Astrophysical Journal Supplement 180: 330. Bibcode:2009ApJS..180..330K. doi:10.1088/0067-0049/180/2/330. 
2. ^ Menegoni, Eloisa et al. (2009), "New constraints on variations of the fine structure constant from CMB anisotropies", Physical Review D 80 (8), doi:10.1103/PhysRevD.80.087302 
3. ^ The Exploratorium (2000). "Origins: CERN: Ideas: The Big Bang". http://www.exploratorium.edu/origins/cern/ideas/bang.html. Diakses pada 2010-09-03.
4. ^ Jonathan Keohane (November 08, 1997). "Big Bang theory". NASA's Imagine the Universe: Ask an astrophysicist.. http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/971108a.html. Diakses pada 2010-09-03.
5. ^ Feuerbacher, B.; Scranton, R. (25 January 2006). "Evidence for the Big Bang". TalkOrigins. http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html#evidence. Diakses pada 2009-10-16.
6. ^ Wright, E.L. (9 May 2009). "What is the evidence for the Big Bang?". Frequently Asked Questions in Cosmology. UCLA, Division of Astronomy and Astrophysics. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmology_faq.html#BBevidence. Diakses pada 2009-10-16.
7. ^ a b c d Hubble, E. (1929). "A Relation Between Distance and Radial Velocity Among Extra-Galactic Nebulae". Proceedings of the National Academy of Sciences 15 (3): 168–73. doi:10.1073/pnas.15.3.168. PMC 522427. PMID 16577160. 
8. ^ Gibson, C.H. (21 January 2001). "The First Turbulent Mixing and Combustion". IUTAM Turbulent Mixing and Combustion. http://sdcc3.ucsd.edu/~ir118/GibsonAbstract.pdf.
9. id="cite_note-9">^ Gibson, C.H. (2001). "Turbulence And Mixing In The Early Universe". arΧiv:astro-ph/0110012 [astro-ph].
10. id="cite_note-10">^ Gibson, C.H. (2005). "The First Turbulent Combustion". arΧiv:astro-ph/0501416 [astro-ph].
11. ^ "'Big bang' astronomer dies". BBC News. 22 August 2001. http://news.bbc.co.uk/1/hi/uk/1503721.stm. Diakses pada 2008-12-07.
12. ^ Croswell, K. (1995). "Chapter 9". The Alchemy of the Heavens. Anchor Books. 
13. ^ Mitton, S. (2005). Fred Hoyle: A Life in Science. Aurum Press. hlm. 127. 
14. ^ Slipher, V.M. "The Radial Velocity of the Andromeda Nebula". Lowell Observatory Bulletin 1: 56–57. 
15. ^ Slipher, V.M. "Spectrographic Observations of Nebulae". Popular Astronomy 23: 21–24. 
16. ^ a b Friedman, A.A. (1922). "Über die Krümmung des Raumes". Zeitschrift für Physik 10: 377–386. doi:10.1007/BF01332580.  (Jerman)(Terjemahan Inggris di: Friedman, A. (1999). "On the Curvature of Space". General Relativity and Gravitation 31: 1991–2000. doi:10.1023/A:1026751225741. )
17. ^ a b Lemaître, G. (1927). "Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques". Annals of the Scientific Society of Brussels 47A: 41.  (Perancis)(Diartikan di: "A Homogeneous Universe of Constant Mass and Growing Radius Accounting for the Radial Velocity of Extragalactic Nebulae". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 91: 483–490. 1931. )
18. ^ Lemaître, G. (1931). "The Evolution of the Universe: Discussion". Nature 128: 699–701. doi:10.1038/128704a0. 
19. ^ Christianson, E. (1995). Edwin Hubble: Mariner of the Nebulae. New York (NY): Farrar, Straus and Giroux. ISBN 0374146608. 
20. id="cite_note-peebles-20">^ a b Peebles, P.J.E.; Ratra, Bharat (2003). "The Cosmological Constant and Dark Energy". Reviews of Modern Physics 75: 559–606. doi:10.1103/RevModPhys.75.559. arXiv:astro-ph/0207347. 
21. ^ Milne, E.A. (1935). Relativity, Gravitation and World Structure. Oxford (UK): Oxford University Press. LCCN 35-19093. 
22. id="cite_note-22">^ Tolman, R.C. (1934). Relativity, Thermodynamics, and Cosmology. Oxford (UK): Clarendon Press. LCCN 34-32023. Reissued (1987). New York (NY): Dover Publications ISBN 0-486-65383-8.
23. ^ Zwicky, F. (1929). "On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space". Proceedings of the National Academy of Sciences 15 (10): 773–779. doi:10.1073/pnas.15.10.773. PMC 522555. PMID 16577237.  Full articlePDF (672 KB).
24. ^ Hoyle, F. (1948). "A New Model for the Expanding Universe". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 108: 372. 
25. ^ Alpher, R.A.; Gamow, G. (1948). "The Origin of Chemical Elements". Physical Review 73: 803. doi:10.1103/PhysRev.73.803. 
26. ^ Alpher, R.A. (1948). "Evolution of the Universe". Nature 162: 774. doi:10.1045/march2004-featured.collection. 
27. ^ Singh, S. "Big Bang". http://www.simonsingh.net/Big_Bang.html. Diakses pada 2007-05-28.
28. ^ a b Penzias, A.A.; Wilson, R. W. (1965). "A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s". Astrophysical Journal 142: 419. doi:10.1086/148307. 
29. ^ a b Boggess, N.W., et al.; Mather, J. C.; Weiss, R.; Bennett, C. L.; Cheng, E. S.; Dwek, E.; Gulkis, S.; Hauser, M. G. et al. (1992). "The COBE Mission: Its Design and Performance Two Years after the launch". Astrophysical Journal 397: 420. doi:10.1086/171797. 
30. ^ a b Spergel, D.N., et al. (2006). Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Three Year Results: Implications for Cosmology. Retrieved 2007-05-27. 
31. ^ Hawking, S.W.; Ellis, G.F.R. (1973). The Large-Scale Structure of Space-Time. Cambridge (UK): Cambridge University Press. ISBN 0-521-20016-4. 
32. ^ a b c d Hinshaw, G., et al. (2008). "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results" (PDF). The Astrophysical Journal. 
33. ^ Guth, A.H. (1998). The Inflationary Universe: Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Vintage Books. ISBN 978-0099959502. 
34. ^ Schewe, P. (2005). "An Ocean of Quarks". Physics News Update (American Institute of Physics) 728 (1). Retrieved 2007-05-27. 
35. ^ a b Kolb and Turner (1988), chapter 6
36. ^ Kolb and Turner (1988), chapter 7
37. ^ a b c Kolb and Turner (1988), chapter 4
38. ^ Peacock (1999), chapter 9
39. ^ Ivanchik, A.V. (1999). "The Fine-Structure Constant: A New Observational Limit on Its Cosmological Variation and Some Theoretical Consequences". Astronomy and Astrophysics 343: 459. arXiv:astro-ph/9810166.Bibcode:1999A&A...343..439I. 
40. ^ d'Inverno, R. (1992). "Chapter 23". Introducing Einstein's Relativity. Oxford University Press. ISBN 0-19-859686-3. 
41. ^ a b Kolb and Turner (1988), chapter 3
42. ^ Gladders, M.D.; et al. (2007). "Cosmological Constraints from the Red-Sequence Cluster Survey". The Astrophysical Journal 655 (1): 128–134. arXiv:astro-ph/0603588.Bibcode:2007ApJ...655..128G. doi:10.1086/509909. 
43. ^ The Four Pillars of the Standard Cosmology
44. ^ Peacock (1999), chapter 3
45. ^ Srianand, R.; Petitjean, P.; Ledoux, C. "The microwave background temperature at the redshift of 2.33771". Nature 408 (6815): 931–935. arXiv:astro-ph/0012222.Bibcode:2000Natur.408..931S. Lay summary – European Southern Observatory (December 2000). 
46. ^ White, M. (1999). "Anisotropies in the CMB". Proceedings of the Los Angeles Meeting, DPF 99, UCLA. 
47. id="cite_note-49">^ Steigman, G. (2005). "Primordial Nucleosynthesis: Successes And Challenges". arΧiv:astro-ph/0511534 [astro-ph].
48. id="cite_note-50">^ Bertschinger, E. (2001). "Cosmological Perturbation Theory and Structure Formation". arΧiv:astro-ph/0101009 [astro-ph].
49. ^ Bertschinger, E. (1998). "Simulations of Structure Formation in the Universe". Annual Review of Astronomy and Astrophysics 36 (1): 599–654. Bibcode:1998ARA&A..36..599B. doi:10.1146/annurev.astro.36.1.599. 
50. ^ Direct Searches for Dark Matter, White paper, The National Academies.
51. ^ Whitepaper: For a Comprehensive Space-Based Dark Energy Mission, The National Academies.
52. ^ a b c Kolb and Turner (1988), chapter 8
53. ^ Dicke, R.H... "The big bang cosmology—enigmas and nostrums". Hawking, S.W. (ed); Israel, W. (ed) General Relativity: an Einstein centenary survey: 504–517, Cambridge University Press. 
54. ^ Penrose, R. (1979). "Singularities and Time-Asymmetry". Hawking, S.W. (ed); Israel, W. (ed) General Relativity: An Einstein Centenary Survey: 581–638, Cambridge University Press. 
55. ^ Penrose, R. (1989). "Difficulties with Inflationary Cosmology". Fergus, E.J. (ed) Proceedings of the 14th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics: 249–264, New York Academy of Sciences. DOI:10.1111/j.1749-6632.1989.tb50513.x. 
56. ^ Sakharov, A.D. (1967). "Violation of CP Invariance, C Asymmetry and Baryon Asymmetry of the Universe". Zhurnal Eksperimentalnoi i Teoreticheskoi Fiziki, Pisma 5: 32.  (Rusia)
    (Diartikan di Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters 5, 24 (1967).)
57. ^  
58. ^ Keel, B... "Dark Matter". http://www.astr.ua.edu/keel/galaxies/darkmatter.html. Diakses pada 2007-05-28.
59. ^ Caldwell, R.R; Kamionkowski, M.; Weinberg, N. N. (2003). "Phantom Energy and Cosmic Doomsday". Physical Review Letters 91 (7): 071301. arXiv:astro-ph/0302506.Bibcode:2003PhRvL..91g1301C. doi:10.1103/PhysRevLett.91.071301. PMID 12935004. 
60. ^ Hawking, S.W.; Ellis, G.F.R. (1973). The Large Scale Structure of Space-Time. Cambridge (UK): Cambridge University Press. ISBN 0-521-09906-4. 
61. ^ Hartle, J.H.; Hawking, S. (1983). "Wave Function of the Universe". Physical Review D 28 (12): 2960. Bibcode:1983PhRvD..28.2960H. doi:10.1103/PhysRevD.28.2960. 
62. ^ Bird, Paul (2011). "Determining the Big Bang State Vector". http://www.awesomeanimator.com/bigbangstatevector.pdf.
63. id="cite_note-67">^ Langlois, D. (2002). "Brane Cosmology: An Introduction". arΧiv:hep-th/0209261 [hep-th].
64. id="cite_note-68">^ Linde, A. (2002). "Inflationary Theory versus Ekpyrotic/Cyclic Scenario". arΧiv:hep-th/0205259 [hep-th].
65. ^ Than, K. (2006). "Recycled Universe: Theory Could Solve Cosmic Mystery". Space.com. Retrieved 2007-07-03. 
66. ^ Kennedy, B.K. (2007). "What Happened Before the Big Bang?". Diarsipkan dari yang asli on 2007-07-04. http://web.archive.org/web/20070704150957/ http://www.science.psu.edu/alert/Bojowald6-2007.htm. Diakses pada 2007-07-03.
67. ^ Russel, R.J. (2008). Cosmology: From Alpha to Omega. Fortress Press. ISBN 9780800662738. "Amazingly, some secularists attribute to t=0 a direct implication. The June 1978 issue of the New York Times contained an article by NASA's Robert Jastrow, an avowed agnostic, entitled "Found God?" Here Jastrow depicts the theologians to be "delighted" that astronomical evidence "leads to a biblical view of Genesis." Though claiming to be agnostic, he argued without reservation for the religious significance of t=0: It is beyond science and leads to some sort of creator." 
68. ^ Corey, M. (1993). God and the New Cosmology. Rowman & Littlefield. ISBN 9780847678020. "Indeed, creation ex nihilo is a fundamental tenet of orthodox Christian theology. Incredibly enough, modern theoretical physicists have also speculated that the universe may have been produced through a sudden quantum appearance "out of nothing." Physicist Paul Davies has claimed that the particular physicis involved in the Big Bang necessitates creation ex nihilo." 
69. ^ Lerner, E.J. (1992). The Big Bang Never Happened: A Startling Refutation of the Dominant Theory of the Origin of the Universe. Vintage Books. ISBN 9780679740490. "From theologians to physicists to novelists, it is widely believed that the Big Bang theory supports Christian concepts of a creator. In February of 1989, for example, the front-page article of the New York Times Book Review argued that scientists and novelists were returning to God, in large part through the influence of the Big Bang." 
70. ^ Manson, N.A. (1993). God and Design: The Teleological Argument and Modern Science. Routledge. ISBN 9780415263443. "The Big Bang theory strikes many people as having theological implications, as shown by those who do not welcome those implications." 
71. ^ Davis, J.J. (2002). The Frontiers of Science & Faith. InterVarsity Press. ISBN 9780830826643. "Genesis' concept of a singular, ex nihilo beginning of the universe essentially stands alone among the cosmolgies of the ancient world and exhibts, at this point, convergence with recent big bang cosmological models." 
72. ^ Kragh, H. (1996). Cosmology and Controversy. Princeton (NJ): Princeton University Press. ISBN 0-691-02623-8. 
73. ^ People and Discoveries: Big Bang Theory, www.pbs.org
74. ^ Ferris, T. (1988). Coming of age in the Milky Way. Morrow. hlm. 274, 438. ISBN 978-0-688-05889-0. , citing Berger, A. (1984). The Big bang and Georges Lemaître: proceedings of a symposium in honour of G. Lemaître fifty years after his initiation of big-bang cosmology, Louvainla-Neuve, Belgium, 10–13 October 1983. D. Reidel. hlm. 387. ISBN 978-90-277-1848-8. 
75. ^ Wright, E.L (24 May 2009). "Cosmology and Religion". Ned Wright's Cosmology Tutorial. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmo-religion.html. Diakses pada 2009-10-15.

Buku

• Kolb, Edward; Turner, Michael (1988). The Early Universe. Addison–Wesley. ISBN 0-201-11604-9. 
• Peacock, John (1999). Cosmological Physics. Cambridge University Press. ISBN 0521422701. 

Bacaan lanjut

• Barrow, J.D. (1994). The Origin of the Universe: To the Edge of Space and Time. New York: Phoenix. ISBN 0-465-05354-8. 
• Alpher, R.A.; Herman, R. (1988). "Reflections on early work on 'big bang' cosmology". Physics Today 8: 24–34. 
• Mather, J.C.; Boslough, J. (1996). The very first light: the true inside story of the scientific journey back to the dawn of the Universe. Basic Books. hlm. 300. ISBN 0-465-01575-1. 
• Singh, S. (2004). Big Bang: The origins of the universe. Fourth Estate. ISBN 0-00-716220-0. 
• Davies, P.C.W. (1992). The Mind of God: The scientific basis for a rational world. Simon & Schuster. ISBN 0-671-71069-9. 
• "Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology". American Institute of Physics. http://www.aip.org/history/cosmology/index.htm.
• Feuerbacher, B.; Scranton, R. (2006). "Evidence for the Big Bang". TalkOrigins. http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html.
• "Misconceptions about the Big Bang". Scientific American. March 2005. http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&articleID=0009F0CA-C523-1213-852383414B7F0147.
• "The First Few Microseconds". Scientific American. May 2006. http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&articleID=0009A312-037F-1448-837F83414B7F014D.
• Roos, M. (2008). "Expansion of the Universe – Standard Big Bang Model". arΧiv:0802.2005.

Pranala luar

Page 3

Menurut model ledakan dahsyat, lingkungan kehidupan semesta mengembang dari kondisi awal yang sangat padat dan panas dan terus mengembang sampai sekarang. Secara umum, pengembangan ruang semesta yang mengandung galaksi-galaksi dianalogikan seperti roti kismis yang mengembang. Gambar di atas merupakan gambaran pemikiran artis yang mengilustrasikan pengembangan salah satu ronde dari lingkungan kehidupan semesta rata.

Ledakan Dahsyat atau Dentuman Besar (bahasa Inggris: Big Bang) merupakan suatu peristiwa yang menyebabkan pembentukan lingkungan kehidupan semesta berlandaskan kajian kosmologi tentang wujud awal dan perkembangan lingkungan kehidupan semesta (dikenal juga dengan Teori Ledakan Dahsyat atau Model Ledakan Dahysat). Berlandaskan pemodelan ledakan ini, lingkungan kehidupan semesta, awal mulanya dalam kondisi sangat panas dan padat, mengembang secara terus menerus sampai hari ini. Berlandaskan pengukuran terbaik tahun 2009, kondisi awal lingkungan kehidupan semesta berasal sekitar 13,7 miliar tahun lalu,[1][2] yang pengahabisan selalu diproduksi menjadi referensi sebagai waktu terjadinya Big Bang tersebut.[3][4] Teori ini telah memberikan penjelasan sangat komprehensif dan akurat yang didukung oleh perkara ilmiah beserta pengamatan.[5][6]

Yaitu Georges Lemaître, seorang biarawan Katolik Roma Belgia, yang mengajukan teori ledakan dahsyat tentang asal usul lingkungan kehidupan semesta, walaupun dia menyebutnya sebagai "hipotesis atom purba". Kerangka model teori ini bergantung pada relativitas umum Albert Einstein dan beberapa asumsi-asumsi sederhana, seperti homogenitas dan isotropi ruang. Persamaan yang mendeksripsikan teori ledakan dahsyat dirumuskan oleh Alexander Friedmann. Setelah Edwin Hubble pada tahun 1929 menemukan bahwa jarak bumi dengan galaksi yang sangat jauh umumnya berbanding lurus dengan geseran merahnya, sebagaimana yang disugesti oleh Lemaître pada tahun 1927, pengamatan ini diasumsikan mengindikasikan bahwa semua galaksi dan gugus bintang yang sangat jauh mempunyai kecepatan tampak yang secara langsung menjauhi titik pandang kita: semakin jauh, semakin cepat kecepatan rupa-rupanya.[7]

Bila jarak antar gugus-gugus galaksi terus meningkat seperti yang terpantau sekarang, semuanya haruslah pernah berdekatan pada masa lalu. Gagasan ini secara rinci mengarahkan pada suatu kondisi massa jenis dan suhu yang sebelumnya sangat ekstrem.[8][9][10] Beragam pemercepat partikel raksasa telah didirikan sebagai mencoba dan menguji kondisi tersebut, yang menjadikan teori tersebut mampu konfirmasi dengan signifikan, walaupun pemercepat-pemercepat ini mempunyai kemampuan yang terbatas sebagai menyelidiki fisika partikel. Tanpa mempunyainya bukti apapun yang mengadakan komunikasi dengan pengembangan awal yang cepat, teori ledakan dahsyat tidak dan tidak mampu memberikan beberapa penjelasan tentang kondisi awal lingkungan kehidupan semesta, melainkan mendeskripsikan dan menjelaskan perubahan umum lingkungan kehidupan semesta sejak pengembangan awal tersebut. Kelimpahan unsur-unsur ringan yang terpantau di semua kosmos berlandaskan dengan prediksi kalkulasi pembentukan unsur-unsur ringan melewati ronde nuklir di dalam kondisi lingkungan kehidupan semesta yang mengembang dan mendingin pada awal beberapa menit kemunculan lingkungan kehidupan semesta sebagaimana yang diuraikan secara terperinci dan logis oleh nukleosintesis ledakan dahsyat.

Fred Hoyle menyalakan istilah Big Bang pada suatu siaran radio tahun 1949. Dilaporkan secara luas bahwa, Hoyle yang mendukung model kosmologis alternatif "keadaan tetap" bermaksud memakai istilah ini secara peyoratif, namun Hoyle secara eksplisit membantah hal ini dan menyebut bahwa istilah ini hanyalah dipakai sebagai menekankan perbedaan selang dua model kosmologis ini.[11][12][13] Hoyle pengahabisan memberikan sumbangsih yang besar dalam usaha para fisikawan sebagai memahami nukleosintesis bintang yang merupakan lintasan pembentukan unsur-unsur berat dari unsur-unsur ringan secara reaksi nuklir. Setelah penemuan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada tahun 1964, kebanyakan ilmuwan mulai menerima bahwa beberapa skenario teori ledakan dahsyat haruslah pernah terjadi.

Sejarah dan perkembangan teori

Teori ledakan dahsyat dikembangkan berlandaskan pengamatan pada stuktur lingkungan kehidupan semesta beserta pertimbangan teoritisnya. Pada tahun 1912, Vesto Slipher yaitu orang yang pertama mengukur efek Doppler pada "nebula spiral" (nebula spiral merupakan istilah lama sebagai galaksi spiral), dan pengahabisan dikenal bahwa nyaris semua nebula-nebula itu menjauhi bumi. Dia tidak berpikir lebih jauh lagi tentang implikasi fakta ini, dan sebenarnya pada ketika itu, terdapat kontroversi apakah nebula-nebula ini yaitu "pulau semesta" yang mempunyai di luar galaksi Bima Sakti.[14][15]

Sepuluh tahun pengahabisan, Alexander Friedmann, seorang kosmologis dan matematikawan Rusia, menurunkan persamaan Friedmann dari persamaan relativitas umum Albert Einstein. Persamaan ini menunjukkan bahwa lingkungan kehidupan semesta mungkin mengembang dan berlawanan dengan model lingkungan kehidupan semesta yang statis seperti yang diadvokasikan oleh Einstein pada ketika itu.[16]

Pada tahun 1924, pengukuran Edwin Hubble hendak jarak nebula spiral terdekat menunjukkan bahwa dia sebenarnya merupakan galaksi lain. Georges Lemaître pengahabisan secara independen menurunkan persamaan Friedmann pada tahun 1927 dan mengajukan bahwa resesi nebula yang disiratkan oleh persamaan tersebut diakibatkan oleh lingkungan kehidupan semesta yang mengembang.[17]

Pada tahun 1931 Lemaître lebih jauh lagi mengajukan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta seiring dengan berlanjutnya waktu memerlukan syarat bahwa lingkungan kehidupan semesta mengerut seiring berbaliknya waktu sampai pada suatu titik di mana semua massa lingkungan kehidupan semesta berpusat pada satu titik, yaitu "atom purba" di mana waktu dan ruang berasal.[18]

Mulai dari tahun 1924, Hubble mengembangkan sederet indikator jarak yang merupakan cikal bakal tangga jarak kosmis memakai teleskop Hooker 100-inci (2,500 mm) di Observatorium Mount Wilson. Hal ini memungkinkannya memperkirakan jarak selang galaksi-galaksi yang pergeseran merahnya telah diukur, kebanyakan oleh Slipher. Pada tahun 1929, Hubble menemukan korealsi selang jarak dan kecepatan resesi, yang sekarang dikenal sebagai hukum Hubble.[7][19] Lemaître telah menunjukan bahwa ini yang diharapkan, mengingat prinsip kosmologi.[20]

Gambaran artis tentang satelit WMAP yang mengumpulkan beragam data sebagai membantu para ilmuwan memahami ledakan dahsyat

Semasa tahun 1930-an, gagasan-gagasan lain diajukan sebagai kosmologi non-standar sebagai menjelaskan pengamatan Hubble, termasuk pula model Milne,[21] lingkungan kehidupan semesta berayun (awalnya diajukan oleh Friedmann, namun diadvokasikan oleh Albert Einstein dan Richard Tolman)[22] dan hipotesis cahaya lelah (tired light) Fritz Zwicky.[23]

Setelah Perang Dunia II, terdapat dua model kosmologis yang memungkinkan. Satunya yaitu model kondisi tetap Fred Hoyle, yang mengajukan bahwa materi-materi baru tercipta ketika lingkungan kehidupan semesta tampak mengembang. Dalam model ini, lingkungan kehidupan semesta hampirlah sama di titik waktu manapun.[24]

Model lainnya yaitu teori ledakan dahsyat Lemaître, yang diadvokasikan dan dikembangkan oleh George Gamow, yang pengahabisan memperkenalkan nukleosintesis ledakan dahsyat (Big Bang Nucleosynthesis, BBN)[25] dan yang kaitkan oleh, Ralph Alpher dan Robert Herman, sebagai radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis (cosmic microwave background radiation, CMB).[26] Ironisnya, justru yaitu Hoyle yang menyalakan istilah big bang sebagai merujuk pada teori Lemaître dalam suatu siaran radio BBC pada bulan Maret 1949.[27][cat 1]

Sebagai sementara, dukungan para ilmuwan terbagi kepada dua teori ini. Pada yang belakang sekalinya, bukti-bukti pengamatan memfavoritkan teori ledakan dahsyat. Penemuan dan konfirmasi radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada tahun 1964[28] mengukuhkan ledakan dahsyat sebagai teori yang terbaik dalam menjelaskan asal usul dan evolusi kosmos. Kebanyakan karya kosmologi abad sekarang berkutat pada pemahaman bagaimana galaksi terbentuk dalam konteks ledakan dahsyat, pemahaman tentang kondisi lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya, dan merekonsiliasi pengamatan kosmis dengan teori dasar.

Beragam kemajuan besar dalam kosmologi ledakan dahsyat telah diproduksi sejak yang belakang sekali tahun 1990-an, utamanya diakibatkan oleh kemajuan besar dalam teknologi teleskop dan analisis data yang berasal dari satelit-satelit seperti COBE,[29] Teleskop luar angkasa Hubble dan WMAP.[30]

Tinjauan

Garis waktu ledakan dahsyat

Ekstrapolasi pengembangan lingkungan kehidupan semesta seiring mundurnya waktu memakai relativitas umum menghasilkan kondisi masa jenis dan suhu lingkungan kehidupan semesta yang tak terhingga pada suatu waktu pada masa lalu.[31] Singularitas ini mensinyalkan runtuhnya keberlakuan relativitas umum pada kondisi tersebut. Sedekat mana kita mampu berekstrapolasi menuju singularitas diperdebatkan, namun tidaklah lebih awal daripada masa Planck. Fase awal yang panas dan padat itu sendiri dirujuk sebagai "the Big Bang",[cat 2] dan diasumsikan sebagai "kelahiran" lingkungan kehidupan semesta kita.

Didasarkan pada pengukuran pengembangan memakai Supernova Tipe Ia, pengukuran fluktuasi temperatur pada latar gelombang mikro kosmis, dan pengukuran fungsi korelasi galaksi, lingkungan kehidupan semesta mempunyai usia 13,73 ± 0.12 miliar tahun.[32] Kesesuaian hasil ketiga pengukuran independen ini dengan kuat mendukung model ΛCDM yang mendeskripsikan secara mendetail kandungan lingkungan kehidupan semesta.

Fase terawal ledakan dahsyat penuh dengan spekulasi. Model yang sangat umumnya dipakai menyebut bahwa lingkungan kehidupan semesta terisi secara homogen dan isotropis dengan rapatan energi yang sangat tinggi, tekanan dan temperatur yang sangat besar, dan dengan cepat mengembang dan mendingin. Anggaran 10−37 detik setelah pengembangan, transisi fase menyebabkan inflasi kosmis, yang sewaktu itu lingkungan kehidupan semesta mengembang secara eksponensial.[33] Setelah inflasi bubar, lingkungan kehidupan semesta terdiri dari plasma kuark-gluon beserta partikel-partikel elementer lainnya.[34]

Temperatur pada ketika itu sangat tinggi sehingganya kecepatan gerak partikel sampai kecepatan relativitas, dan produksi pasangan segala jenis partikel terus menerus diproduksi dan dihancurkan. Sampai dengan suatu waktu, reaksi yang tak dikenal yang disebut bariogenesis melanggar kekekalan banyak barion dan menyebabkan banyak kuark dan lepton lebih banyak daripada antikuark dan antilepton sebesar satu per 30 juta. Ini menyebabkan dominasi materi melebihi antimateri pada lingkungan kehidupan semesta.[35]

Ukuran lingkungan kehidupan semesta terus membesar dan temperatur lingkungan kehidupan semesta terus menurun, sehingga energi tiap-tiap partikel terus menurun. Transisi fase perusakan simetri membuat gaya-gaya dasar fisika dan parameter-parameter partikel elementer mempunyai dalam kondisi yang sama seperti sekarang.[36] Setelah anggaran 10−11 detik, gambaran ledakan dahsyat diproduksi melebihi jelas oleh karena energi partikel telah menurun sampai energi yang bisa dicapai oleh eksperimen fisika partikel.

Pada sekitar 10−6 detik, kuark dan gluon bergabung membentuk barion seperti proton dan neutron. Kuark yang sedikit lebih banyak daripada antikuark membuat barion sedikit lebih banyak daripada antibarion. Temperatur pada ketika ini tidak lagi cukup tinggi sebagai menghasilkan pasangan proton-antiproton, sehingga yang berikutnya terjadi yaitu pemusnahan massal, menyisakan hanya satu dari 1010 proton dan neutron terdahulu. Setelah pemusnahan ini, proton, neutron, dan elektron yang tersisa tidak lagi memainkan usaha secara relativistik dan rapatan energi lingkungan kehidupan semesta didominasi oleh foton (dengan sebagian kecil berasal dari neutrino).

Beberapa menit semasa pengembangan, ketika temperatur sekitar satu miliar kelvin dan rapatan lingkungan kehidupan semesta sama dengan rapatan udara, neutron bergabung dengan proton dan membentuk inti atom deuterium dan helium dalam suatu ronde yang dikenal sebagai nukleosintesis ledakan dahsyat.[37] Kebanyakan proton sedang tidak terikat sebagai inti hidrogen. Seiring dengan mendinginnya lingkungan kehidupan semesta, rapatan energi massa rihat materi secara gravitasional mendominasi. Setelah 379.000 tahun, elektron dan inti atom bergabung diproduksi menjadi atom (kebanyakan berupa hidrogen) dan radiasi materi mulai bubar. Sisa-sisa radiasi ini yang terus memainkan usaha melewati ruang semesta dikenal sebagai radiasi latar gelombang mikro kosmis.[38]

Ajang Ultra Dalam Hubble memperlihatkan galaksi-galaksi dari abad dahulu ketika lingkungan kehidupan semesta sedang muda, lebih padat, dan lebih hangat menurut teori ledakan dahsyat.

Selama periode yang sangat panjang, daerah-daerah lingkungan kehidupan semesta yang sedikit lebih rapat mulai menarik materi-materi sekitarnya secara gravitasional, membentuk awan gas, bintang, galaksi, dan objek-objek astronomi lainnya yang terpantau sekarang. Detail ronde ini bergantung pada banyaknya dan jenis materi lingkungan kehidupan semesta. Terdapat tiga jenis materi yang memungkinkan, yakni materi gelap dingin, materi gelap panas, dan materi barionik. Pengukuran terbaik yang didapatkan dari WMAP menunjukkan bahwa wujud materi yang dominan dalam lingkungan kehidupan semesta ini yaitu materi gelap dingin. Dua jenis materi lainnya hanya menduduki kurang dari 18% materi lingkungan kehidupan semesta.[32]

Bukti-bukti independen yang berasal dari supernova tipe Dia dan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis menyiratkan bahwa lingkungan kehidupan semesta sekarang didominasi oleh sejenis wujud energi misterius yang disebut sebagai energi gelap, yang rupa-rupanya menembus semua ruang. Pengamatan ini mensugestikan bahwa 72% total rapatan energi lingkungan kehidupan semesta sekarang mempunyai wujud energi gelap. Ketika lingkungan kehidupan semesta sedang sangat muda, probabilitas besar dia telah disusupi oleh energi gelap, namun dalam ruang yang sempit dan saling berdekatan. Pada ketika itu, gravitasi mendominasi dan secara perlahan memperlambat pengembangan lingkungan kehidupan semesta. Namun, pada yang belakang sekalinya, setelah beberapa miliar tahun pengembangan, energi gelap yang semakin berlimpah menyebabkan pengembangan lingkungan kehidupan semesta mulai secara perlahan semakin cepat.

Segala evolusi kosmis yang terjadi setelah periode inflasioner ini mampu secara ketat dideskripsikan dan dimodelkan oleh model ΛCDM, yang memakai kerangka mekanika kuantum dan relativitas umum Einstein yang independen. Sebagaimana yang telah diceritakan, tiada model yang mampu menjelaskan peristiwa sebelum 10−15 detik setelah peristiwa ledakan dahsyat. Teori kuantum gravitasi diperlukan sebagai mengatasi batas ini.

Asumsi-asumsi dasar

Teori ledakan dahsyat bergantung kepada dua asumsi utama: universalitas hukum fisika dan prinsip kosmologi. Prinsip kosmologi menyalakan bahwa dalam skala yang besar lingkungan kehidupan semesta bersifat homogen dan isotropis.

Kedua asumsi dasar ini awal mulanya diasumsikan sebagai postulat, namun beberapa usaha telah diterapkan sebagai menguji keduanya. Sebagai misalnya, asumsi bahwa hukum fisika berjalan secara universal diuji melewati pengamatan ilmiah yang menunjukkan bahwa kelainan terbesar yang mungkin terjadi pada tetapan struktur halus sepanjang usia lingkungan kehidupan semesta mempunyai dalam batas 10−5.[39]

Apabila lingkungan kehidupan semesta tampak isotropis sebagaimana yang terpantau dari bumi, prinsip komologis mampu diturunkan dari prinsip Kopernikus yang lebih sederhana. Prinsip ini menyalakan bahwa bumi, maupun titik pengamatan manapun, bukanlah posisi pusat yang khusus ataupun penting. Sampai dengan sekarang, prinsip kosmologis telah sukses dikonfirmasikan melewati pengamatan pada radiasi latar gelombang mikro kosmis.

Metrik FLRW

Relativitas umum mendeskripsikan ruang-waktu memakai metrik yang menjelaskan jarak kedua titik yang terpisah satu sama lainnya. Titik ini, yang mampu berupa galaksi, bintang, ataupun objek lainnya, ditunjukkan memakai peta koordinat yang mempunyai di semuanya ruang waktu. Prinsip kosmologis menyiratkan bahwa metrik ini haruslah homogen dan isotropis dalam skala yang besar. Satu-satunya metrik yang memenuhi persyaratan ini yaitu metrik Riedmann–Lemaître–Robertson–Walker (metrik FLRW). Metrik ini mengandung faktor skala yang menentukan seberapa besar lingkungan kehidupan semesta berganti seiring dengan berlanjutnya waktu. Hal ini memungkinkan kita sebagai membuat sistem koordinat yang mampu dipilih dengan praktis, yaitu koordinat segerak (comoving coordinate).

Dalam sistem koordinat ini, kisi koordinat berekspansi bersamaan dengan lingkungan kehidupan semesta yang mengembang, sehingga objek yang memainkan usaha karena pengembangan lingkungan kehidupan semesta hendak mempunyai pada titik yang sama dalam sistem koordinat ini. Walaupun jarak koordinat (jarak segerak) kedua titik tetap konstan, jarak fisik selang dua titik hendak meningkat berlandaskan dengan faktor skala lingkungan kehidupan semesta.[40]

Ledakan Dahsyat bukanlah peristiwa penghamburan materi ke semua ruang semesta yang kosong. Melainkan ruang tersebut berekspansi seiring dengan waktu dan meningkatkan jarak fisik selang dua titik yang bersegerak. Karena metrik FLRW mengasumsikan distribusi massa dan energi yang merata, metrik ini hanya berjalan pada skala yang besar.

Horizon

Salah satu ciri penting pada ruang waktu Ledakan Dahsyat yaitu keberadaan horizon. Oleh karena lingkungan kehidupan semesta mempunyai usia yang terbatas, dan cahaya memainkan usaha dengan kecepatan yang terbatas pula, karenanya hendak terdapat beragam peristiwa pada masa lalu yang cahayanya belum sampai kita. Hal ini hendak membatasi kita dalam mengamati objek terjauh lingkungan kehidupan semesta (horizon masa lalu). Sebaliknya, karena ruang itu sendiri berekspansi dan objek yang semakin jauh hendak menjauh semakin cepat, cahaya yang dipancarkan oleh kita tidak hendak pernah sampai objek jauh tersebut. Batas ini disebut sebagai horizon masa depan, yang membatasi kejadian-kejadian pada masa depan yang kita mampu pengaruhi.

Keberadaan dua horizon ini bergantung pada penjelasan detail model FLRW tentang lingkungan kehidupan semesta kita. Pemahaman kita tentang lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya menyiratkan terdapatnya horizon masa lalu, walaupun pandangan kita juga hendak dibatasi oleh buramnya lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya. Oleh karenanya, kita tidak mampu memandang masa lalu lebih jauh daripada yang kita mampu pandang sekarang, walaupun horizon masa lalu hendak menyusut dalam ruang. Bila pengembangan hendak semesta terus berakselerasi, karenanya hendak terdapat pula horizon masa depan... [41]

Bukti pengamatan

Terdapat beberapa bukti pengamatan langsung yang mendukung model Ledakan Dahsyat, yaitu pengembangan Hubble terpantau pada geseran merah galaksi, pengukuran mendetail pada latar belakangan gelombang mikro kosmis, kelimpahan unsur-unsur ringan, dan distribusi skala besar beserta evolusi galaksi[42] yang diprediksikan terjadi karena pertumbuhan gravitasional struktur dalam teori standar. Keempat bukti ini kadang-kadang disebut "empat pilar teori Ledakan Dahsyat".[43]

Hukum Hubble dan pengembangan ruang

Pengamatan pada galaksi dan kuasar yang jauh menunjukkan bahwa objek-objek ini merasakan pergeseran merah, yakni bahwa pancaran cahaya objek ini telah bergeser menuju panjang gelombang yang lebih panjang. Pergeseran ini mampu diamankan dengan mengambil spektrum frekuensi suatu objek dan mencocokkannya dengan pola spektroskopi garis emisi ataupun garis absorpsi atom suatu unsur kimia yang berinteraksi dengan cahaya. Pergeseran ini secara merata isotropis, dan terdistribusikan merata di kesemuaan objek terpantau di semua arah pantauan. Bila geseran merah ini diinterpretasikan sebagai geseran Doppler, kecepatan mundur suatu objek mampu dikalkulasi. Sebagai beberapa galaksi, dimungkinkan pula anggaran jarak memakai tangga jarak kosmis. Ketika kecepatan mundur dipetakan terhadap jaraknya, hubungan linear yang dikenal sebagai hukum Hubble hendak terpantau:[7]

dengan

• v yaitu kecepatan mundur suatu galaksi ataupun objek lainnya,
• D yaitu jarak segerak terhadap objek tersebut, dan
• H0 yaitu konstanta Hubble, yang nilai pengukurannya yaitu 70,4 +1,3−1,4 kilometer/s/Mpc.[32]

Hukum Hubble mempunyai dua penjelasan, yaitu kita mempunyai pada pusat pengembangan galaksi (yang tidak mungkin berlandaskan dengan prinsip Kopernikus), atapun lingkungan kehidupan semesta mengembang secara merata ke mana-mana. Pengembangan lingkungan kehidupan semesta ini diprediksikan dari relativitas umum oleh Alexander Friedmann pada tahun 1922[16] dan Georges Lemaître pada tahun 1927,[17] sebelum Hubble menerapkan analisi beserta pengamatannya pada tahun 1929.

Teori ini mempersyaratkan bahwa hubungan v = HD berjalan sepanjang masa, dengan D yaitu jarak segerak, v yaitu kecepatan mundur, dan v, H, D bervariasi seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta (oleh karenanya kita menulis H0 sebagai menandakannya sebagai "konstanta" Hubble sekarang). Sebagai jarak yang lebih kecil daripada lingkungan kehidupan semesta teramati, geseran merah Hubble mampu diasumsikan sebagai geseran Doppler yang berlandaskan dengan kecepatan mundur v. Namun, geseran merah ini bukan geseran Doppler sejatinya, namun merupakan dampak dari pengembangan lingkungan kehidupan semesta selang waktu cahaya tersebut dipancarkan dengan waktu cahaya tersebut dideteksi.[44]

Bahwa lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan metrik ditunjukkan oleh bukti pengamatan langsung prisip kosmologis dan prinsip Kopernikus. Pergeseran merah yang terpantau pada objek-objek yang jauh sangat isotropis dan homogen.[7] Hal ini mendukung prinsip kosmologis bahwa lingkungan kehidupan semesta tampaklah sama di semuanya arah pantauan. Apabila pergeseran merah yang terpantau merupakan dampak dari suatu ledakan di titik pusat yang jauh dari kita, karenanya pergeseran merahnya tidak hendak sama di setiap arah pantauan.

Pengukuran pada efek-efek radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis terhadap dinamika sistem astrofisika yang jauh pada tahun 2000 membuktikan kebenaran prinsip Kopernikus, yakni bahwa Bumi bukanlah posisi pusat lingkungan kehidupan semesta.[45] Radiasi yang berasal dari Ledakan Dahsyat ditunjukkan cukup hangat pada masa-masa awal mulanya di semua lingkungan kehidupan semesta. Pendinginan yang merata pada latar belakangan gelombang mikro kosmis selama milyaran tahun hanya mampu diterangkan apabila lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan metrik dan kita tidak mempunyai tidak jauh dengan pusat suatu ledakan.

Radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis

Citra WMAP yang menunjukkan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis

Semasa beberapa hari pertama lingkungan kehidupan semesta, lingkungan kehidupan semesta mempunyai dalam kondisi kesetimbangan termal, dengan foton secara berkesinambungan dipancarkan dan pengahabisan diserap. Hal ini pengahabisan menghasilkan radiasi spektrum benda hitam.

Seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta, temperatur lingkungan kehidupan semesta menurun sehingganya foton tidak lagi mampu diproduksi maupun dihancurkan. Temperatur ini sedang cukup tinggi untuk elektron dan inti sebagai terus berpisah tanpa terikat satu sama lainnya. Walau demikian, foton terus "dipantulkan" dari elektron-elektron lepas sama sekali ini melewati suatu ronde yang disebut hamburan Thompson. Oleh karena hamburan yang terjadi bertali-tali, lingkungan kehidupan semesta pada masa-masa awal mulanya hendak tampak buram oleh cahaya.

Ketika temperatur jatuh sampai beberapa ribu Kelvin, elektron dan inti atom mulai bergabung membentuk atom. Ronde ini disebut sebagai rekombinasi. Karena foton jarang dihamburkan dari atom netral, radiasi hendak bubar dipancarkan dari materi ketika nyaris semua elektron telah berekombinasi. Ronde ini terjadi 379.000 tahun setelah Ledakan Dahysat, dikenal sebagai abad penghamburan terakhir. Foton-foton terakhir inilah yang kita pantau pada radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada masa sekarang.

Pola-pola fluktuasi radiasi latar ini merupakan gambaran langsung lingkungan kehidupan semesta pada masa-masa awal mulanya. Energi foton yang berasal pada abad penghamburan terakhir hendak merasakan pergeseran merah seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta. Spektrum yang dipancarkan oleh foton ini hendak sama dengan spektrum radiasi benda hitam, namun dengan temperatur yang menurun. Hal ini mengakibatkan radiasi foton ini bergeser ke kawasan gelombang mikro. Radiasi ini dianggarkan terpantau di setiap titik pantauan di lingkungan kehidupan semesta dan datang dari semua arah dengan intensitas radiasi yang (hampir) sama.

Pada tahun 1964, Arno Penzias dan Robert Wilson secara tidak sengaja menemukan radiasi latar belakangan kosmis ketika mereka sedang menerapkan pemantau diagnostik memakai penerima gelombang mikro yang dimiliki oleh Laboratorium Bell.[28] Penemuan mereka memberikan konfirmasi yang substansial tentang prediksi radiasi latar bahwa radiasi ini bersifat isotropis dan konsisten dengan spektrum benda hitam pada 3 K. Penzias dan Wilson pengahabisan dianugerahi penghargaan Nobel atas penemuan mereka.

Spektrum latar belakangan gelombang mikro kosmis yang diukur oleh intrumen FIRAS pada satelit COBE merupakan spektrum benda hitam berpresisi sangat tinggi yang pernah diukur di lingkungan kehidupan.[46] Titik-titik data beserta ambang batas kekeliruan pengukuran pada grafik di atas tertutup oleh kurva teoritis, menunjukkan kepresisian pengukuran yang sangat tinggi.

Pada tahun 1989, NASA meluncurkan satelit COBE (Cosmic Background Explorer - Penjelajah latar belakangan kosmis). Hasil penemuan awal satelit ini yang dirilis pada tahun 1990 konsisten dengan prediksi Ledakan Dahsyat.

COBE menemukan pula temperatur sisa lingkungan kehidupan semesta sebesar 2,726 K dan pada tahun 1992 sebagai awal mulanya mendeteksi fluktuasi (anisotropi) pada radiasi latar belakangan gelombang mikro dengan angkatan sebesar satu per 105.[29] John C. Mather dan George Smoot dianugerahi Nobel atas kepemimpinan mereka dalam proyek ini. Anisotropi latar belakangan gelombang mikro kosmis diinvestigasi lebih lanjut oleh sebanyak besar eksperimen yang diterapkan di darat maupun memakai balon. Pada tahun 2000-2001, beberapa eksperimen, utamanya BOOMERanG, menemukan bahwa lingkungan kehidupan semesta nyaris secara spasial rata dengan mengukur ukuran sudut anisotropi. (Lihat wujud lingkungan kehidupan semesta.)

Pada awal tahun 2003, hasil penemuan pertama WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) dirilis, menghasilkan nilai terakurat beberapa parameter-parameter kosmologis. Wahana antariksa ini juga membantah beberapa model inflasi kosmis, namun sedang konsisten dengan teori inflasi secara umumnya.[30] WMAP juga mengonfirmasi bahwa selautan neutrino kosmis merembes di semuanya lingkungan kehidupan semesta. Ini merupakan bukti yang jelas bahwa bintang-bintang pertama memerlukan lebih dari setengah milyar tahun sebagai membuat kabut kosmis.

Kelimpahan unsur-unsur primordial

Memakai model Ledakan Dahsyat, kita mampu memperkirakan konsentrasi helium-4, helium-3, deuterium dan litium-7 yang mempunyai di semua lingkungan kehidupan semesta berbanding dengan banyak hidrogen biasa.[37] Kelimpahan kesemuaan unsur ini bergantung pada satu parameter, yakni rasio foton terhadap barion, yang nilainya mampu dihitung secara independen dari detail struktur fluktuasi latar belakangan gelombang mikro kosmis. Rasio yang diprediksikan (rasio massa) yaitu sekitar 0,25 sebagai 4He/H, sekitar 10−3 sebagai 2H/H, sekitar 10−4 sebagai 3He/H dan sekitar 10−9 sebagai 7Li/H.[37]

Hasil prediksi ini berlandaskan dengan hasil pengukuran, sangat tidak sebagai kelimpahan yang diprediksikan dari nilai tunggal rasio barion terhadap foton. Kesesuaian ini cukup patut sebagai deuterium, namun terdapat diskrepansi yang kecil sebagai 4He dan 7Li. Dalam kasus helium dan litium, terdapat ketidakpastian sistematis yang cukup besar. Walau demikian, konsistensi prediksi ini secara umumnya memberikan bukti yang kuat hendak terjadinya Ledakan Dahsyat.[47]

Evolusi dan distribusi galaksi

Panorama langit yang menunjukkan distribusi galaksi di luar Bimasakti.

Pengamatan mendetail terhadap morfologi dan distribusi galaksi beserta kuasar memberikan bukti yang kuat hendak terjadinya Ledakan Dahsyat. Perpaduan selang pengamatan dengan teori menunjukkan bahwa galaksi-galaksi beserta kuasar-kuasar pertama terbentuk sekitar satu milyar tahun setelah Ledakan Dahysyat. Sejak itu pula, beragam struktur astronomi lainnya yang lebih besar seperti golongan galaksi mulai terbentuk. Populasi bintang-bintang terus berevolusi dan menua, sehingga galaksi jauh (yang pemantaunnya menunjukkan kondisi galaksi tersebut pada masa awal lingkungan kehidupan semesta) tampak sangat berlainan dari galaksi tidak jauh. Selain itu, galaksi-galaksi yang baru saja terbentuk tampak sangat berlainan dengan galaksi-galaksi yang terbentuk sesaat setelah Ledakan Dahsyat. Pengamatan ini membantah model kondisi tetap. Pengamatan pada pembentukan bintang, distribusi kuasar dan gaklasi, berlandaskan dengan simulasi pembentukan lingkungan kehidupan semesta yang diakibatkan oleh Ledakan Dahysat.[48][49]

Bukti-bukti lainnya

Setelah melewati beberapa perdebatan, umur lingkungan kehidupan semesta yang dianggarkan dari pengembangan Hubble dan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis telah menunjukkan kesesuaian yang sama (sedikit lebih tua) dengan usia bintang-bintang tertua lingkungan kehidupan semesta.

Prediksi bahwa temperatur radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis lebih tinggi pada masa lalunya telah didukung secara eksperimental dengan mengamati garis-garis emisi kabut gas yang sensitif terhadap temperatur pada pergeseran merah yang tinggi. Prediksi ini juga menyiratkan bahwa amplitudo dari efek Sunyaev–Zel'dovich dalam golongan galaksi tidak tergantung secara langsung pada geseran merah.

Ciri, masalah, dan masalah

Walaupun sekarang ini teori Ledakan Dahsyat mendapatkan dukungan yang luas dari para ilmuwan, dalam sejarahnya, beragam persaoalan dan masalah pada teori ini pernah memicu kontroversi ilmiah tentang model mana yang sangat patut dalam menjelaskan pengamatan kosmologis yang mempunyai. Banyak dari masalah dan masalah teori Ledakan Dahsyat telah mendapatkan solusinya, patut melewati modifikasi pada teori itu sendiri maupun melewati pengamatan lebih lanjut yang lebih patut.

Gagasan-gagasan inti Ledakan Dahsyat yang terdiri dari pengembangan lingkungan kehidupan semesta, kondisi awal lingkungan kehidupan semesta yang panas, pembentukan helium, dan pembentukan galaksi, diturunkan dari banyak pengamatan yang tak tergantung pada model kosmologis mana pun. Walau bagaimanapun, model cermat Ledakan Dahsyat memprediksikan beragam feomena fisika yang tak pernah terpantau di Bumi maupun terdapat pada Model Standar fisika partikel. Utamanya, materi gelap merupakan topik investigasi ilmiah yang mendapatkan perhatian yang luas.[50] Masalah lainnya seperti masalah halo taring dan masalah galaksi katai dari materi gelap dingin tidak sefatal penjelasan materi gelap karena penyelesaian atas masalah tersebut telah mempunyai dan hanya memerlukan perbaikan lebih lanjut pada teori Ledakan Dahsyat. Energi gelap juga merupakan topik investigasi yang menarik perhatian ilmuwan, namun tidaklah jelas apakah pendeteksian langsung energi gelap dimungkinkan atau tidak.[51]

Di sisi lain, inflasi kosmos dan bariogenesis sedang sangat spekulatif. Keduanya sangat penting dalam menjelaskan kondisi awal lingkungan kehidupan semesta, namun tidak mampu dialihkan dengan penjelasan alternatif lainnya tanpa mengubah teori Ledakan Dahsyat secara semuanya.[cat 3] Pencarian hendak penjelasan yang tepat atas fenomena-fenomena tersebut menjawab pada masalah yang belum terpecahkan dalam fisika.

Masalah horizon

Masalah horizon mencuat diakibatkan oleh premis bahwa informasi tidak mampu memainkan usaha melebihi kecepatan cahaya. Dengan usia lingkungan kehidupan semesta yang terbatas, hendak terdapat horizon partikel yang memisahkan dua kawasan dalam ruang lingkungan kehidupan semesta yang tidak mempunyai hubungan kontak karena dampak.[52] Isotropi radiasi latar yang terpantau menimbulkan masalah, karena apabila lingkungan kehidupan semesta telah didominasi oleh radiasi ataupun materi sepanjang waktunya di mulai dari masa penghamburan terakhir, horizon partikel pada masa itu haruslah berkoresponden sekitar 2 derajat di langit, dan tidak hendak terdapat mekanisme apapun yang menyebabkan kawasan lainnya yang dibatasi partikel horizon sebagai mempunyai temperatur yang sama.

Penyelesaian atas inkonsistensi ini diterangkan oleh teori inflasi, yakni ajang energi skalar yang isotropis dan homogen mendominasi lingkungan kehidupan semesta pada periode waktu terawalnya (sebelum bariogenesis). Semasa inflasi, lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan eksponensial dan horizon partikel mengembang lebih cepat daripada yang kita asumsikan sebelumnya, sehingga kawasan yang sekarang ini mempunyai berseberangan dengan lingkungan kehidupan semesta teramati hendak melangkaui partikel horizon satu sama lainnya . Isotropi radiasi latar yang terpantau pengahabisan hendak menunjukkan bahwa kawasan yang lebih luas ini pernah mempunyai dalam hubungan kontak karena dampak sebelum terjadinya inflasi.

Prinsip ketidakpastian Heisenberg memprediksikan bahwa semasa fase inflasi, hendak terdapat fluktuasi termal kuantum. Fluktuasi ini memerankan sebagai cikal bakal semuanya struktur lingkungan kehidupan semesta. Teori inflasi memprediksikan bahwa fluktuasi ini bersifat invariansi skala dan berdistribusi normal, sebagaimana yang dikonfirmasikan oleh pengukuran radiasi latar.

Masalah kerataan lingkungan kehidupan semesta

Geometri semuanya lingkungan kehidupan semesta ditentukan oleh parameter kosmologis omega, apakah omega lebih kecil, sama dengan, ataupun lebih besar daripada satu.

Masalah kerataan lingkungan kehidupan semesta yaitu masalah pengamatan yang diasosiasikan dengan metrik Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker.[52] Lingkungan kehidupan semesta bisa saja mempunyai kelengkungan spasial yang positif, negatif, maupun nol tergantung pada rapatan energinya. Kelengkungan lingkungan kehidupan semesta negatif apabila rapatan energinya lebih kecil daripada rapatan kritisnya, positif apabila lebih besar darinya, dan nol (rata) apabila sama besar dengannya. Permasalahnnya yaitu bahwa rapatan energi lingkungan kehidupan semesta terus meningkat dan menjauhi nilai rapatan kritis walaupun lingkungan kehidupan semesta tetap nyaris rata.[cat 4] Fakta bahwa lingkungan kehidupan semesta belum sampai Kematian Kalor maupun Remukan Besar setelah milyaran tahun memerlukan penjelasan yang memadai, karena beberapa menit setelah Ledakan Dahsyat, massa jenis lingkungan kehidupan semesta haruslah di bawah satu per 1014 dari nilai kritisnya sebagai tetap mempunyai sampai sekarang.[53]

Penyelesaian masalah ini diselesaikan oleh teori inflasi. Semasa inflasi, ruang waktu mengembang sedemikiannya kelengkungannya dimuluskan. Sehingganya, diteorikan bahwa inflasi ini mendorong lingkungan kehidupan semesta sebagai tetap nyaris rata dengan rapatan lingkungan kehidupan semesta yang nyaris sama dengan nilai rapatan kritisnya.

Monopol magnetik

Masalah monopol magnetik dicetuskan pada yang belakang sekali tahun 1970-an. Teori manunggal besar memprediksikan kecacatan topologi ruang yang hendak bermanifestasi diproduksi menjadi magnetik monopol. Benda ini hendak dihasilkan secara efisien pada awal lingkungan kehidupan semesta yang panas, menghasilkan kerapatan yang lebih tinggi daripada yang konsisten dengan pemantauan . Masalah ini diselesaikan pula oleh inflasi kosmos, yang menghilangkan semua titik-titik cacat dari lingkungan kehidupan semesta teramati sebagaimana dia mendorong geometri lingkungan kehidupan semesta diproduksi menjadi rata.[52]

Resolusi alternatif terhadap masalah horizon, kerataan, dan monopol magnetik diberikan pula oleh hipotesis kelengkungan Weyl.[54][55]

Asimetri barion

Sampai sekarang sedang belum dipahami mengapa lingkungan kehidupan semesti mempunyai banyak materi yang lebih banyak daripada antimateri.[35] Umumnya diasumsikan bahwa ketika lingkungan kehidupan semesta sedang berusia muda dan sangat panas, dia mempunyai dalam kondisi kesetimbangan dan mengandung sebanyak barion dan antibarion yang sama besarnya. Namun, hasil pengamatan menyiratkan bahwa lingkungan kehidupan semesta, termasuk pula yang mempunyai di tempat terjauh, nyaris semuanya terdiri dari materi. Ronde misterius yang dikenal sebagai "bariogenesis" membuat asimetri ini. Supaya bariogenesis mampu terjadi, syarat-syarat kondisi Sakharov harus dipenuhi. Kondisi ini mempersyaratkan bahwa banyak barion tidak abadi, simetri-C dan simetri-CP dilanggar, serta lingkungan kehidupan semesta menyimpang dari kesetimbangan termodinamika.[56] Semua kondisi ini terjadi dalam Model Standar, namun efeknya tidaklah cukup kuat sebagai menjelaskan asimetri barion.

Usia golongan globular

Pada pertengahan tahun 1990-an, pengamatan pada gugusan-gugusan globular menunjukkan hasil yang rupa-rupanya tidak konsisten dengan Ledakan Dahsyat. Simulasi komputer yang cocok dengan pemantauan pada populasi golongan globular bintang menunjukkan bahwa usia gugusan-gugusan ini sekitar 15 milyar tahun. Hal ini berkontradiksi dengan usia lingkungan kehidupan semesta yang berusia 13,7 miltar tahun. Masalah ini umumnya diselesaikan pada yang belakang sekali tahun 1990-an dengan simulasi komputer yang baru yang melibatkan efek pelepasan massa yang diakibatkan oleh angin bintang. Simulasi baru ini menunjukkan usia golongan globular yang lebih muda.[57] Walau demikian, sedang terdapat pertanyaan yang meragukan seberapa akurat usia golongan ini diukur. Tetapi yang jelas mempunyai bahwa objek luar angkasa ini merupakan salah satu yang tertua di lingkungan kehidupan semesta.

Materi gelap

Diagram yang menunjukkan komposisi beragam komponen lingkungan kehidupan semesta menurut model ΛCDM  – anggaran 95% komposisi lingkungan kehidupan semesta mempunyai wujud materi gelap dan energi gelap

Semasa tahun 1970-an dan 1980-an, beragam pengamatan menunjukkan bahwa mempunyainya ketidakcukupan materi terpantau dalam lingkungan kehidupan semesta yang mampu dipakai sebagai menjelaskan daya gaya gravitasi antar dan intra galaksi. Hal ini pengahabisan memunculkan gagasan bahwa 90% materi lingkungan kehidupan semesta berupa materi gelap yang tidak memancarkan cahaya maupun berinteraksi dengan materi barion. Selain itu, asumsi bahwa lingkungan kehidupan semesta terdiri dari materi normal hendak menghasilkan prediksi yang inkonsisten dengan hasil pengmatan. Khususnya, lingkungan kehidupan semesta sekarang ini tampak lebih berbongkah-bongkah dan mengandung lebih sedikit deuterium. Hal ini tidak mampu diterangkan tanpa keberadaa materi gelap. Manakala pada awal mulanya materi gelap ini cukup kontroversial, keberadaannya telah terindikasikan dalam beragam pengamatan, meliputi anisotropi pada radiasi latar belakangan gelombang mikro, dispersi kecepatan golongan galaksi, kajian pada pelensaan gravitasi, dan pengukuran sinar-X pada golongan galaksi.[58]

Bukti keberadaan materi gelap kebanyakan berasal dari pengaruh gravitasi materi ini terhadap materi lain. Sampai ketika ini, belum mempunyai partikel materi gelap yang telah terpantau di laboratorium.

Energi gelap

Pengukuran pada hubungan geseran merah dengan magnitudo semu dari supernova tipe Dia mengindikasikan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta telah berakselerasi sejak lingkungan kehidupan semesta berusia setengah kali lebih muda dari sekarang. Sebagai menjelaskan akselerasi ini, relativitas umum mempersyaratkan bahwa kebanyakan energi dalam lingkungan kehidupan semesta terdiri dari suatu komponen yang bertekanan negatif, atau diistilahkan "energi gelap". Energi gelap diindikasikan oleh sederetan bukti.

Pengukuran pada latar belakangan gelombang mikro kosmis mengindikasikan bahwa lingkungan kehidupan semesta nyaris secara spasial rata, sehingganya menurut relativitas umum, lingkungan kehidupan semesta haruslah mempunyai energi/massa yang nyaris sama dengan rapatan kritisnya. Namun, rapatan lingkungan kehidupan semesta yang dihitung dari penggugusan gravitasional menunjukkan bahwa dia hanya sekitar 30% dari rapatan kritisnya.[20] Oleh karena energi gelap tidak menggugus seperti energi lainnya, energi gelap mampu menjelaskan rapatan energi yang "hilang" itu.

Tekanan negatif merupakan salah satu ciri/sifat dari energi vakum. Namun sifat persis energi gelap sedang misterius. Hasil ekperimen dari WMAP pada tahun 2008 yang menggabungkan data dari radiasi latar belakangan dan sumber data lainnya menunjukkan bahwa rapatan massa/energi lingkungan kehidupan semesta utamanya terdiri dari 73% energi gelap, 23% materi gelap, 4,6% materi biasa, dan kurang dari 1%-nya neutrino.[32]

Rapatan energi dalam materi menurun seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta, tetapi rapatan energi gelap tetap (hampir) konstan. Oleh karenanya, materi mendominasi semuanya energi total lingkungan kehidupan semesta pada masa lalunya. Persentase ini hendak menurun pada masa depan seiring dengan semakin dominannya energi gelap.

Sebelum diindikasikannya energi gelap, para kosmologis umumnya mengajukan dua skenario masa depan lingkungan kehidupan semesta. Bila rapatan massa lingkungan kehidupan semesta lebih besar daripada rapatan kritisnya, karenanya lingkungan kehidupan semesta hendak sampai ukuran maksimum dan pengahabisan mulai runtuh. Lingkungan kehidupan semesta pengahabisan diproduksi melebihi padat dan lebih panas kembali, dan pada yang belakang sekalinya hendak sampai Remukan Besar.[41]

Sebaliknya, apabila rapatan lingkungan kehidupan semesta sama atau lebih kecil daripada rapatan kritisnya, pengembangan lingkungan kehidupan semesta hendak melambat namun tidak hendak pernah bubar. Pembentukan bintang-bintang pengahabisan hendak bubar karena semua gas antar bintang di setiap galaksi telah habis dikonsumsi; bintang-bintang yang mempunyai pengahabisan hendak terus menjalani pembakaran nuklir diproduksi menjadi katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam. Dengan sangat perlahan, tumbukan selang katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam hendak mengakibatkan pembentukan lubang hitam yang lebih besar. Temperatur rata-rata lingkungan kehidupan semesta hendak secara asimtotis sampai nol mutlak (Pembekuan Besar).

Selain itu, apabila proton tidak stabil, karenanya materi-materi barion hendak menghilang dan menyisakan hanya radiasi beserta lubang hitam. Pada yang belakang sekalinya pula, lubang-lubang hitam yang terbentuk hendak menguap dengan memancarkan radiasi Hawking. Entropi lingkungan kehidupan semesta hendak meningkat sampai dengan taraf tiada lagi wujud energi lain bisa didapatkan dari entropi tersebut. Kondisi ini disebut sebagai kematian kalor lingkungan kehidupan semesta.

Pengamatan modern menunjukkan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta terus berakselerasi, ini berfaedah bahwa semakin banyak ronde lingkungan kehidupan semesta teramati sekarang hendak terus melewati horizon peristiwa kita dan tidak hendak pernah berkontak dengan kita lagi. Dampak yang belakang sekali dari pengembangan yang terus meningkat ini tidak dikenal.

Model ΛCDM lingkungan kehidupan semesta mengandung energi gelap dalam wujud konstanta kosmologi. Teori ini mensugestikan bahwa hanya sistem yang terikat secara gravitasional saja, misalnya galaksi, yang hendak terus terikat bersama. Namun, galaksi-galaksi inipun hendak sampai kematian kalor seiring dengan mengembang dan mendinginnya lingkungan kehidupan semesta.

Penjelasan alternatif lainnya yang disebut teori energi fantom mensugestikan bahwa pada yang belakang sekalinya gugusan-gugusan galaksi, bintang, planet, atom, inti atom, dan materi hendak terkoyak oleh pengembangan yang terus meningkat, dan kondisi ini disebut sebagai Koyakan Besar.[59]

Fisika spekulatif melangkaui teori Ledakan Dahsyat

Pemikiran pengembangan lingkungan kehidupan semesta, di mana ruang (termasuk ronde tak teramati lingkungan kehidupan semesta) di wakili oleh potongan-potongan lingkaran seiring dengan berlanjutnya waktu.

Manakala model Ledakan Dahsyat telah cukup mapan dalam ronde kosmologi, sangat besar probabilitasnya model ini hendak terus diperbaiki pada masa depan. Sampai sekarang, sangat sedikit sekali yang kita ketahui tentang masa-masa awal sejarah lingkungan kehidupan semesta. Teorema singularitas Penrose-Hawking mempersyaratkan keberadaan singularitas pada awal kemunculan waktu. Namun, teori ini mengasumsikan bahwa teori relativitas umum berjalan, walaupun teori relativitas umum haruslah tidak berjalan sebelum lingkungan kehidupan semesta sampai temperatur Planck. Pelaksanaan teori gravitasi kuantum yang tepat mungkin mampu menghindari keberadaan singularitas ini.[60]

Terdapat beberapa gagasan beserta hipotesis tak teruji yang diajukan:

• Model kondisi Hartle-Hawking, yang mana semuanya ruang waktu terbatas; Ledakan Dahsyat mewakili batas waktu, namun tidak memerlukan keberadaan singularitas.[61]
• Model kekisi Ledakang Dahsyat[62] menyalakan bahwa lingkungan kehidupan semesta pada ketika Ledakan Dahsyat terdiri atas sebanyak kekisi fermion yang terbatas yang merambah domain fundamental, sehingganya dia mempunyai simetri rotasional, translasional, dan tolok. Simetri ini merupakan simetri terbesar yang dimungkinkan, sehingganya mempunyai entropi terendah dari kondisi manapun.

• Model kosmologi membran[63] yang mengajukan bahwa inflasi terjadi diakibatkan oleh pergerakan membran-membran dalam teori dawai; model pra-Ledakan Dahsyat; model ekpirotik, yang mana Ledakan Dahsyat merupakan dampak tumbukan membran-membran; dan model siklik yang sama dengan model ekpirotik tetapi tumbukan terjadi secara berkala. Dalam model siklik, Ledakan Dahsyat didahului oleh Remukan Besar dan lingkungan kehidupan semesta terus menerus melewati siklus ini dari satu ronde ke ronde lainnya.[64][65][66]

Beberapa gagasan memandang Ledakan Dahsyat sebagai suatu peristiwa yang terjadi di lingkungan kehidupan semesta yang lebih besar dan lebih tua dan bukanlah kebermulaan lingkungan kehidupan semesta.

Penafsiran keagamaan

Teori Ledakan Dahsyat yaitu teori ilmiah, sehingganya dia tergantung pada kesesuaian teori ini dengan pengamatan yang mempunyai. Namun, sebagai suatu teori, dia mengalamatkan asal usul realitas dan lingkungan kehidupan semesta, yang pada yang belakang sekalinya mempunyai implikasi teologis dan filosofis hendak pemikiran penciptaan ex nihilo.[67][68][69][70][71] Pada tahun 1920-an dan 1930-an, nyaris semua kosmologis cenderung mendukung model kondisi tetap lingkungan kehidupan semesta dan beberapa kosmologis mengeluh bahwa mempunyainya awal waktu dalam Ledakan Dahsyat memasukkan konsep-konsep keagamaan ke dalam ilmu fisika; keberatan ini terus disuarakan oleh para pendukung teori kondisi tetap.[72] Kecurigaan ini lebih menjadi-jadi oleh karena pengusul teori Ledakan Dahsyat, Monsignor Georges Lemaître, yaitu seorang biarawan Katolik Roma.[73] Paus Pius XII pada pertemuan Pontificia Academia Scientiarum tanggal 22 November 1951 mendeklarasikan bahwa teori Ledakan Dahsyat berlandaskan dengan pemikiran penciptaan Katolik.[74]

Sejak diterimanya teori Ledakan Dahsyat sebagai paradigma kosmologi fisika yang dominan, terdapat beragam tanggapan yang berlainan dari kelompok-kelompok keagamaan yang berlainan hendak implikasi teori ini terhadap doktrin penciptaan keagamaan mereka. Beberapa menerima bukti-bukti ilmiah teori Ledakan Dahsyat, lainnyanya berusaha merekonsiliasi teori ini dengan nasihat agama mereka, dan mempunyai pula yang menolak maupun mengabaikan bukti teori ini.[75]

Kekeliruan umum

Orang sering kali salah mengartikan dentuman besar sebagai suatu ledakan yang menghamburkan materi ke ruang hampa. Padahal dentuman besar bukanlah suatu ledakan, bukan penghamburan materi ke ruang kosong, melainkan suatu ronde pengembangan lingkungan kehidupan semesta itu sendiri. Dentuman besar yaitu ronde pengembangan ruang-waktu. Bahkan istilah 'ledakan besar' sendiri merupakan istilah salah kaprah.

Catatan

1. ^ Dilaporkan secara lebih luas bahwa Hoyle bermaksud memakai istilah ini secara peyoratif. Namun, Hoyle pengahabisan membantah hal ini, menyebut bahwa ini hanyalah sebagai menekankan perbedaan selang dua teori ini untuk para pendengar radio. Lihat Bab 9 The Alchemy of the Heavens oleh Ken Croswell, Anchor Books, 1995.
2. ^ Tiada konsensus seberapa lama fase the Big Bang mempunyai. Kebanyakan sangat tidak beberapa menit awal peristiwa ledakan (sewaktu helium disintesis) diceritakan terjadi "sewaktu ledakan dahsyat.
3. ^ Bila inflasi mempunyai terjadi, bariogenesis juga pasti pernah terjadi, tetapi tidak sebaliknya.
4. ^ Energi gelap dipakai sebagai menjelaskan kerataan lingkungan kehidupan semesta; walau demikian, lingkungan kehidupan semesta tetap rata selama beberapa milyar tahun bahkan sebelum rapatan energi gelap cukup signifikan sebagai mempertahankan kerataan lingkungan kehidupan semesta.

Referensi

1. ^ Komatsu, E. (2009). "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Observations: Cosmological Interpretation". Astrophysical Journal Supplement 180: 330. Bibcode:2009ApJS..180..330K. doi:10.1088/0067-0049/180/2/330. 
2. ^ Menegoni, Eloisa et al. (2009), "New constraints on variations of the fine structure constant from CMB anisotropies", Physical Review D 80 (8), doi:10.1103/PhysRevD.80.087302 
3. ^ The Exploratorium (2000). "Origins: CERN: Ideas: The Big Bang". http://www.exploratorium.edu/origins/cern/ideas/bang.html. Diakses pada 2010-09-03.
4. ^ Jonathan Keohane (November 08, 1997). "Big Bang theory". NASA's Imagine the Universe: Ask an astrophysicist.. http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/971108a.html. Diakses pada 2010-09-03.
5. ^ Feuerbacher, B.; Scranton, R. (25 January 2006). "Evidence for the Big Bang". TalkOrigins. http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html#evidence. Diakses pada 2009-10-16.
6. ^ Wright, E.L. (9 May 2009). "What is the evidence for the Big Bang?". Frequently Asked Questions in Cosmology. UCLA, Division of Astronomy and Astrophysics. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmology_faq.html#BBevidence. Diakses pada 2009-10-16.
7. ^ a b c d Hubble, E. (1929). "A Relation Between Distance and Radial Velocity Among Extra-Galactic Nebulae". Proceedings of the National Academy of Sciences 15 (3): 168–73. doi:10.1073/pnas.15.3.168. PMC 522427. PMID 16577160. 
8. ^ Gibson, C.H. (21 January 2001). "The First Turbulent Mixing and Combustion". IUTAM Turbulent Mixing and Combustion. http://sdcc3.ucsd.edu/~ir118/GibsonAbstract.pdf.
9. id="cite_note-9">^ Gibson, C.H. (2001). "Turbulence And Mixing In The Early Universe". arΧiv:astro-ph/0110012 [astro-ph].
10. id="cite_note-10">^ Gibson, C.H. (2005). "The First Turbulent Combustion". arΧiv:astro-ph/0501416 [astro-ph].
11. ^ "'Big bang' astronomer dies". BBC News. 22 August 2001. http://news.bbc.co.uk/1/hi/uk/1503721.stm. Diakses pada 2008-12-07.
12. ^ Croswell, K. (1995). "Chapter 9". The Alchemy of the Heavens. Anchor Books. 
13. ^ Mitton, S. (2005). Fred Hoyle: A Life in Science. Aurum Press. hlm. 127. 
14. ^ Slipher, V.M. "The Radial Velocity of the Andromeda Nebula". Lowell Observatory Bulletin 1: 56–57. 
15. ^ Slipher, V.M. "Spectrographic Observations of Nebulae". Popular Astronomy 23: 21–24. 
16. ^ a b Friedman, A.A. (1922). "Über die Krümmung des Raumes". Zeitschrift für Physik 10: 377–386. doi:10.1007/BF01332580.  (Jerman)(Terjemahan Inggris di: Friedman, A. (1999). "On the Curvature of Space". General Relativity and Gravitation 31: 1991–2000. doi:10.1023/A:1026751225741. )
17. ^ a b Lemaître, G. (1927). "Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques". Annals of the Scientific Society of Brussels 47A: 41.  (Perancis)(Diartikan di: "A Homogeneous Universe of Constant Mass and Growing Radius Accounting for the Radial Velocity of Extragalactic Nebulae". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 91: 483–490. 1931. )
18. ^ Lemaître, G. (1931). "The Evolution of the Universe: Discussion". Nature 128: 699–701. doi:10.1038/128704a0. 
19. ^ Christianson, E. (1995). Edwin Hubble: Mariner of the Nebulae. New York (NY): Farrar, Straus and Giroux. ISBN 0374146608. 
20. id="cite_note-peebles-20">^ a b Peebles, P.J.E.; Ratra, Bharat (2003). "The Cosmological Constant and Dark Energy". Reviews of Modern Physics 75: 559–606. doi:10.1103/RevModPhys.75.559. arXiv:astro-ph/0207347. 
21. ^ Milne, E.A. (1935). Relativity, Gravitation and World Structure. Oxford (UK): Oxford University Press. LCCN 35-19093. 
22. id="cite_note-22">^ Tolman, R.C. (1934). Relativity, Thermodynamics, and Cosmology. Oxford (UK): Clarendon Press. LCCN 34-32023. Reissued (1987). New York (NY): Dover Publications ISBN 0-486-65383-8.
23. ^ Zwicky, F. (1929). "On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space". Proceedings of the National Academy of Sciences 15 (10): 773–779. doi:10.1073/pnas.15.10.773. PMC 522555. PMID 16577237.  Full articlePDF (672 KB).
24. ^ Hoyle, F. (1948). "A New Model for the Expanding Universe". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 108: 372. 
25. ^ Alpher, R.A.; Gamow, G. (1948). "The Origin of Chemical Elements". Physical Review 73: 803. doi:10.1103/PhysRev.73.803. 
26. ^ Alpher, R.A. (1948). "Evolution of the Universe". Nature 162: 774. doi:10.1045/march2004-featured.collection. 
27. ^ Singh, S. "Big Bang". http://www.simonsingh.net/Big_Bang.html. Diakses pada 2007-05-28.
28. ^ a b Penzias, A.A.; Wilson, R. W. (1965). "A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s". Astrophysical Journal 142: 419. doi:10.1086/148307. 
29. ^ a b Boggess, N.W., et al.; Mather, J. C.; Weiss, R.; Bennett, C. L.; Cheng, E. S.; Dwek, E.; Gulkis, S.; Hauser, M. G. et al. (1992). "The COBE Mission: Its Design and Performance Two Years after the launch". Astrophysical Journal 397: 420. doi:10.1086/171797. 
30. ^ a b Spergel, D.N., et al. (2006). Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Three Year Results: Implications for Cosmology. Retrieved 2007-05-27. 
31. ^ Hawking, S.W.; Ellis, G.F.R. (1973). The Large-Scale Structure of Space-Time. Cambridge (UK): Cambridge University Press. ISBN 0-521-20016-4. 
32. ^ a b c d Hinshaw, G., et al. (2008). "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results" (PDF). The Astrophysical Journal. 
33. ^ Guth, A.H. (1998). The Inflationary Universe: Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Vintage Books. ISBN 978-0099959502. 
34. ^ Schewe, P. (2005). "An Ocean of Quarks". Physics News Update (American Institute of Physics) 728 (1). Retrieved 2007-05-27. 
35. ^ a b Kolb and Turner (1988), chapter 6
36. ^ Kolb and Turner (1988), chapter 7
37. ^ a b c Kolb and Turner (1988), chapter 4
38. ^ Peacock (1999), chapter 9
39. ^ Ivanchik, A.V. (1999). "The Fine-Structure Constant: A New Observational Limit on Its Cosmological Variation and Some Theoretical Consequences". Astronomy and Astrophysics 343: 459. arXiv:astro-ph/9810166.Bibcode:1999A&A...343..439I. 
40. ^ d'Inverno, R. (1992). "Chapter 23". Introducing Einstein's Relativity. Oxford University Press. ISBN 0-19-859686-3. 
41. ^ a b Kolb and Turner (1988), chapter 3
42. ^ Gladders, M.D.; et al. (2007). "Cosmological Constraints from the Red-Sequence Cluster Survey". The Astrophysical Journal 655 (1): 128–134. arXiv:astro-ph/0603588.Bibcode:2007ApJ...655..128G. doi:10.1086/509909. 
43. ^ The Four Pillars of the Standard Cosmology
44. ^ Peacock (1999), chapter 3
45. ^ Srianand, R.; Petitjean, P.; Ledoux, C. "The microwave background temperature at the redshift of 2.33771". Nature 408 (6815): 931–935. arXiv:astro-ph/0012222.Bibcode:2000Natur.408..931S. Lay summary – European Southern Observatory (December 2000). 
46. ^ White, M. (1999). "Anisotropies in the CMB". Proceedings of the Los Angeles Meeting, DPF 99, UCLA. 
47. id="cite_note-49">^ Steigman, G. (2005). "Primordial Nucleosynthesis: Successes And Challenges". arΧiv:astro-ph/0511534 [astro-ph].
48. id="cite_note-50">^ Bertschinger, E. (2001). "Cosmological Perturbation Theory and Structure Formation". arΧiv:astro-ph/0101009 [astro-ph].
49. ^ Bertschinger, E. (1998). "Simulations of Structure Formation in the Universe". Annual Review of Astronomy and Astrophysics 36 (1): 599–654. Bibcode:1998ARA&A..36..599B. doi:10.1146/annurev.astro.36.1.599. 
50. ^ Direct Searches for Dark Matter, White paper, The National Academies.
51. ^ Whitepaper: For a Comprehensive Space-Based Dark Energy Mission, The National Academies.
52. ^ a b c Kolb and Turner (1988), chapter 8
53. ^ Dicke, R.H... "The big bang cosmology—enigmas and nostrums". Hawking, S.W. (ed); Israel, W. (ed) General Relativity: an Einstein centenary survey: 504–517, Cambridge University Press. 
54. ^ Penrose, R. (1979). "Singularities and Time-Asymmetry". Hawking, S.W. (ed); Israel, W. (ed) General Relativity: An Einstein Centenary Survey: 581–638, Cambridge University Press. 
55. ^ Penrose, R. (1989). "Difficulties with Inflationary Cosmology". Fergus, E.J. (ed) Proceedings of the 14th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics: 249–264, New York Academy of Sciences. DOI:10.1111/j.1749-6632.1989.tb50513.x. 
56. ^ Sakharov, A.D. (1967). "Violation of CP Invariance, C Asymmetry and Baryon Asymmetry of the Universe". Zhurnal Eksperimentalnoi i Teoreticheskoi Fiziki, Pisma 5: 32.  (Rusia)
    (Diartikan di Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters 5, 24 (1967).)
57. ^  
58. ^ Keel, B... "Dark Matter". http://www.astr.ua.edu/keel/galaxies/darkmatter.html. Diakses pada 2007-05-28.
59. ^ Caldwell, R.R; Kamionkowski, M.; Weinberg, N. N. (2003). "Phantom Energy and Cosmic Doomsday". Physical Review Letters 91 (7): 071301. arXiv:astro-ph/0302506.Bibcode:2003PhRvL..91g1301C. doi:10.1103/PhysRevLett.91.071301. PMID 12935004. 
60. ^ Hawking, S.W.; Ellis, G.F.R. (1973). The Large Scale Structure of Space-Time. Cambridge (UK): Cambridge University Press. ISBN 0-521-09906-4. 
61. ^ Hartle, J.H.; Hawking, S. (1983). "Wave Function of the Universe". Physical Review D 28 (12): 2960. Bibcode:1983PhRvD..28.2960H. doi:10.1103/PhysRevD.28.2960. 
62. ^ Bird, Paul (2011). "Determining the Big Bang State Vector". http://www.awesomeanimator.com/bigbangstatevector.pdf.
63. id="cite_note-67">^ Langlois, D. (2002). "Brane Cosmology: An Introduction". arΧiv:hep-th/0209261 [hep-th].
64. id="cite_note-68">^ Linde, A. (2002). "Inflationary Theory versus Ekpyrotic/Cyclic Scenario". arΧiv:hep-th/0205259 [hep-th].
65. ^ Than, K. (2006). "Recycled Universe: Theory Could Solve Cosmic Mystery". Space.com. Retrieved 2007-07-03. 
66. ^ Kennedy, B.K. (2007). "What Happened Before the Big Bang?". Diarsipkan dari yang asli on 2007-07-04. http://web.archive.org/web/20070704150957/ http://www.science.psu.edu/alert/Bojowald6-2007.htm. Diakses pada 2007-07-03.
67. ^ Russel, R.J. (2008). Cosmology: From Alpha to Omega. Fortress Press. ISBN 9780800662738. "Amazingly, some secularists attribute to t=0 a direct implication. The June 1978 issue of the New York Times contained an article by NASA's Robert Jastrow, an avowed agnostic, entitled "Found God?" Here Jastrow depicts the theologians to be "delighted" that astronomical evidence "leads to a biblical view of Genesis." Though claiming to be agnostic, he argued without reservation for the religious significance of t=0: It is beyond science and leads to some sort of creator." 
68. ^ Corey, M. (1993). God and the New Cosmology. Rowman & Littlefield. ISBN 9780847678020. "Indeed, creation ex nihilo is a fundamental tenet of orthodox Christian theology. Incredibly enough, modern theoretical physicists have also speculated that the universe may have been produced through a sudden quantum appearance "out of nothing." Physicist Paul Davies has claimed that the particular physicis involved in the Big Bang necessitates creation ex nihilo." 
69. ^ Lerner, E.J. (1992). The Big Bang Never Happened: A Startling Refutation of the Dominant Theory of the Origin of the Universe. Vintage Books. ISBN 9780679740490. "From theologians to physicists to novelists, it is widely believed that the Big Bang theory supports Christian concepts of a creator. In February of 1989, for example, the front-page article of the New York Times Book Review argued that scientists and novelists were returning to God, in large part through the influence of the Big Bang." 
70. ^ Manson, N.A. (1993). God and Design: The Teleological Argument and Modern Science. Routledge. ISBN 9780415263443. "The Big Bang theory strikes many people as having theological implications, as shown by those who do not welcome those implications." 
71. ^ Davis, J.J. (2002). The Frontiers of Science & Faith. InterVarsity Press. ISBN 9780830826643. "Genesis' concept of a singular, ex nihilo beginning of the universe essentially stands alone among the cosmolgies of the ancient world and exhibts, at this point, convergence with recent big bang cosmological models." 
72. ^ Kragh, H. (1996). Cosmology and Controversy. Princeton (NJ): Princeton University Press. ISBN 0-691-02623-8. 
73. ^ People and Discoveries: Big Bang Theory, www.pbs.org
74. ^ Ferris, T. (1988). Coming of age in the Milky Way. Morrow. hlm. 274, 438. ISBN 978-0-688-05889-0. , citing Berger, A. (1984). The Big bang and Georges Lemaître: proceedings of a symposium in honour of G. Lemaître fifty years after his initiation of big-bang cosmology, Louvainla-Neuve, Belgium, 10–13 October 1983. D. Reidel. hlm. 387. ISBN 978-90-277-1848-8. 
75. ^ Wright, E.L (24 May 2009). "Cosmology and Religion". Ned Wright's Cosmology Tutorial. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmo-religion.html. Diakses pada 2009-10-15.

Buku

• Kolb, Edward; Turner, Michael (1988). The Early Universe. Addison–Wesley. ISBN 0-201-11604-9. 
• Peacock, John (1999). Cosmological Physics. Cambridge University Press. ISBN 0521422701. 

Bacaan lanjut

• Barrow, J.D. (1994). The Origin of the Universe: To the Edge of Space and Time. New York: Phoenix. ISBN 0-465-05354-8. 
• Alpher, R.A.; Herman, R. (1988). "Reflections on early work on 'big bang' cosmology". Physics Today 8: 24–34. 
• Mather, J.C.; Boslough, J. (1996). The very first light: the true inside story of the scientific journey back to the dawn of the Universe. Basic Books. hlm. 300. ISBN 0-465-01575-1. 
• Singh, S. (2004). Big Bang: The origins of the universe. Fourth Estate. ISBN 0-00-716220-0. 
• Davies, P.C.W. (1992). The Mind of God: The scientific basis for a rational world. Simon & Schuster. ISBN 0-671-71069-9. 
• "Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology". American Institute of Physics. http://www.aip.org/history/cosmology/index.htm.
• Feuerbacher, B.; Scranton, R. (2006). "Evidence for the Big Bang". TalkOrigins. http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html.
• "Misconceptions about the Big Bang". Scientific American. March 2005. http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&articleID=0009F0CA-C523-1213-852383414B7F0147.
• "The First Few Microseconds". Scientific American. May 2006. http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&articleID=0009A312-037F-1448-837F83414B7F014D.
• Roos, M. (2008). "Expansion of the Universe – Standard Big Bang Model". arΧiv:0802.2005.

Pranala luar

Page 4

Menurut model ledakan dahsyat, lingkungan kehidupan semesta mengembang dari kondisi awal yang sangat padat dan panas dan terus mengembang sampai sekarang. Secara umum, pengembangan ruang semesta yang mengandung galaksi-galaksi dianalogikan seperti roti kismis yang mengembang. Gambar di atas merupakan gambaran pemikiran artis yang mengilustrasikan pengembangan salah satu ronde dari lingkungan kehidupan semesta rata.

Ledakan Dahsyat atau Dentuman Besar (bahasa Inggris: Big Bang) merupakan suatu peristiwa yang menyebabkan pembentukan lingkungan kehidupan semesta berlandaskan kajian kosmologi tentang wujud awal dan perkembangan lingkungan kehidupan semesta (dikenal juga dengan Teori Ledakan Dahsyat atau Model Ledakan Dahysat). Berlandaskan pemodelan ledakan ini, lingkungan kehidupan semesta, awal mulanya dalam kondisi sangat panas dan padat, mengembang secara terus menerus sampai hari ini. Berlandaskan pengukuran terbaik tahun 2009, kondisi awal lingkungan kehidupan semesta berasal sekitar 13,7 miliar tahun lalu,[1][2] yang pengahabisan selalu diproduksi menjadi referensi sebagai waktu terjadinya Big Bang tersebut.[3][4] Teori ini telah memberikan penjelasan sangat komprehensif dan akurat yang didukung oleh perkara ilmiah beserta pengamatan.[5][6]

Yaitu Georges Lemaître, seorang biarawan Katolik Roma Belgia, yang mengajukan teori ledakan dahsyat tentang asal usul lingkungan kehidupan semesta, walaupun dia menyebutnya sebagai "hipotesis atom purba". Kerangka model teori ini bergantung pada relativitas umum Albert Einstein dan beberapa asumsi-asumsi sederhana, seperti homogenitas dan isotropi ruang. Persamaan yang mendeksripsikan teori ledakan dahsyat dirumuskan oleh Alexander Friedmann. Setelah Edwin Hubble pada tahun 1929 menemukan bahwa jarak bumi dengan galaksi yang sangat jauh umumnya berbanding lurus dengan geseran merahnya, sebagaimana yang disugesti oleh Lemaître pada tahun 1927, pengamatan ini diasumsikan mengindikasikan bahwa semua galaksi dan gugus bintang yang sangat jauh mempunyai kecepatan tampak yang secara langsung menjauhi titik pandang kita: semakin jauh, semakin cepat kecepatan rupa-rupanya.[7]

Bila jarak antar gugus-gugus galaksi terus meningkat seperti yang terpantau sekarang, semuanya haruslah pernah berdekatan pada masa lalu. Gagasan ini secara rinci mengarahkan pada suatu kondisi massa jenis dan suhu yang sebelumnya sangat ekstrem.[8][9][10] Beragam pemercepat partikel raksasa telah didirikan sebagai mencoba dan menguji kondisi tersebut, yang menjadikan teori tersebut mampu konfirmasi dengan signifikan, walaupun pemercepat-pemercepat ini mempunyai kemampuan yang terbatas sebagai menyelidiki fisika partikel. Tanpa mempunyainya bukti apapun yang mengadakan komunikasi dengan pengembangan awal yang cepat, teori ledakan dahsyat tidak dan tidak mampu memberikan beberapa penjelasan tentang kondisi awal lingkungan kehidupan semesta, melainkan mendeskripsikan dan menjelaskan perubahan umum lingkungan kehidupan semesta sejak pengembangan awal tersebut. Kelimpahan unsur-unsur ringan yang terpantau di semua kosmos berlandaskan dengan prediksi kalkulasi pembentukan unsur-unsur ringan melewati ronde nuklir di dalam kondisi lingkungan kehidupan semesta yang mengembang dan mendingin pada awal beberapa menit kemunculan lingkungan kehidupan semesta sebagaimana yang diuraikan secara terperinci dan logis oleh nukleosintesis ledakan dahsyat.

Fred Hoyle menyalakan istilah Big Bang pada suatu siaran radio tahun 1949. Dilaporkan secara luas bahwa, Hoyle yang mendukung model kosmologis alternatif "keadaan tetap" bermaksud memakai istilah ini secara peyoratif, namun Hoyle secara eksplisit membantah hal ini dan menyebut bahwa istilah ini hanyalah dipakai sebagai menekankan perbedaan selang dua model kosmologis ini.[11][12][13] Hoyle pengahabisan memberikan sumbangsih yang besar dalam usaha para fisikawan sebagai memahami nukleosintesis bintang yang merupakan lintasan pembentukan unsur-unsur berat dari unsur-unsur ringan secara reaksi nuklir. Setelah penemuan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada tahun 1964, kebanyakan ilmuwan mulai menerima bahwa beberapa skenario teori ledakan dahsyat haruslah pernah terjadi.

Sejarah dan perkembangan teori

Teori ledakan dahsyat dikembangkan berlandaskan pengamatan pada stuktur lingkungan kehidupan semesta beserta pertimbangan teoritisnya. Pada tahun 1912, Vesto Slipher yaitu orang yang pertama mengukur efek Doppler pada "nebula spiral" (nebula spiral merupakan istilah lama sebagai galaksi spiral), dan pengahabisan dikenal bahwa nyaris semua nebula-nebula itu menjauhi bumi. Dia tidak berpikir lebih jauh lagi tentang implikasi fakta ini, dan sebenarnya pada ketika itu, terdapat kontroversi apakah nebula-nebula ini yaitu "pulau semesta" yang mempunyai di luar galaksi Bima Sakti.[14][15]

Sepuluh tahun pengahabisan, Alexander Friedmann, seorang kosmologis dan matematikawan Rusia, menurunkan persamaan Friedmann dari persamaan relativitas umum Albert Einstein. Persamaan ini menunjukkan bahwa lingkungan kehidupan semesta mungkin mengembang dan berlawanan dengan model lingkungan kehidupan semesta yang statis seperti yang diadvokasikan oleh Einstein pada ketika itu.[16]

Pada tahun 1924, pengukuran Edwin Hubble hendak jarak nebula spiral terdekat menunjukkan bahwa dia sebenarnya merupakan galaksi lain. Georges Lemaître pengahabisan secara independen menurunkan persamaan Friedmann pada tahun 1927 dan mengajukan bahwa resesi nebula yang disiratkan oleh persamaan tersebut diakibatkan oleh lingkungan kehidupan semesta yang mengembang.[17]

Pada tahun 1931 Lemaître lebih jauh lagi mengajukan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta seiring dengan berlanjutnya waktu memerlukan syarat bahwa lingkungan kehidupan semesta mengerut seiring berbaliknya waktu sampai pada suatu titik di mana semua massa lingkungan kehidupan semesta berpusat pada satu titik, yaitu "atom purba" di mana waktu dan ruang berasal.[18]

Mulai dari tahun 1924, Hubble mengembangkan sederet indikator jarak yang merupakan cikal bakal tangga jarak kosmis memakai teleskop Hooker 100-inci (2,500 mm) di Observatorium Mount Wilson. Hal ini memungkinkannya memperkirakan jarak selang galaksi-galaksi yang pergeseran merahnya telah diukur, kebanyakan oleh Slipher. Pada tahun 1929, Hubble menemukan korealsi selang jarak dan kecepatan resesi, yang sekarang dikenal sebagai hukum Hubble.[7][19] Lemaître telah menunjukan bahwa ini yang diharapkan, mengingat prinsip kosmologi.[20]

Gambaran artis tentang satelit WMAP yang mengumpulkan beragam data sebagai membantu para ilmuwan memahami ledakan dahsyat

Semasa tahun 1930-an, gagasan-gagasan lain diajukan sebagai kosmologi non-standar sebagai menjelaskan pengamatan Hubble, termasuk pula model Milne,[21] lingkungan kehidupan semesta berayun (awalnya diajukan oleh Friedmann, namun diadvokasikan oleh Albert Einstein dan Richard Tolman)[22] dan hipotesis cahaya lelah (tired light) Fritz Zwicky.[23]

Setelah Perang Dunia II, terdapat dua model kosmologis yang memungkinkan. Satunya yaitu model kondisi tetap Fred Hoyle, yang mengajukan bahwa materi-materi baru tercipta ketika lingkungan kehidupan semesta tampak mengembang. Dalam model ini, lingkungan kehidupan semesta hampirlah sama di titik waktu manapun.[24]

Model lainnya yaitu teori ledakan dahsyat Lemaître, yang diadvokasikan dan dikembangkan oleh George Gamow, yang pengahabisan memperkenalkan nukleosintesis ledakan dahsyat (Big Bang Nucleosynthesis, BBN)[25] dan yang kaitkan oleh, Ralph Alpher dan Robert Herman, sebagai radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis (cosmic microwave background radiation, CMB).[26] Ironisnya, justru yaitu Hoyle yang menyalakan istilah big bang sebagai merujuk pada teori Lemaître dalam suatu siaran radio BBC pada bulan Maret 1949.[27][cat 1]

Sebagai sementara, dukungan para ilmuwan terbagi kepada dua teori ini. Pada yang akhir sekalinya, bukti-bukti pengamatan memfavoritkan teori ledakan dahsyat. Penemuan dan konfirmasi radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada tahun 1964[28] mengukuhkan ledakan dahsyat sebagai teori yang terbaik dalam menjelaskan asal usul dan evolusi kosmos. Kebanyakan karya kosmologi abad sekarang berkutat pada pemahaman bagaimana galaksi terbentuk dalam konteks ledakan dahsyat, pemahaman tentang kondisi lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya, dan merekonsiliasi pengamatan kosmis dengan teori dasar.

Beragam kemajuan besar dalam kosmologi ledakan dahsyat telah diproduksi sejak yang akhir sekali tahun 1990-an, utamanya diakibatkan oleh kemajuan besar dalam teknologi teleskop dan analisis data yang berasal dari satelit-satelit seperti COBE,[29] Teleskop luar angkasa Hubble dan WMAP.[30]

Tinjauan

Garis waktu ledakan dahsyat

Ekstrapolasi pengembangan lingkungan kehidupan semesta seiring mundurnya waktu memakai relativitas umum menghasilkan kondisi masa jenis dan suhu lingkungan kehidupan semesta yang tak terhingga pada suatu waktu pada masa lalu.[31] Singularitas ini mensinyalkan runtuhnya keberlakuan relativitas umum pada kondisi tersebut. Sedekat mana kita mampu berekstrapolasi menuju singularitas diperdebatkan, namun tidaklah lebih awal daripada masa Planck. Fase awal yang panas dan padat itu sendiri dirujuk sebagai "the Big Bang",[cat 2] dan diasumsikan sebagai "kelahiran" lingkungan kehidupan semesta kita.

Didasarkan pada pengukuran pengembangan memakai Supernova Tipe Ia, pengukuran fluktuasi temperatur pada latar gelombang mikro kosmis, dan pengukuran fungsi korelasi galaksi, lingkungan kehidupan semesta mempunyai usia 13,73 ± 0.12 miliar tahun.[32] Kesesuaian hasil ketiga pengukuran independen ini dengan kuat mendukung model ΛCDM yang mendeskripsikan secara mendetail kandungan lingkungan kehidupan semesta.

Fase terawal ledakan dahsyat penuh dengan spekulasi. Model yang sangat umumnya dipakai menyebut bahwa lingkungan kehidupan semesta terisi secara homogen dan isotropis dengan rapatan energi yang sangat tinggi, tekanan dan temperatur yang sangat besar, dan dengan cepat mengembang dan mendingin. Anggaran 10−37 detik setelah pengembangan, transisi fase menyebabkan inflasi kosmis, yang sewaktu itu lingkungan kehidupan semesta mengembang secara eksponensial.[33] Setelah inflasi bubar, lingkungan kehidupan semesta terdiri dari plasma kuark-gluon beserta partikel-partikel elementer lainnya.[34]

Temperatur pada ketika itu sangat tinggi sehingganya kecepatan gerak partikel sampai kecepatan relativitas, dan produksi pasangan segala jenis partikel terus menerus diproduksi dan dihancurkan. Sampai dengan suatu waktu, reaksi yang tak dikenal yang disebut bariogenesis melanggar kekekalan banyak barion dan menyebabkan banyak kuark dan lepton lebih banyak daripada antikuark dan antilepton sebesar satu per 30 juta. Ini menyebabkan dominasi materi melebihi antimateri pada lingkungan kehidupan semesta.[35]

Ukuran lingkungan kehidupan semesta terus membesar dan temperatur lingkungan kehidupan semesta terus menurun, sehingga energi tiap-tiap partikel terus menurun. Transisi fase perusakan simetri membuat gaya-gaya dasar fisika dan parameter-parameter partikel elementer mempunyai dalam kondisi yang sama seperti sekarang.[36] Setelah anggaran 10−11 detik, gambaran ledakan dahsyat diproduksi melebihi jelas oleh karena energi partikel telah menurun sampai energi yang bisa dicapai oleh eksperimen fisika partikel.

Pada sekitar 10−6 detik, kuark dan gluon bergabung membentuk barion seperti proton dan neutron. Kuark yang sedikit lebih banyak daripada antikuark membuat barion sedikit lebih banyak daripada antibarion. Temperatur pada ketika ini tidak lagi cukup tinggi sebagai menghasilkan pasangan proton-antiproton, sehingga yang berikutnya terjadi yaitu pemusnahan massal, menyisakan hanya satu dari 1010 proton dan neutron terdahulu. Setelah pemusnahan ini, proton, neutron, dan elektron yang tersisa tidak lagi memainkan usaha secara relativistik dan rapatan energi lingkungan kehidupan semesta didominasi oleh foton (dengan sebagian kecil berasal dari neutrino).

Beberapa menit semasa pengembangan, ketika temperatur sekitar satu miliar kelvin dan rapatan lingkungan kehidupan semesta sama dengan rapatan udara, neutron bergabung dengan proton dan membentuk inti atom deuterium dan helium dalam suatu ronde yang dikenal sebagai nukleosintesis ledakan dahsyat.[37] Kebanyakan proton sedang tidak terikat sebagai inti hidrogen. Seiring dengan mendinginnya lingkungan kehidupan semesta, rapatan energi massa rihat materi secara gravitasional mendominasi. Setelah 379.000 tahun, elektron dan inti atom bergabung diproduksi menjadi atom (kebanyakan berupa hidrogen) dan radiasi materi mulai bubar. Sisa-sisa radiasi ini yang terus memainkan usaha melewati ruang semesta dikenal sebagai radiasi latar gelombang mikro kosmis.[38]

Ajang Ultra Dalam Hubble memperlihatkan galaksi-galaksi dari abad dahulu ketika lingkungan kehidupan semesta sedang muda, lebih padat, dan lebih hangat menurut teori ledakan dahsyat.

Selama periode yang sangat panjang, daerah-daerah lingkungan kehidupan semesta yang sedikit lebih rapat mulai menarik materi-materi sekitarnya secara gravitasional, membentuk awan gas, bintang, galaksi, dan objek-objek astronomi lainnya yang terpantau sekarang. Detail ronde ini bergantung pada banyaknya dan jenis materi lingkungan kehidupan semesta. Terdapat tiga jenis materi yang memungkinkan, yakni materi gelap dingin, materi gelap panas, dan materi barionik. Pengukuran terbaik yang didapatkan dari WMAP menunjukkan bahwa wujud materi yang dominan dalam lingkungan kehidupan semesta ini yaitu materi gelap dingin. Dua jenis materi lainnya hanya menduduki kurang dari 18% materi lingkungan kehidupan semesta.[32]

Bukti-bukti independen yang berasal dari supernova tipe Dia dan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis menyiratkan bahwa lingkungan kehidupan semesta sekarang didominasi oleh sejenis wujud energi misterius yang disebut sebagai energi gelap, yang rupa-rupanya menembus semua ruang. Pengamatan ini mensugestikan bahwa 72% total rapatan energi lingkungan kehidupan semesta sekarang mempunyai wujud energi gelap. Ketika lingkungan kehidupan semesta sedang sangat muda, probabilitas besar dia telah disusupi oleh energi gelap, namun dalam ruang yang sempit dan saling berdekatan. Pada ketika itu, gravitasi mendominasi dan secara perlahan memperlambat pengembangan lingkungan kehidupan semesta. Namun, pada yang akhir sekalinya, setelah beberapa miliar tahun pengembangan, energi gelap yang semakin berlimpah menyebabkan pengembangan lingkungan kehidupan semesta mulai secara perlahan semakin cepat.

Segala evolusi kosmis yang terjadi setelah periode inflasioner ini mampu secara ketat dideskripsikan dan dimodelkan oleh model ΛCDM, yang memakai kerangka mekanika kuantum dan relativitas umum Einstein yang independen. Sebagaimana yang telah diceritakan, tiada model yang mampu menjelaskan peristiwa sebelum 10−15 detik setelah peristiwa ledakan dahsyat. Teori kuantum gravitasi diperlukan sebagai mengatasi batas ini.

Asumsi-asumsi dasar

Teori ledakan dahsyat bergantung kepada dua asumsi utama: universalitas hukum fisika dan prinsip kosmologi. Prinsip kosmologi menyalakan bahwa dalam skala yang besar lingkungan kehidupan semesta bersifat homogen dan isotropis.

Kedua asumsi dasar ini awal mulanya diasumsikan sebagai postulat, namun beberapa usaha telah diterapkan sebagai menguji keduanya. Sebagai misalnya, asumsi bahwa hukum fisika berjalan secara universal diuji melewati pengamatan ilmiah yang menunjukkan bahwa kelainan terbesar yang mungkin terjadi pada tetapan struktur halus sepanjang usia lingkungan kehidupan semesta mempunyai dalam batas 10−5.[39]

Apabila lingkungan kehidupan semesta tampak isotropis sebagaimana yang terpantau dari bumi, prinsip komologis mampu diturunkan dari prinsip Kopernikus yang lebih sederhana. Prinsip ini menyalakan bahwa bumi, maupun titik pengamatan manapun, bukanlah posisi pusat yang khusus ataupun penting. Sampai dengan sekarang, prinsip kosmologis telah sukses dikonfirmasikan melewati pengamatan pada radiasi latar gelombang mikro kosmis.

Metrik FLRW

Relativitas umum mendeskripsikan ruang-waktu memakai metrik yang menjelaskan jarak kedua titik yang terpisah satu sama lainnya. Titik ini, yang mampu berupa galaksi, bintang, ataupun objek lainnya, ditunjukkan memakai peta koordinat yang mempunyai di semuanya ruang waktu. Prinsip kosmologis menyiratkan bahwa metrik ini haruslah homogen dan isotropis dalam skala yang besar. Satu-satunya metrik yang memenuhi persyaratan ini yaitu metrik Riedmann–Lemaître–Robertson–Walker (metrik FLRW). Metrik ini mengandung faktor skala yang menentukan seberapa besar lingkungan kehidupan semesta berganti seiring dengan berlanjutnya waktu. Hal ini memungkinkan kita sebagai membuat sistem koordinat yang mampu dipilih dengan praktis, yaitu koordinat segerak (comoving coordinate).

Dalam sistem koordinat ini, kisi koordinat berekspansi bersamaan dengan lingkungan kehidupan semesta yang mengembang, sehingga objek yang memainkan usaha karena pengembangan lingkungan kehidupan semesta hendak mempunyai pada titik yang sama dalam sistem koordinat ini. Walaupun jarak koordinat (jarak segerak) kedua titik tetap konstan, jarak fisik selang dua titik hendak meningkat berlandaskan dengan faktor skala lingkungan kehidupan semesta.[40]

Ledakan Dahsyat bukanlah peristiwa penghamburan materi ke semua ruang semesta yang kosong. Melainkan ruang tersebut berekspansi seiring dengan waktu dan meningkatkan jarak fisik selang dua titik yang bersegerak. Karena metrik FLRW mengasumsikan distribusi massa dan energi yang merata, metrik ini hanya berjalan pada skala yang besar.

Horizon

Salah satu ciri penting pada ruang waktu Ledakan Dahsyat yaitu keberadaan horizon. Oleh karena lingkungan kehidupan semesta mempunyai usia yang terbatas, dan cahaya memainkan usaha dengan kecepatan yang terbatas pula, karenanya hendak terdapat beragam peristiwa pada masa lalu yang cahayanya belum sampai kita. Hal ini hendak membatasi kita dalam mengamati objek terjauh lingkungan kehidupan semesta (horizon masa lalu). Sebaliknya, karena ruang itu sendiri berekspansi dan objek yang semakin jauh hendak menjauh semakin cepat, cahaya yang dipancarkan oleh kita tidak hendak pernah sampai objek jauh tersebut. Batas ini disebut sebagai horizon masa depan, yang membatasi kejadian-kejadian pada masa depan yang kita mampu pengaruhi.

Keberadaan dua horizon ini bergantung pada penjelasan detail model FLRW tentang lingkungan kehidupan semesta kita. Pemahaman kita tentang lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya menyiratkan terdapatnya horizon masa lalu, walaupun pandangan kita juga hendak dibatasi oleh buramnya lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya. Oleh karenanya, kita tidak mampu memandang masa lalu lebih jauh daripada yang kita mampu pandang sekarang, walaupun horizon masa lalu hendak menyusut dalam ruang. Bila pengembangan hendak semesta terus berakselerasi, karenanya hendak terdapat pula horizon masa depan... [41]

Bukti pengamatan

Terdapat beberapa bukti pengamatan langsung yang mendukung model Ledakan Dahsyat, yaitu pengembangan Hubble terpantau pada geseran merah galaksi, pengukuran mendetail pada latar belakangan gelombang mikro kosmis, kelimpahan unsur-unsur ringan, dan distribusi skala besar beserta evolusi galaksi[42] yang diprediksikan terjadi karena pertumbuhan gravitasional struktur dalam teori standar. Keempat bukti ini kadang-kadang disebut "empat pilar teori Ledakan Dahsyat".[43]

Hukum Hubble dan pengembangan ruang

Pengamatan pada galaksi dan kuasar yang jauh menunjukkan bahwa objek-objek ini merasakan pergeseran merah, yakni bahwa pancaran cahaya objek ini telah bergeser menuju panjang gelombang yang lebih panjang. Pergeseran ini mampu diamankan dengan mengambil spektrum frekuensi suatu objek dan mencocokkannya dengan pola spektroskopi garis emisi ataupun garis absorpsi atom suatu unsur kimia yang berinteraksi dengan cahaya. Pergeseran ini secara merata isotropis, dan terdistribusikan merata di kesemuaan objek terpantau di semua arah pantauan. Bila geseran merah ini diinterpretasikan sebagai geseran Doppler, kecepatan mundur suatu objek mampu dikalkulasi. Sebagai beberapa galaksi, dimungkinkan pula anggaran jarak memakai tangga jarak kosmis. Ketika kecepatan mundur dipetakan terhadap jaraknya, hubungan linear yang dikenal sebagai hukum Hubble hendak terpantau:[7]

dengan

• v yaitu kecepatan mundur suatu galaksi ataupun objek lainnya,
• D yaitu jarak segerak terhadap objek tersebut, dan
• H0 yaitu konstanta Hubble, yang nilai pengukurannya yaitu 70,4 +1,3−1,4 kilometer/s/Mpc.[32]

Hukum Hubble mempunyai dua penjelasan, yaitu kita mempunyai pada pusat pengembangan galaksi (yang tidak mungkin berlandaskan dengan prinsip Kopernikus), atapun lingkungan kehidupan semesta mengembang secara merata ke mana-mana. Pengembangan lingkungan kehidupan semesta ini diprediksikan dari relativitas umum oleh Alexander Friedmann pada tahun 1922[16] dan Georges Lemaître pada tahun 1927,[17] sebelum Hubble menerapkan analisi beserta pengamatannya pada tahun 1929.

Teori ini mempersyaratkan bahwa hubungan v = HD berjalan sepanjang masa, dengan D yaitu jarak segerak, v yaitu kecepatan mundur, dan v, H, D bervariasi seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta (oleh karenanya kita menulis H0 sebagai menandakannya sebagai "konstanta" Hubble sekarang). Sebagai jarak yang lebih kecil daripada lingkungan kehidupan semesta teramati, geseran merah Hubble mampu diasumsikan sebagai geseran Doppler yang berlandaskan dengan kecepatan mundur v. Namun, geseran merah ini bukan geseran Doppler sejatinya, namun merupakan dampak dari pengembangan lingkungan kehidupan semesta selang waktu cahaya tersebut dipancarkan dengan waktu cahaya tersebut dideteksi.[44]

Bahwa lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan metrik ditunjukkan oleh bukti pengamatan langsung prisip kosmologis dan prinsip Kopernikus. Pergeseran merah yang terpantau pada objek-objek yang jauh sangat isotropis dan homogen.[7] Hal ini mendukung prinsip kosmologis bahwa lingkungan kehidupan semesta tampaklah sama di semuanya arah pantauan. Apabila pergeseran merah yang terpantau merupakan dampak dari suatu ledakan di titik pusat yang jauh dari kita, karenanya pergeseran merahnya tidak hendak sama di setiap arah pantauan.

Pengukuran pada efek-efek radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis terhadap dinamika sistem astrofisika yang jauh pada tahun 2000 membuktikan kebenaran prinsip Kopernikus, yakni bahwa Bumi bukanlah posisi pusat lingkungan kehidupan semesta.[45] Radiasi yang berasal dari Ledakan Dahsyat ditunjukkan cukup hangat pada masa-masa awal mulanya di semua lingkungan kehidupan semesta. Pendinginan yang merata pada latar belakangan gelombang mikro kosmis selama milyaran tahun hanya mampu diterangkan apabila lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan metrik dan kita tidak mempunyai tidak jauh dengan pusat suatu ledakan.

Radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis

Citra WMAP yang menunjukkan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis

Semasa beberapa hari pertama lingkungan kehidupan semesta, lingkungan kehidupan semesta mempunyai dalam kondisi kesetimbangan termal, dengan foton secara berkesinambungan dipancarkan dan pengahabisan diserap. Hal ini pengahabisan menghasilkan radiasi spektrum benda hitam.

Seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta, temperatur lingkungan kehidupan semesta menurun sehingganya foton tidak lagi mampu diproduksi maupun dihancurkan. Temperatur ini sedang cukup tinggi untuk elektron dan inti sebagai terus berpisah tanpa terikat satu sama lainnya. Walau demikian, foton terus "dipantulkan" dari elektron-elektron lepas sama sekali ini melewati suatu ronde yang disebut hamburan Thompson. Oleh karena hamburan yang terjadi bertali-tali, lingkungan kehidupan semesta pada masa-masa awal mulanya hendak tampak buram oleh cahaya.

Ketika temperatur jatuh sampai beberapa ribu Kelvin, elektron dan inti atom mulai bergabung membentuk atom. Ronde ini disebut sebagai rekombinasi. Karena foton jarang dihamburkan dari atom netral, radiasi hendak bubar dipancarkan dari materi ketika nyaris semua elektron telah berekombinasi. Ronde ini terjadi 379.000 tahun setelah Ledakan Dahysat, dikenal sebagai abad penghamburan terakhir. Foton-foton terakhir inilah yang kita pantau pada radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada masa sekarang.

Pola-pola fluktuasi radiasi latar ini merupakan gambaran langsung lingkungan kehidupan semesta pada masa-masa awal mulanya. Energi foton yang berasal pada abad penghamburan terakhir hendak merasakan pergeseran merah seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta. Spektrum yang dipancarkan oleh foton ini hendak sama dengan spektrum radiasi benda hitam, namun dengan temperatur yang menurun. Hal ini mengakibatkan radiasi foton ini bergeser ke kawasan gelombang mikro. Radiasi ini dianggarkan terpantau di setiap titik pantauan di lingkungan kehidupan semesta dan datang dari semua arah dengan intensitas radiasi yang (hampir) sama.

Pada tahun 1964, Arno Penzias dan Robert Wilson secara tidak sengaja menemukan radiasi latar belakangan kosmis ketika mereka sedang menerapkan pemantau diagnostik memakai penerima gelombang mikro yang dimiliki oleh Laboratorium Bell.[28] Penemuan mereka memberikan konfirmasi yang substansial tentang prediksi radiasi latar bahwa radiasi ini bersifat isotropis dan konsisten dengan spektrum benda hitam pada 3 K. Penzias dan Wilson pengahabisan dianugerahi penghargaan Nobel atas penemuan mereka.

Spektrum latar belakangan gelombang mikro kosmis yang diukur oleh intrumen FIRAS pada satelit COBE merupakan spektrum benda hitam berpresisi sangat tinggi yang pernah diukur di lingkungan kehidupan.[46] Titik-titik data beserta ambang batas kekeliruan pengukuran pada grafik di atas tertutup oleh kurva teoritis, menunjukkan kepresisian pengukuran yang sangat tinggi.

Pada tahun 1989, NASA meluncurkan satelit COBE (Cosmic Background Explorer - Penjelajah latar belakangan kosmis). Hasil penemuan awal satelit ini yang dirilis pada tahun 1990 konsisten dengan prediksi Ledakan Dahsyat.

COBE menemukan pula temperatur sisa lingkungan kehidupan semesta sebesar 2,726 K dan pada tahun 1992 sebagai awal mulanya mendeteksi fluktuasi (anisotropi) pada radiasi latar belakangan gelombang mikro dengan angkatan sebesar satu per 105.[29] John C. Mather dan George Smoot dianugerahi Nobel atas kepemimpinan mereka dalam proyek ini. Anisotropi latar belakangan gelombang mikro kosmis diinvestigasi lebih lanjut oleh sebanyak besar eksperimen yang diterapkan di darat maupun memakai balon. Pada tahun 2000-2001, beberapa eksperimen, utamanya BOOMERanG, menemukan bahwa lingkungan kehidupan semesta nyaris secara spasial rata dengan mengukur ukuran sudut anisotropi. (Lihat wujud lingkungan kehidupan semesta.)

Pada awal tahun 2003, hasil penemuan pertama WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) dirilis, menghasilkan nilai terakurat beberapa parameter-parameter kosmologis. Wahana antariksa ini juga membantah beberapa model inflasi kosmis, namun sedang konsisten dengan teori inflasi secara umumnya.[30] WMAP juga mengonfirmasi bahwa selautan neutrino kosmis merembes di semuanya lingkungan kehidupan semesta. Ini merupakan bukti yang jelas bahwa bintang-bintang pertama memerlukan lebih dari setengah milyar tahun sebagai membuat kabut kosmis.

Kelimpahan unsur-unsur primordial

Memakai model Ledakan Dahsyat, kita mampu memperkirakan konsentrasi helium-4, helium-3, deuterium dan litium-7 yang mempunyai di semua lingkungan kehidupan semesta berbanding dengan banyak hidrogen biasa.[37] Kelimpahan kesemuaan unsur ini bergantung pada satu parameter, yakni rasio foton terhadap barion, yang nilainya mampu dihitung secara independen dari detail struktur fluktuasi latar belakangan gelombang mikro kosmis. Rasio yang diprediksikan (rasio massa) yaitu sekitar 0,25 sebagai 4He/H, sekitar 10−3 sebagai 2H/H, sekitar 10−4 sebagai 3He/H dan sekitar 10−9 sebagai 7Li/H.[37]

Hasil prediksi ini berlandaskan dengan hasil pengukuran, sangat tidak sebagai kelimpahan yang diprediksikan dari nilai tunggal rasio barion terhadap foton. Kesesuaian ini cukup patut sebagai deuterium, namun terdapat diskrepansi yang kecil sebagai 4He dan 7Li. Dalam kasus helium dan litium, terdapat ketidakpastian sistematis yang cukup besar. Walau demikian, konsistensi prediksi ini secara umumnya memberikan bukti yang kuat hendak terjadinya Ledakan Dahsyat.[47]

Evolusi dan distribusi galaksi

Panorama langit yang menunjukkan distribusi galaksi di luar Bimasakti.

Pengamatan mendetail terhadap morfologi dan distribusi galaksi beserta kuasar memberikan bukti yang kuat hendak terjadinya Ledakan Dahsyat. Perpaduan selang pengamatan dengan teori menunjukkan bahwa galaksi-galaksi beserta kuasar-kuasar pertama terbentuk sekitar satu milyar tahun setelah Ledakan Dahysyat. Sejak itu pula, beragam struktur astronomi lainnya yang lebih besar seperti golongan galaksi mulai terbentuk. Populasi bintang-bintang terus berevolusi dan menua, sehingga galaksi jauh (yang pemantaunnya menunjukkan kondisi galaksi tersebut pada masa awal lingkungan kehidupan semesta) tampak sangat berlainan dari galaksi tidak jauh. Selain itu, galaksi-galaksi yang baru saja terbentuk tampak sangat berlainan dengan galaksi-galaksi yang terbentuk sesaat setelah Ledakan Dahsyat. Pengamatan ini membantah model kondisi tetap. Pengamatan pada pembentukan bintang, distribusi kuasar dan gaklasi, berlandaskan dengan simulasi pembentukan lingkungan kehidupan semesta yang diakibatkan oleh Ledakan Dahysat.[48][49]

Bukti-bukti lainnya

Setelah melewati beberapa perdebatan, umur lingkungan kehidupan semesta yang dianggarkan dari pengembangan Hubble dan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis telah menunjukkan kesesuaian yang sama (sedikit lebih tua) dengan usia bintang-bintang tertua lingkungan kehidupan semesta.

Prediksi bahwa temperatur radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis lebih tinggi pada masa lalunya telah didukung secara eksperimental dengan mengamati garis-garis emisi kabut gas yang sensitif terhadap temperatur pada pergeseran merah yang tinggi. Prediksi ini juga menyiratkan bahwa amplitudo dari efek Sunyaev–Zel'dovich dalam golongan galaksi tidak tergantung secara langsung pada geseran merah.

Ciri, masalah, dan masalah

Walaupun sekarang ini teori Ledakan Dahsyat mendapatkan dukungan yang luas dari para ilmuwan, dalam sejarahnya, beragam persaoalan dan masalah pada teori ini pernah memicu kontroversi ilmiah tentang model mana yang sangat patut dalam menjelaskan pengamatan kosmologis yang mempunyai. Banyak dari masalah dan masalah teori Ledakan Dahsyat telah mendapatkan solusinya, patut melewati modifikasi pada teori itu sendiri maupun melewati pengamatan lebih lanjut yang lebih patut.

Gagasan-gagasan inti Ledakan Dahsyat yang terdiri dari pengembangan lingkungan kehidupan semesta, kondisi awal lingkungan kehidupan semesta yang panas, pembentukan helium, dan pembentukan galaksi, diturunkan dari banyak pengamatan yang tak tergantung pada model kosmologis mana pun. Walau bagaimanapun, model cermat Ledakan Dahsyat memprediksikan beragam feomena fisika yang tak pernah terpantau di Bumi maupun terdapat pada Model Standar fisika partikel. Utamanya, materi gelap merupakan topik investigasi ilmiah yang mendapatkan perhatian yang luas.[50] Masalah lainnya seperti masalah halo taring dan masalah galaksi katai dari materi gelap dingin tidak sefatal penjelasan materi gelap karena penyelesaian atas masalah tersebut telah mempunyai dan hanya memerlukan perbaikan lebih lanjut pada teori Ledakan Dahsyat. Energi gelap juga merupakan topik investigasi yang menarik perhatian ilmuwan, namun tidaklah jelas apakah pendeteksian langsung energi gelap dimungkinkan atau tidak.[51]

Di sisi lain, inflasi kosmos dan bariogenesis sedang sangat spekulatif. Keduanya sangat penting dalam menjelaskan kondisi awal lingkungan kehidupan semesta, namun tidak mampu dialihkan dengan penjelasan alternatif lainnya tanpa mengubah teori Ledakan Dahsyat secara semuanya.[cat 3] Pencarian hendak penjelasan yang tepat atas fenomena-fenomena tersebut menjawab pada masalah yang belum terpecahkan dalam fisika.

Masalah horizon

Masalah horizon mencuat diakibatkan oleh premis bahwa informasi tidak mampu memainkan usaha melebihi kecepatan cahaya. Dengan usia lingkungan kehidupan semesta yang terbatas, hendak terdapat horizon partikel yang memisahkan dua kawasan dalam ruang lingkungan kehidupan semesta yang tidak mempunyai hubungan kontak karena dampak.[52] Isotropi radiasi latar yang terpantau menimbulkan masalah, karena apabila lingkungan kehidupan semesta telah didominasi oleh radiasi ataupun materi sepanjang waktunya di mulai dari masa penghamburan terakhir, horizon partikel pada masa itu haruslah berkoresponden sekitar 2 derajat di langit, dan tidak hendak terdapat mekanisme apapun yang menyebabkan kawasan lainnya yang dibatasi partikel horizon sebagai mempunyai temperatur yang sama.

Penyelesaian atas inkonsistensi ini diterangkan oleh teori inflasi, yakni ajang energi skalar yang isotropis dan homogen mendominasi lingkungan kehidupan semesta pada periode waktu terawalnya (sebelum bariogenesis). Semasa inflasi, lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan eksponensial dan horizon partikel mengembang lebih cepat daripada yang kita asumsikan sebelumnya, sehingga kawasan yang sekarang ini mempunyai berseberangan dengan lingkungan kehidupan semesta teramati hendak melangkaui partikel horizon satu sama lainnya . Isotropi radiasi latar yang terpantau pengahabisan hendak menunjukkan bahwa kawasan yang lebih luas ini pernah mempunyai dalam hubungan kontak karena dampak sebelum terjadinya inflasi.

Prinsip ketidakpastian Heisenberg memprediksikan bahwa semasa fase inflasi, hendak terdapat fluktuasi termal kuantum. Fluktuasi ini memerankan sebagai cikal bakal semuanya struktur lingkungan kehidupan semesta. Teori inflasi memprediksikan bahwa fluktuasi ini bersifat invariansi skala dan berdistribusi normal, sebagaimana yang dikonfirmasikan oleh pengukuran radiasi latar.

Masalah kerataan lingkungan kehidupan semesta

Geometri semuanya lingkungan kehidupan semesta ditentukan oleh parameter kosmologis omega, apakah omega lebih kecil, sama dengan, ataupun lebih besar daripada satu.

Masalah kerataan lingkungan kehidupan semesta yaitu masalah pengamatan yang diasosiasikan dengan metrik Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker.[52] Lingkungan kehidupan semesta bisa saja mempunyai kelengkungan spasial yang positif, negatif, maupun nol tergantung pada rapatan energinya. Kelengkungan lingkungan kehidupan semesta negatif apabila rapatan energinya lebih kecil daripada rapatan kritisnya, positif apabila lebih besar darinya, dan nol (rata) apabila sama besar dengannya. Permasalahnnya yaitu bahwa rapatan energi lingkungan kehidupan semesta terus meningkat dan menjauhi nilai rapatan kritis walaupun lingkungan kehidupan semesta tetap nyaris rata.[cat 4] Fakta bahwa lingkungan kehidupan semesta belum sampai Kematian Kalor maupun Remukan Besar setelah milyaran tahun memerlukan penjelasan yang memadai, karena beberapa menit setelah Ledakan Dahsyat, massa jenis lingkungan kehidupan semesta haruslah di bawah satu per 1014 dari nilai kritisnya sebagai tetap mempunyai sampai sekarang.[53]

Penyelesaian masalah ini diselesaikan oleh teori inflasi. Semasa inflasi, ruang waktu mengembang sedemikiannya kelengkungannya dimuluskan. Sehingganya, diteorikan bahwa inflasi ini mendorong lingkungan kehidupan semesta sebagai tetap nyaris rata dengan rapatan lingkungan kehidupan semesta yang nyaris sama dengan nilai rapatan kritisnya.

Monopol magnetik

Masalah monopol magnetik dicetuskan pada yang akhir sekali tahun 1970-an. Teori manunggal besar memprediksikan kecacatan topologi ruang yang hendak bermanifestasi diproduksi menjadi magnetik monopol. Benda ini hendak dihasilkan secara efisien pada awal lingkungan kehidupan semesta yang panas, menghasilkan kerapatan yang lebih tinggi daripada yang konsisten dengan pemantauan . Masalah ini diselesaikan pula oleh inflasi kosmos, yang menghilangkan semua titik-titik cacat dari lingkungan kehidupan semesta teramati sebagaimana dia mendorong geometri lingkungan kehidupan semesta diproduksi menjadi rata.[52]

Resolusi alternatif terhadap masalah horizon, kerataan, dan monopol magnetik diberikan pula oleh hipotesis kelengkungan Weyl.[54][55]

Asimetri barion

Sampai sekarang sedang belum dipahami mengapa lingkungan kehidupan semesti mempunyai banyak materi yang lebih banyak daripada antimateri.[35] Umumnya diasumsikan bahwa ketika lingkungan kehidupan semesta sedang berusia muda dan sangat panas, dia mempunyai dalam kondisi kesetimbangan dan mengandung sebanyak barion dan antibarion yang sama besarnya. Namun, hasil pengamatan menyiratkan bahwa lingkungan kehidupan semesta, termasuk pula yang mempunyai di tempat terjauh, nyaris semuanya terdiri dari materi. Ronde misterius yang dikenal sebagai "bariogenesis" membuat asimetri ini. Supaya bariogenesis mampu terjadi, syarat-syarat kondisi Sakharov harus dipenuhi. Kondisi ini mempersyaratkan bahwa banyak barion tidak abadi, simetri-C dan simetri-CP dilanggar, serta lingkungan kehidupan semesta menyimpang dari kesetimbangan termodinamika.[56] Semua kondisi ini terjadi dalam Model Standar, namun efeknya tidaklah cukup kuat sebagai menjelaskan asimetri barion.

Usia golongan globular

Pada pertengahan tahun 1990-an, pengamatan pada gugusan-gugusan globular menunjukkan hasil yang rupa-rupanya tidak konsisten dengan Ledakan Dahsyat. Simulasi komputer yang cocok dengan pemantauan pada populasi golongan globular bintang menunjukkan bahwa usia gugusan-gugusan ini sekitar 15 milyar tahun. Hal ini berkontradiksi dengan usia lingkungan kehidupan semesta yang berusia 13,7 miltar tahun. Masalah ini umumnya diselesaikan pada yang akhir sekali tahun 1990-an dengan simulasi komputer yang baru yang melibatkan efek pelepasan massa yang diakibatkan oleh angin bintang. Simulasi baru ini menunjukkan usia golongan globular yang lebih muda.[57] Walau demikian, sedang terdapat pertanyaan yang meragukan seberapa akurat usia golongan ini diukur. Tetapi yang jelas mempunyai bahwa objek luar angkasa ini merupakan salah satu yang tertua di lingkungan kehidupan semesta.

Materi gelap

Diagram yang menunjukkan komposisi beragam komponen lingkungan kehidupan semesta menurut model ΛCDM  – anggaran 95% komposisi lingkungan kehidupan semesta mempunyai wujud materi gelap dan energi gelap

Semasa tahun 1970-an dan 1980-an, beragam pengamatan menunjukkan bahwa mempunyainya ketidakcukupan materi terpantau dalam lingkungan kehidupan semesta yang mampu dipakai sebagai menjelaskan daya gaya gravitasi antar dan intra galaksi. Hal ini pengahabisan memunculkan gagasan bahwa 90% materi lingkungan kehidupan semesta berupa materi gelap yang tidak memancarkan cahaya maupun berinteraksi dengan materi barion. Selain itu, asumsi bahwa lingkungan kehidupan semesta terdiri dari materi normal hendak menghasilkan prediksi yang inkonsisten dengan hasil pengmatan. Khususnya, lingkungan kehidupan semesta sekarang ini tampak lebih berbongkah-bongkah dan mengandung lebih sedikit deuterium. Hal ini tidak mampu diterangkan tanpa keberadaa materi gelap. Manakala pada awal mulanya materi gelap ini cukup kontroversial, keberadaannya telah terindikasikan dalam beragam pengamatan, meliputi anisotropi pada radiasi latar belakangan gelombang mikro, dispersi kecepatan golongan galaksi, kajian pada pelensaan gravitasi, dan pengukuran sinar-X pada golongan galaksi.[58]

Bukti keberadaan materi gelap kebanyakan berasal dari pengaruh gravitasi materi ini terhadap materi lain. Sampai ketika ini, belum mempunyai partikel materi gelap yang telah terpantau di laboratorium.

Energi gelap

Pengukuran pada hubungan geseran merah dengan magnitudo semu dari supernova tipe Dia mengindikasikan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta telah berakselerasi sejak lingkungan kehidupan semesta berusia setengah kali lebih muda dari sekarang. Sebagai menjelaskan akselerasi ini, relativitas umum mempersyaratkan bahwa kebanyakan energi dalam lingkungan kehidupan semesta terdiri dari suatu komponen yang bertekanan negatif, atau diistilahkan "energi gelap". Energi gelap diindikasikan oleh sederetan bukti.

Pengukuran pada latar belakangan gelombang mikro kosmis mengindikasikan bahwa lingkungan kehidupan semesta nyaris secara spasial rata, sehingganya menurut relativitas umum, lingkungan kehidupan semesta haruslah mempunyai energi/massa yang nyaris sama dengan rapatan kritisnya. Namun, rapatan lingkungan kehidupan semesta yang dihitung dari penggugusan gravitasional menunjukkan bahwa dia hanya sekitar 30% dari rapatan kritisnya.[20] Oleh karena energi gelap tidak menggugus seperti energi lainnya, energi gelap mampu menjelaskan rapatan energi yang "hilang" itu.

Tekanan negatif merupakan salah satu ciri/sifat dari energi vakum. Namun sifat persis energi gelap sedang misterius. Hasil ekperimen dari WMAP pada tahun 2008 yang menggabungkan data dari radiasi latar belakangan dan sumber data lainnya menunjukkan bahwa rapatan massa/energi lingkungan kehidupan semesta utamanya terdiri dari 73% energi gelap, 23% materi gelap, 4,6% materi biasa, dan kurang dari 1%-nya neutrino.[32]

Rapatan energi dalam materi menurun seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta, tetapi rapatan energi gelap tetap (hampir) konstan. Oleh karenanya, materi mendominasi semuanya energi total lingkungan kehidupan semesta pada masa lalunya. Persentase ini hendak menurun pada masa depan seiring dengan semakin dominannya energi gelap.

Sebelum diindikasikannya energi gelap, para kosmologis umumnya mengajukan dua skenario masa depan lingkungan kehidupan semesta. Bila rapatan massa lingkungan kehidupan semesta lebih besar daripada rapatan kritisnya, karenanya lingkungan kehidupan semesta hendak sampai ukuran maksimum dan pengahabisan mulai runtuh. Lingkungan kehidupan semesta pengahabisan diproduksi melebihi padat dan lebih panas kembali, dan pada yang akhir sekalinya hendak sampai Remukan Besar.[41]

Sebaliknya, apabila rapatan lingkungan kehidupan semesta sama atau lebih kecil daripada rapatan kritisnya, pengembangan lingkungan kehidupan semesta hendak melambat namun tidak hendak pernah bubar. Pembentukan bintang-bintang pengahabisan hendak bubar karena semua gas antar bintang di setiap galaksi telah habis dikonsumsi; bintang-bintang yang mempunyai pengahabisan hendak terus menjalani pembakaran nuklir diproduksi menjadi katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam. Dengan sangat perlahan, tumbukan selang katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam hendak mengakibatkan pembentukan lubang hitam yang lebih besar. Temperatur rata-rata lingkungan kehidupan semesta hendak secara asimtotis sampai nol mutlak (Pembekuan Besar).

Selain itu, apabila proton tidak stabil, karenanya materi-materi barion hendak menghilang dan menyisakan hanya radiasi beserta lubang hitam. Pada yang akhir sekalinya pula, lubang-lubang hitam yang terbentuk hendak menguap dengan memancarkan radiasi Hawking. Entropi lingkungan kehidupan semesta hendak meningkat sampai dengan taraf tiada lagi wujud energi lain bisa didapatkan dari entropi tersebut. Kondisi ini disebut sebagai kematian kalor lingkungan kehidupan semesta.

Pengamatan modern menunjukkan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta terus berakselerasi, ini berfaedah bahwa semakin banyak ronde lingkungan kehidupan semesta teramati sekarang hendak terus melewati horizon peristiwa kita dan tidak hendak pernah berkontak dengan kita lagi. Dampak yang akhir sekali dari pengembangan yang terus meningkat ini tidak dikenal.

Model ΛCDM lingkungan kehidupan semesta mengandung energi gelap dalam wujud konstanta kosmologi. Teori ini mensugestikan bahwa hanya sistem yang terikat secara gravitasional saja, misalnya galaksi, yang hendak terus terikat bersama. Namun, galaksi-galaksi inipun hendak sampai kematian kalor seiring dengan mengembang dan mendinginnya lingkungan kehidupan semesta.

Penjelasan alternatif lainnya yang disebut teori energi fantom mensugestikan bahwa pada yang akhir sekalinya gugusan-gugusan galaksi, bintang, planet, atom, inti atom, dan materi hendak terkoyak oleh pengembangan yang terus meningkat, dan kondisi ini disebut sebagai Koyakan Besar.[59]

Fisika spekulatif melangkaui teori Ledakan Dahsyat

Pemikiran pengembangan lingkungan kehidupan semesta, di mana ruang (termasuk ronde tak teramati lingkungan kehidupan semesta) di wakili oleh potongan-potongan lingkaran seiring dengan berlanjutnya waktu.

Manakala model Ledakan Dahsyat telah cukup mapan dalam ronde kosmologi, sangat besar probabilitasnya model ini hendak terus diperbaiki pada masa depan. Sampai sekarang, sangat sedikit sekali yang kita ketahui tentang masa-masa awal sejarah lingkungan kehidupan semesta. Teorema singularitas Penrose-Hawking mempersyaratkan keberadaan singularitas pada awal kemunculan waktu. Namun, teori ini mengasumsikan bahwa teori relativitas umum berjalan, walaupun teori relativitas umum haruslah tidak berjalan sebelum lingkungan kehidupan semesta sampai temperatur Planck. Pelaksanaan teori gravitasi kuantum yang tepat mungkin mampu menghindari keberadaan singularitas ini.[60]

Terdapat beberapa gagasan beserta hipotesis tak teruji yang diajukan:

• Model kondisi Hartle-Hawking, yang mana semuanya ruang waktu terbatas; Ledakan Dahsyat mewakili batas waktu, namun tidak memerlukan keberadaan singularitas.[61]
• Model kekisi Ledakang Dahsyat[62] menyalakan bahwa lingkungan kehidupan semesta pada ketika Ledakan Dahsyat terdiri atas sebanyak kekisi fermion yang terbatas yang merambah domain fundamental, sehingganya dia mempunyai simetri rotasional, translasional, dan tolok. Simetri ini merupakan simetri terbesar yang dimungkinkan, sehingganya mempunyai entropi terendah dari kondisi manapun.

• Model kosmologi membran[63] yang mengajukan bahwa inflasi terjadi diakibatkan oleh pergerakan membran-membran dalam teori dawai; model pra-Ledakan Dahsyat; model ekpirotik, yang mana Ledakan Dahsyat merupakan dampak tumbukan membran-membran; dan model siklik yang sama dengan model ekpirotik tetapi tumbukan terjadi secara berkala. Dalam model siklik, Ledakan Dahsyat didahului oleh Remukan Besar dan lingkungan kehidupan semesta terus menerus melewati siklus ini dari satu ronde ke ronde lainnya.[64][65][66]

Beberapa gagasan memandang Ledakan Dahsyat sebagai suatu peristiwa yang terjadi di lingkungan kehidupan semesta yang lebih besar dan lebih tua dan bukanlah kebermulaan lingkungan kehidupan semesta.

Penafsiran keagamaan

Teori Ledakan Dahsyat yaitu teori ilmiah, sehingganya dia tergantung pada kesesuaian teori ini dengan pengamatan yang mempunyai. Namun, sebagai suatu teori, dia mengalamatkan asal usul realitas dan lingkungan kehidupan semesta, yang pada yang akhir sekalinya mempunyai implikasi teologis dan filosofis hendak pemikiran penciptaan ex nihilo.[67][68][69][70][71] Pada tahun 1920-an dan 1930-an, nyaris semua kosmologis cenderung mendukung model kondisi tetap lingkungan kehidupan semesta dan beberapa kosmologis mengeluh bahwa mempunyainya awal waktu dalam Ledakan Dahsyat memasukkan konsep-konsep keagamaan ke dalam ilmu fisika; keberatan ini terus disuarakan oleh para pendukung teori kondisi tetap.[72] Kecurigaan ini lebih menjadi-jadi oleh karena pengusul teori Ledakan Dahsyat, Monsignor Georges Lemaître, yaitu seorang biarawan Katolik Roma.[73] Paus Pius XII pada pertemuan Pontificia Academia Scientiarum tanggal 22 November 1951 mendeklarasikan bahwa teori Ledakan Dahsyat berlandaskan dengan pemikiran penciptaan Katolik.[74]

Sejak diterimanya teori Ledakan Dahsyat sebagai paradigma kosmologi fisika yang dominan, terdapat beragam tanggapan yang berlainan dari kelompok-kelompok keagamaan yang berlainan hendak implikasi teori ini terhadap doktrin penciptaan keagamaan mereka. Beberapa menerima bukti-bukti ilmiah teori Ledakan Dahsyat, lainnyanya berupaya merekonsiliasi teori ini dengan nasihat agama mereka, dan mempunyai pula yang menolak maupun mengabaikan bukti teori ini.[75]

Kekeliruan umum

Orang sering kali salah mengartikan dentuman besar sebagai suatu ledakan yang menghamburkan materi ke ruang hampa. Padahal dentuman besar bukanlah suatu ledakan, bukan penghamburan materi ke ruang kosong, melainkan suatu ronde pengembangan lingkungan kehidupan semesta itu sendiri. Dentuman besar yaitu ronde pengembangan ruang-waktu. Bahkan istilah 'ledakan besar' sendiri merupakan istilah salah kaprah.

Catatan

1. ^ Dilaporkan secara lebih luas bahwa Hoyle bermaksud memakai istilah ini secara peyoratif. Namun, Hoyle pengahabisan membantah hal ini, menyebut bahwa ini hanyalah sebagai menekankan perbedaan selang dua teori ini untuk para pendengar radio. Lihat Bab 9 The Alchemy of the Heavens oleh Ken Croswell, Anchor Books, 1995.
2. ^ Tiada konsensus seberapa lama fase the Big Bang mempunyai. Kebanyakan sangat tidak beberapa menit awal peristiwa ledakan (sewaktu helium disintesis) diceritakan terjadi "sewaktu ledakan dahsyat.
3. ^ Bila inflasi mempunyai terjadi, bariogenesis juga pasti pernah terjadi, tetapi tidak sebaliknya.
4. ^ Energi gelap dipakai sebagai menjelaskan kerataan lingkungan kehidupan semesta; walau demikian, lingkungan kehidupan semesta tetap rata selama beberapa milyar tahun bahkan sebelum rapatan energi gelap cukup signifikan sebagai mempertahankan kerataan lingkungan kehidupan semesta.

Referensi

1. ^ Komatsu, E. (2009). "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Observations: Cosmological Interpretation". Astrophysical Journal Supplement 180: 330. Bibcode:2009ApJS..180..330K. doi:10.1088/0067-0049/180/2/330. 
2. ^ Menegoni, Eloisa et al. (2009), "New constraints on variations of the fine structure constant from CMB anisotropies", Physical Review D 80 (8), doi:10.1103/PhysRevD.80.087302 
3. ^ The Exploratorium (2000). "Origins: CERN: Ideas: The Big Bang". http://www.exploratorium.edu/origins/cern/ideas/bang.html. Diakses pada 2010-09-03.
4. ^ Jonathan Keohane (November 08, 1997). "Big Bang theory". NASA's Imagine the Universe: Ask an astrophysicist.. http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/971108a.html. Diakses pada 2010-09-03.
5. ^ Feuerbacher, B.; Scranton, R. (25 January 2006). "Evidence for the Big Bang". TalkOrigins. http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html#evidence. Diakses pada 2009-10-16.
6. ^ Wright, E.L. (9 May 2009). "What is the evidence for the Big Bang?". Frequently Asked Questions in Cosmology. UCLA, Division of Astronomy and Astrophysics. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmology_faq.html#BBevidence. Diakses pada 2009-10-16.
7. ^ a b c d Hubble, E. (1929). "A Relation Between Distance and Radial Velocity Among Extra-Galactic Nebulae". Proceedings of the National Academy of Sciences 15 (3): 168–73. doi:10.1073/pnas.15.3.168. PMC 522427. PMID 16577160. 
8. ^ Gibson, C.H. (21 January 2001). "The First Turbulent Mixing and Combustion". IUTAM Turbulent Mixing and Combustion. http://sdcc3.ucsd.edu/~ir118/GibsonAbstract.pdf.
9. id="cite_note-9">^ Gibson, C.H. (2001). "Turbulence And Mixing In The Early Universe". arΧiv:astro-ph/0110012 [astro-ph].
10. id="cite_note-10">^ Gibson, C.H. (2005). "The First Turbulent Combustion". arΧiv:astro-ph/0501416 [astro-ph].
11. ^ "'Big bang' astronomer dies". BBC News. 22 August 2001. http://news.bbc.co.uk/1/hi/uk/1503721.stm. Diakses pada 2008-12-07.
12. ^ Croswell, K. (1995). "Chapter 9". The Alchemy of the Heavens. Anchor Books. 
13. ^ Mitton, S. (2005). Fred Hoyle: A Life in Science. Aurum Press. hlm. 127. 
14. ^ Slipher, V.M. "The Radial Velocity of the Andromeda Nebula". Lowell Observatory Bulletin 1: 56–57. 
15. ^ Slipher, V.M. "Spectrographic Observations of Nebulae". Popular Astronomy 23: 21–24. 
16. ^ a b Friedman, A.A. (1922). "Über die Krümmung des Raumes". Zeitschrift für Physik 10: 377–386. doi:10.1007/BF01332580.  (Jerman)(Terjemahan Inggris di: Friedman, A. (1999). "On the Curvature of Space". General Relativity and Gravitation 31: 1991–2000. doi:10.1023/A:1026751225741. )
17. ^ a b Lemaître, G. (1927). "Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques". Annals of the Scientific Society of Brussels 47A: 41.  (Perancis)(Diartikan di: "A Homogeneous Universe of Constant Mass and Growing Radius Accounting for the Radial Velocity of Extragalactic Nebulae". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 91: 483–490. 1931. )
18. ^ Lemaître, G. (1931). "The Evolution of the Universe: Discussion". Nature 128: 699–701. doi:10.1038/128704a0. 
19. ^ Christianson, E. (1995). Edwin Hubble: Mariner of the Nebulae. New York (NY): Farrar, Straus and Giroux. ISBN 0374146608. 
20. id="cite_note-peebles-20">^ a b Peebles, P.J.E.; Ratra, Bharat (2003). "The Cosmological Constant and Dark Energy". Reviews of Modern Physics 75: 559–606. doi:10.1103/RevModPhys.75.559. arXiv:astro-ph/0207347. 
21. ^ Milne, E.A. (1935). Relativity, Gravitation and World Structure. Oxford (UK): Oxford University Press. LCCN 35-19093. 
22. id="cite_note-22">^ Tolman, R.C. (1934). Relativity, Thermodynamics, and Cosmology. Oxford (UK): Clarendon Press. LCCN 34-32023. Reissued (1987). New York (NY): Dover Publications ISBN 0-486-65383-8.
23. ^ Zwicky, F. (1929). "On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space". Proceedings of the National Academy of Sciences 15 (10): 773–779. doi:10.1073/pnas.15.10.773. PMC 522555. PMID 16577237.  Full articlePDF (672 KB).
24. ^ Hoyle, F. (1948). "A New Model for the Expanding Universe". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 108: 372. 
25. ^ Alpher, R.A.; Gamow, G. (1948). "The Origin of Chemical Elements". Physical Review 73: 803. doi:10.1103/PhysRev.73.803. 
26. ^ Alpher, R.A. (1948). "Evolution of the Universe". Nature 162: 774. doi:10.1045/march2004-featured.collection. 
27. ^ Singh, S. "Big Bang". http://www.simonsingh.net/Big_Bang.html. Diakses pada 2007-05-28.
28. ^ a b Penzias, A.A.; Wilson, R. W. (1965). "A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s". Astrophysical Journal 142: 419. doi:10.1086/148307. 
29. ^ a b Boggess, N.W., et al.; Mather, J. C.; Weiss, R.; Bennett, C. L.; Cheng, E. S.; Dwek, E.; Gulkis, S.; Hauser, M. G. et al. (1992). "The COBE Mission: Its Design and Performance Two Years after the launch". Astrophysical Journal 397: 420. doi:10.1086/171797. 
30. ^ a b Spergel, D.N., et al. (2006). Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Three Year Results: Implications for Cosmology. Retrieved 2007-05-27. 
31. ^ Hawking, S.W.; Ellis, G.F.R. (1973). The Large-Scale Structure of Space-Time. Cambridge (UK): Cambridge University Press. ISBN 0-521-20016-4. 
32. ^ a b c d Hinshaw, G., et al. (2008). "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results" (PDF). The Astrophysical Journal. 
33. ^ Guth, A.H. (1998). The Inflationary Universe: Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Vintage Books. ISBN 978-0099959502. 
34. ^ Schewe, P. (2005). "An Ocean of Quarks". Physics News Update (American Institute of Physics) 728 (1). Retrieved 2007-05-27. 
35. ^ a b Kolb and Turner (1988), chapter 6
36. ^ Kolb and Turner (1988), chapter 7
37. ^ a b c Kolb and Turner (1988), chapter 4
38. ^ Peacock (1999), chapter 9
39. ^ Ivanchik, A.V. (1999). "The Fine-Structure Constant: A New Observational Limit on Its Cosmological Variation and Some Theoretical Consequences". Astronomy and Astrophysics 343: 459. arXiv:astro-ph/9810166.Bibcode:1999A&A...343..439I. 
40. ^ d'Inverno, R. (1992). "Chapter 23". Introducing Einstein's Relativity. Oxford University Press. ISBN 0-19-859686-3. 
41. ^ a b Kolb and Turner (1988), chapter 3
42. ^ Gladders, M.D.; et al. (2007). "Cosmological Constraints from the Red-Sequence Cluster Survey". The Astrophysical Journal 655 (1): 128–134. arXiv:astro-ph/0603588.Bibcode:2007ApJ...655..128G. doi:10.1086/509909. 
43. ^ The Four Pillars of the Standard Cosmology
44. ^ Peacock (1999), chapter 3
45. ^ Srianand, R.; Petitjean, P.; Ledoux, C. "The microwave background temperature at the redshift of 2.33771". Nature 408 (6815): 931–935. arXiv:astro-ph/0012222.Bibcode:2000Natur.408..931S. Lay summary – European Southern Observatory (December 2000). 
46. ^ White, M. (1999). "Anisotropies in the CMB". Proceedings of the Los Angeles Meeting, DPF 99, UCLA. 
47. id="cite_note-49">^ Steigman, G. (2005). "Primordial Nucleosynthesis: Successes And Challenges". arΧiv:astro-ph/0511534 [astro-ph].
48. id="cite_note-50">^ Bertschinger, E. (2001). "Cosmological Perturbation Theory and Structure Formation". arΧiv:astro-ph/0101009 [astro-ph].
49. ^ Bertschinger, E. (1998). "Simulations of Structure Formation in the Universe". Annual Review of Astronomy and Astrophysics 36 (1): 599–654. Bibcode:1998ARA&A..36..599B. doi:10.1146/annurev.astro.36.1.599. 
50. ^ Direct Searches for Dark Matter, White paper, The National Academies.
51. ^ Whitepaper: For a Comprehensive Space-Based Dark Energy Mission, The National Academies.
52. ^ a b c Kolb and Turner (1988), chapter 8
53. ^ Dicke, R.H... "The big bang cosmology—enigmas and nostrums". Hawking, S.W. (ed); Israel, W. (ed) General Relativity: an Einstein centenary survey: 504–517, Cambridge University Press. 
54. ^ Penrose, R. (1979). "Singularities and Time-Asymmetry". Hawking, S.W. (ed); Israel, W. (ed) General Relativity: An Einstein Centenary Survey: 581–638, Cambridge University Press. 
55. ^ Penrose, R. (1989). "Difficulties with Inflationary Cosmology". Fergus, E.J. (ed) Proceedings of the 14th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics: 249–264, New York Academy of Sciences. DOI:10.1111/j.1749-6632.1989.tb50513.x. 
56. ^ Sakharov, A.D. (1967). "Violation of CP Invariance, C Asymmetry and Baryon Asymmetry of the Universe". Zhurnal Eksperimentalnoi i Teoreticheskoi Fiziki, Pisma 5: 32.  (Rusia)
    (Diartikan di Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters 5, 24 (1967).)
57. ^  
58. ^ Keel, B... "Dark Matter". http://www.astr.ua.edu/keel/galaxies/darkmatter.html. Diakses pada 2007-05-28.
59. ^ Caldwell, R.R; Kamionkowski, M.; Weinberg, N. N. (2003). "Phantom Energy and Cosmic Doomsday". Physical Review Letters 91 (7): 071301. arXiv:astro-ph/0302506.Bibcode:2003PhRvL..91g1301C. doi:10.1103/PhysRevLett.91.071301. PMID 12935004. 
60. ^ Hawking, S.W.; Ellis, G.F.R. (1973). The Large Scale Structure of Space-Time. Cambridge (UK): Cambridge University Press. ISBN 0-521-09906-4. 
61. ^ Hartle, J.H.; Hawking, S. (1983). "Wave Function of the Universe". Physical Review D 28 (12): 2960. Bibcode:1983PhRvD..28.2960H. doi:10.1103/PhysRevD.28.2960. 
62. ^ Bird, Paul (2011). "Determining the Big Bang State Vector". http://www.awesomeanimator.com/bigbangstatevector.pdf.
63. id="cite_note-67">^ Langlois, D. (2002). "Brane Cosmology: An Introduction". arΧiv:hep-th/0209261 [hep-th].
64. id="cite_note-68">^ Linde, A. (2002). "Inflationary Theory versus Ekpyrotic/Cyclic Scenario". arΧiv:hep-th/0205259 [hep-th].
65. ^ Than, K. (2006). "Recycled Universe: Theory Could Solve Cosmic Mystery". Space.com. Retrieved 2007-07-03. 
66. ^ Kennedy, B.K. (2007). "What Happened Before the Big Bang?". Diarsipkan dari yang asli on 2007-07-04. http://web.archive.org/web/20070704150957/ http://www.science.psu.edu/alert/Bojowald6-2007.htm. Diakses pada 2007-07-03.
67. ^ Russel, R.J. (2008). Cosmology: From Alpha to Omega. Fortress Press. ISBN 9780800662738. "Amazingly, some secularists attribute to t=0 a direct implication. The June 1978 issue of the New York Times contained an article by NASA's Robert Jastrow, an avowed agnostic, entitled "Found God?" Here Jastrow depicts the theologians to be "delighted" that astronomical evidence "leads to a biblical view of Genesis." Though claiming to be agnostic, he argued without reservation for the religious significance of t=0: It is beyond science and leads to some sort of creator." 
68. ^ Corey, M. (1993). God and the New Cosmology. Rowman & Littlefield. ISBN 9780847678020. "Indeed, creation ex nihilo is a fundamental tenet of orthodox Christian theology. Incredibly enough, modern theoretical physicists have also speculated that the universe may have been produced through a sudden quantum appearance "out of nothing." Physicist Paul Davies has claimed that the particular physicis involved in the Big Bang necessitates creation ex nihilo." 
69. ^ Lerner, E.J. (1992). The Big Bang Never Happened: A Startling Refutation of the Dominant Theory of the Origin of the Universe. Vintage Books. ISBN 9780679740490. "From theologians to physicists to novelists, it is widely believed that the Big Bang theory supports Christian concepts of a creator. In February of 1989, for example, the front-page article of the New York Times Book Review argued that scientists and novelists were returning to God, in large part through the influence of the Big Bang." 
70. ^ Manson, N.A. (1993). God and Design: The Teleological Argument and Modern Science. Routledge. ISBN 9780415263443. "The Big Bang theory strikes many people as having theological implications, as shown by those who do not welcome those implications." 
71. ^ Davis, J.J. (2002). The Frontiers of Science & Faith. InterVarsity Press. ISBN 9780830826643. "Genesis' concept of a singular, ex nihilo beginning of the universe essentially stands alone among the cosmolgies of the ancient world and exhibts, at this point, convergence with recent big bang cosmological models." 
72. ^ Kragh, H. (1996). Cosmology and Controversy. Princeton (NJ): Princeton University Press. ISBN 0-691-02623-8. 
73. ^ People and Discoveries: Big Bang Theory, www.pbs.org
74. ^ Ferris, T. (1988). Coming of age in the Milky Way. Morrow. hlm. 274, 438. ISBN 978-0-688-05889-0. , citing Berger, A. (1984). The Big bang and Georges Lemaître: proceedings of a symposium in honour of G. Lemaître fifty years after his initiation of big-bang cosmology, Louvainla-Neuve, Belgium, 10–13 October 1983. D. Reidel. hlm. 387. ISBN 978-90-277-1848-8. 
75. ^ Wright, E.L (24 May 2009). "Cosmology and Religion". Ned Wright's Cosmology Tutorial. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmo-religion.html. Diakses pada 2009-10-15.

Buku

• Kolb, Edward; Turner, Michael (1988). The Early Universe. Addison–Wesley. ISBN 0-201-11604-9. 
• Peacock, John (1999). Cosmological Physics. Cambridge University Press. ISBN 0521422701. 

Bacaan lanjut

• Barrow, J.D. (1994). The Origin of the Universe: To the Edge of Space and Time. New York: Phoenix. ISBN 0-465-05354-8. 
• Alpher, R.A.; Herman, R. (1988). "Reflections on early work on 'big bang' cosmology". Physics Today 8: 24–34. 
• Mather, J.C.; Boslough, J. (1996). The very first light: the true inside story of the scientific journey back to the dawn of the Universe. Basic Books. hlm. 300. ISBN 0-465-01575-1. 
• Singh, S. (2004). Big Bang: The origins of the universe. Fourth Estate. ISBN 0-00-716220-0. 
• Davies, P.C.W. (1992). The Mind of God: The scientific basis for a rational world. Simon & Schuster. ISBN 0-671-71069-9. 
• "Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology". American Institute of Physics. http://www.aip.org/history/cosmology/index.htm.
• Feuerbacher, B.; Scranton, R. (2006). "Evidence for the Big Bang". TalkOrigins. http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html.
• "Misconceptions about the Big Bang". Scientific American. March 2005. http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&articleID=0009F0CA-C523-1213-852383414B7F0147.
• "The First Few Microseconds". Scientific American. May 2006. http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&articleID=0009A312-037F-1448-837F83414B7F014D.
• Roos, M. (2008). "Expansion of the Universe – Standard Big Bang Model". arΧiv:0802.2005.

Pranala luar

Page 5

Menurut model ledakan dahsyat, lingkungan kehidupan semesta mengembang dari kondisi awal yang sangat padat dan panas dan terus mengembang sampai sekarang. Secara umum, pengembangan ruang semesta yang mengandung galaksi-galaksi dianalogikan seperti roti kismis yang mengembang. Gambar di atas merupakan gambaran pemikiran artis yang mengilustrasikan pengembangan salah satu ronde dari lingkungan kehidupan semesta rata.

Ledakan Dahsyat atau Dentuman Besar (bahasa Inggris: Big Bang) merupakan suatu peristiwa yang menyebabkan pembentukan lingkungan kehidupan semesta berlandaskan kajian kosmologi tentang wujud awal dan perkembangan lingkungan kehidupan semesta (dikenal juga dengan Teori Ledakan Dahsyat atau Model Ledakan Dahysat). Berlandaskan pemodelan ledakan ini, lingkungan kehidupan semesta, awal mulanya dalam kondisi sangat panas dan padat, mengembang secara terus menerus sampai hari ini. Berlandaskan pengukuran terbaik tahun 2009, kondisi awal lingkungan kehidupan semesta berasal sekitar 13,7 miliar tahun lalu,[1][2] yang pengahabisan selalu diproduksi menjadi referensi sebagai waktu terjadinya Big Bang tersebut.[3][4] Teori ini telah memberikan penjelasan sangat komprehensif dan akurat yang didukung oleh perkara ilmiah beserta pengamatan.[5][6]

Yaitu Georges Lemaître, seorang biarawan Katolik Roma Belgia, yang mengajukan teori ledakan dahsyat tentang asal usul lingkungan kehidupan semesta, walaupun dia menyebutnya sebagai "hipotesis atom purba". Kerangka model teori ini bergantung pada relativitas umum Albert Einstein dan beberapa asumsi-asumsi sederhana, seperti homogenitas dan isotropi ruang. Persamaan yang mendeksripsikan teori ledakan dahsyat dirumuskan oleh Alexander Friedmann. Setelah Edwin Hubble pada tahun 1929 menemukan bahwa jarak bumi dengan galaksi yang sangat jauh umumnya berbanding lurus dengan geseran merahnya, sebagaimana yang disugesti oleh Lemaître pada tahun 1927, pengamatan ini diasumsikan mengindikasikan bahwa semua galaksi dan gugus bintang yang sangat jauh mempunyai kecepatan tampak yang secara langsung menjauhi titik pandang kita: semakin jauh, semakin cepat kecepatan rupa-rupanya.[7]

Bila jarak antar gugus-gugus galaksi terus meningkat seperti yang terpantau sekarang, semuanya haruslah pernah berdekatan pada masa lalu. Gagasan ini secara rinci mengarahkan pada suatu kondisi massa jenis dan suhu yang sebelumnya sangat ekstrem.[8][9][10] Beragam pemercepat partikel raksasa telah didirikan sebagai mencoba dan menguji kondisi tersebut, yang menjadikan teori tersebut mampu konfirmasi dengan signifikan, walaupun pemercepat-pemercepat ini mempunyai kemampuan yang terbatas sebagai menyelidiki fisika partikel. Tanpa mempunyainya bukti apapun yang mengadakan komunikasi dengan pengembangan awal yang cepat, teori ledakan dahsyat tidak dan tidak mampu memberikan beberapa penjelasan tentang kondisi awal lingkungan kehidupan semesta, melainkan mendeskripsikan dan menjelaskan perubahan umum lingkungan kehidupan semesta sejak pengembangan awal tersebut. Kelimpahan unsur-unsur ringan yang terpantau di semua kosmos berlandaskan dengan prediksi kalkulasi pembentukan unsur-unsur ringan melewati ronde nuklir di dalam kondisi lingkungan kehidupan semesta yang mengembang dan mendingin pada awal beberapa menit kemunculan lingkungan kehidupan semesta sebagaimana yang diuraikan secara terperinci dan logis oleh nukleosintesis ledakan dahsyat.

Fred Hoyle menyalakan istilah Big Bang pada suatu siaran radio tahun 1949. Dilaporkan secara luas bahwa, Hoyle yang mendukung model kosmologis alternatif "keadaan tetap" bermaksud memakai istilah ini secara peyoratif, namun Hoyle secara eksplisit membantah hal ini dan menyebut bahwa istilah ini hanyalah dipakai sebagai menekankan perbedaan selang dua model kosmologis ini.[11][12][13] Hoyle pengahabisan memberikan sumbangsih yang besar dalam usaha para fisikawan sebagai memahami nukleosintesis bintang yang merupakan lintasan pembentukan unsur-unsur berat dari unsur-unsur ringan secara reaksi nuklir. Setelah penemuan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada tahun 1964, kebanyakan ilmuwan mulai menerima bahwa beberapa skenario teori ledakan dahsyat haruslah pernah terjadi.

Sejarah dan perkembangan teori

Teori ledakan dahsyat dikembangkan berlandaskan pengamatan pada stuktur lingkungan kehidupan semesta beserta pertimbangan teoritisnya. Pada tahun 1912, Vesto Slipher yaitu orang yang pertama mengukur efek Doppler pada "nebula spiral" (nebula spiral merupakan istilah lama sebagai galaksi spiral), dan pengahabisan dikenal bahwa nyaris semua nebula-nebula itu menjauhi bumi. Dia tidak berpikir lebih jauh lagi tentang implikasi fakta ini, dan sebenarnya pada ketika itu, terdapat kontroversi apakah nebula-nebula ini yaitu "pulau semesta" yang mempunyai di luar galaksi Bima Sakti.[14][15]

Sepuluh tahun pengahabisan, Alexander Friedmann, seorang kosmologis dan matematikawan Rusia, menurunkan persamaan Friedmann dari persamaan relativitas umum Albert Einstein. Persamaan ini menunjukkan bahwa lingkungan kehidupan semesta mungkin mengembang dan berlawanan dengan model lingkungan kehidupan semesta yang statis seperti yang diadvokasikan oleh Einstein pada ketika itu.[16]

Pada tahun 1924, pengukuran Edwin Hubble hendak jarak nebula spiral terdekat menunjukkan bahwa dia sebenarnya merupakan galaksi lain. Georges Lemaître pengahabisan secara independen menurunkan persamaan Friedmann pada tahun 1927 dan mengajukan bahwa resesi nebula yang disiratkan oleh persamaan tersebut diakibatkan oleh lingkungan kehidupan semesta yang mengembang.[17]

Pada tahun 1931 Lemaître lebih jauh lagi mengajukan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta seiring dengan berlanjutnya waktu memerlukan syarat bahwa lingkungan kehidupan semesta mengerut seiring berbaliknya waktu sampai pada suatu titik di mana semua massa lingkungan kehidupan semesta berpusat pada satu titik, yaitu "atom purba" di mana waktu dan ruang berasal.[18]

Mulai dari tahun 1924, Hubble mengembangkan sederet indikator jarak yang merupakan cikal bakal tangga jarak kosmis memakai teleskop Hooker 100-inci (2,500 mm) di Observatorium Mount Wilson. Hal ini memungkinkannya memperkirakan jarak selang galaksi-galaksi yang pergeseran merahnya telah diukur, kebanyakan oleh Slipher. Pada tahun 1929, Hubble menemukan korealsi selang jarak dan kecepatan resesi, yang sekarang dikenal sebagai hukum Hubble.[7][19] Lemaître telah menunjukan bahwa ini yang diharapkan, mengingat prinsip kosmologi.[20]

Gambaran artis tentang satelit WMAP yang mengumpulkan beragam data sebagai membantu para ilmuwan memahami ledakan dahsyat

Semasa tahun 1930-an, gagasan-gagasan lain diajukan sebagai kosmologi non-standar sebagai menjelaskan pengamatan Hubble, termasuk pula model Milne,[21] lingkungan kehidupan semesta berayun (awalnya diajukan oleh Friedmann, namun diadvokasikan oleh Albert Einstein dan Richard Tolman)[22] dan hipotesis cahaya lelah (tired light) Fritz Zwicky.[23]

Setelah Perang Dunia II, terdapat dua model kosmologis yang memungkinkan. Satunya yaitu model kondisi tetap Fred Hoyle, yang mengajukan bahwa materi-materi baru tercipta ketika lingkungan kehidupan semesta tampak mengembang. Dalam model ini, lingkungan kehidupan semesta hampirlah sama di titik waktu manapun.[24]

Model lainnya yaitu teori ledakan dahsyat Lemaître, yang diadvokasikan dan dikembangkan oleh George Gamow, yang pengahabisan memperkenalkan nukleosintesis ledakan dahsyat (Big Bang Nucleosynthesis, BBN)[25] dan yang kaitkan oleh, Ralph Alpher dan Robert Herman, sebagai radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis (cosmic microwave background radiation, CMB).[26] Ironisnya, justru yaitu Hoyle yang menyalakan istilah big bang sebagai merujuk pada teori Lemaître dalam suatu siaran radio BBC pada bulan Maret 1949.[27][cat 1]

Sebagai sementara, dukungan para ilmuwan terbagi kepada dua teori ini. Pada yang akhir sekalinya, bukti-bukti pengamatan memfavoritkan teori ledakan dahsyat. Penemuan dan konfirmasi radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada tahun 1964[28] mengukuhkan ledakan dahsyat sebagai teori yang terbaik dalam menjelaskan asal usul dan evolusi kosmos. Kebanyakan karya kosmologi abad sekarang berkutat pada pemahaman bagaimana galaksi terbentuk dalam konteks ledakan dahsyat, pemahaman tentang kondisi lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya, dan merekonsiliasi pengamatan kosmis dengan teori dasar.

Beragam kemajuan besar dalam kosmologi ledakan dahsyat telah diproduksi sejak yang akhir sekali tahun 1990-an, utamanya diakibatkan oleh kemajuan besar dalam teknologi teleskop dan analisis data yang berasal dari satelit-satelit seperti COBE,[29] Teleskop luar angkasa Hubble dan WMAP.[30]

Tinjauan

Garis waktu ledakan dahsyat

Ekstrapolasi pengembangan lingkungan kehidupan semesta seiring mundurnya waktu memakai relativitas umum menghasilkan kondisi masa jenis dan suhu lingkungan kehidupan semesta yang tak terhingga pada suatu waktu pada masa lalu.[31] Singularitas ini mensinyalkan runtuhnya keberlakuan relativitas umum pada kondisi tersebut. Sedekat mana kita mampu berekstrapolasi menuju singularitas diperdebatkan, namun tidaklah lebih awal daripada masa Planck. Fase awal yang panas dan padat itu sendiri dirujuk sebagai "the Big Bang",[cat 2] dan diasumsikan sebagai "kelahiran" lingkungan kehidupan semesta kita.

Didasarkan pada pengukuran pengembangan memakai Supernova Tipe Ia, pengukuran fluktuasi temperatur pada latar gelombang mikro kosmis, dan pengukuran fungsi korelasi galaksi, lingkungan kehidupan semesta mempunyai usia 13,73 ± 0.12 miliar tahun.[32] Kesesuaian hasil ketiga pengukuran independen ini dengan kuat mendukung model ΛCDM yang mendeskripsikan secara mendetail kandungan lingkungan kehidupan semesta.

Fase terawal ledakan dahsyat penuh dengan spekulasi. Model yang sangat umumnya dipakai menyebut bahwa lingkungan kehidupan semesta terisi secara homogen dan isotropis dengan rapatan energi yang sangat tinggi, tekanan dan temperatur yang sangat besar, dan dengan cepat mengembang dan mendingin. Anggaran 10−37 detik setelah pengembangan, transisi fase menyebabkan inflasi kosmis, yang sewaktu itu lingkungan kehidupan semesta mengembang secara eksponensial.[33] Setelah inflasi bubar, lingkungan kehidupan semesta terdiri dari plasma kuark-gluon beserta partikel-partikel elementer lainnya.[34]

Temperatur pada ketika itu sangat tinggi sehingganya kecepatan gerak partikel sampai kecepatan relativitas, dan produksi pasangan segala jenis partikel terus menerus diproduksi dan dihancurkan. Sampai dengan suatu waktu, reaksi yang tak dikenal yang disebut bariogenesis melanggar kekekalan banyak barion dan menyebabkan banyak kuark dan lepton lebih banyak daripada antikuark dan antilepton sebesar satu per 30 juta. Ini menyebabkan dominasi materi melebihi antimateri pada lingkungan kehidupan semesta.[35]

Ukuran lingkungan kehidupan semesta terus membesar dan temperatur lingkungan kehidupan semesta terus menurun, sehingga energi tiap-tiap partikel terus menurun. Transisi fase perusakan simetri membuat gaya-gaya dasar fisika dan parameter-parameter partikel elementer mempunyai dalam kondisi yang sama seperti sekarang.[36] Setelah anggaran 10−11 detik, gambaran ledakan dahsyat diproduksi melebihi jelas oleh karena energi partikel telah menurun sampai energi yang bisa dicapai oleh eksperimen fisika partikel.

Pada sekitar 10−6 detik, kuark dan gluon bergabung membentuk barion seperti proton dan neutron. Kuark yang sedikit lebih banyak daripada antikuark membuat barion sedikit lebih banyak daripada antibarion. Temperatur pada ketika ini tidak lagi cukup tinggi sebagai menghasilkan pasangan proton-antiproton, sehingga yang berikutnya terjadi yaitu pemusnahan massal, menyisakan hanya satu dari 1010 proton dan neutron terdahulu. Setelah pemusnahan ini, proton, neutron, dan elektron yang tersisa tidak lagi memainkan usaha secara relativistik dan rapatan energi lingkungan kehidupan semesta didominasi oleh foton (dengan beberapa kecil berasal dari neutrino).

Beberapa menit semasa pengembangan, ketika temperatur sekitar satu miliar kelvin dan rapatan lingkungan kehidupan semesta sama dengan rapatan udara, neutron bergabung dengan proton dan membentuk inti atom deuterium dan helium dalam suatu ronde yang dikenal sebagai nukleosintesis ledakan dahsyat.[37] Kebanyakan proton sedang tidak terikat sebagai inti hidrogen. Seiring dengan mendinginnya lingkungan kehidupan semesta, rapatan energi massa rihat materi secara gravitasional mendominasi. Setelah 379.000 tahun, elektron dan inti atom bergabung diproduksi menjadi atom (kebanyakan berupa hidrogen) dan radiasi materi mulai bubar. Sisa-sisa radiasi ini yang terus memainkan usaha melewati ruang semesta dikenal sebagai radiasi latar gelombang mikro kosmis.[38]

Ajang Ultra Dalam Hubble memperlihatkan galaksi-galaksi dari abad dahulu ketika lingkungan kehidupan semesta sedang muda, lebih padat, dan lebih hangat menurut teori ledakan dahsyat.

Selama periode yang sangat panjang, daerah-daerah lingkungan kehidupan semesta yang sedikit lebih rapat mulai menarik materi-materi sekitarnya secara gravitasional, membentuk awan gas, bintang, galaksi, dan objek-objek astronomi lainnya yang terpantau sekarang. Detail ronde ini bergantung pada banyaknya dan jenis materi lingkungan kehidupan semesta. Terdapat tiga jenis materi yang memungkinkan, yakni materi gelap dingin, materi gelap panas, dan materi barionik. Pengukuran terbaik yang didapatkan dari WMAP menunjukkan bahwa wujud materi yang dominan dalam lingkungan kehidupan semesta ini yaitu materi gelap dingin. Dua jenis materi lainnya hanya menduduki kurang dari 18% materi lingkungan kehidupan semesta.[32]

Bukti-bukti independen yang berasal dari supernova tipe Dia dan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis menyiratkan bahwa lingkungan kehidupan semesta sekarang didominasi oleh sejenis wujud energi misterius yang disebut sebagai energi gelap, yang rupa-rupanya menembus semua ruang. Pengamatan ini mensugestikan bahwa 72% total rapatan energi lingkungan kehidupan semesta sekarang mempunyai wujud energi gelap. Ketika lingkungan kehidupan semesta sedang sangat muda, probabilitas besar dia telah disusupi oleh energi gelap, namun dalam ruang yang sempit dan saling berdekatan. Pada ketika itu, gravitasi mendominasi dan secara perlahan memperlambat pengembangan lingkungan kehidupan semesta. Namun, pada yang akhir sekalinya, setelah beberapa miliar tahun pengembangan, energi gelap yang semakin berlimpah menyebabkan pengembangan lingkungan kehidupan semesta mulai secara perlahan semakin cepat.

Segala evolusi kosmis yang terjadi setelah periode inflasioner ini mampu secara ketat dideskripsikan dan dimodelkan oleh model ΛCDM, yang memakai kerangka mekanika kuantum dan relativitas umum Einstein yang independen. Sebagaimana yang telah diceritakan, tiada model yang mampu menjelaskan peristiwa sebelum 10−15 detik setelah peristiwa ledakan dahsyat. Teori kuantum gravitasi diperlukan sebagai mengatasi batas ini.

Asumsi-asumsi dasar

Teori ledakan dahsyat bergantung kepada dua asumsi utama: universalitas hukum fisika dan prinsip kosmologi. Prinsip kosmologi menyalakan bahwa dalam skala yang besar lingkungan kehidupan semesta bersifat homogen dan isotropis.

Kedua asumsi dasar ini awal mulanya diasumsikan sebagai postulat, namun beberapa usaha telah diterapkan sebagai menguji keduanya. Sebagai misalnya, asumsi bahwa hukum fisika berjalan secara universal diuji melewati pengamatan ilmiah yang menunjukkan bahwa kelainan terbesar yang mungkin terjadi pada tetapan struktur halus sepanjang usia lingkungan kehidupan semesta mempunyai dalam batas 10−5.[39]

Apabila lingkungan kehidupan semesta tampak isotropis sebagaimana yang terpantau dari bumi, prinsip komologis mampu diturunkan dari prinsip Kopernikus yang lebih sederhana. Prinsip ini menyalakan bahwa bumi, maupun titik pengamatan manapun, bukanlah posisi pusat yang khusus ataupun penting. Sampai dengan sekarang, prinsip kosmologis telah sukses dikonfirmasikan melewati pengamatan pada radiasi latar gelombang mikro kosmis.

Metrik FLRW

Relativitas umum mendeskripsikan ruang-waktu memakai metrik yang menjelaskan jarak kedua titik yang terpisah satu sama lainnya. Titik ini, yang mampu berupa galaksi, bintang, ataupun objek lainnya, ditunjukkan memakai peta koordinat yang mempunyai di semuanya ruang waktu. Prinsip kosmologis menyiratkan bahwa metrik ini haruslah homogen dan isotropis dalam skala yang besar. Satu-satunya metrik yang memenuhi persyaratan ini yaitu metrik Riedmann–Lemaître–Robertson–Walker (metrik FLRW). Metrik ini mengandung faktor skala yang menentukan seberapa besar lingkungan kehidupan semesta berganti seiring dengan berlanjutnya waktu. Hal ini memungkinkan kita sebagai membuat sistem koordinat yang mampu dipilih dengan praktis, yaitu koordinat segerak (comoving coordinate).

Dalam sistem koordinat ini, kisi koordinat berekspansi bersamaan dengan lingkungan kehidupan semesta yang mengembang, sehingga objek yang memainkan usaha karena pengembangan lingkungan kehidupan semesta hendak mempunyai pada titik yang sama dalam sistem koordinat ini. Walaupun jarak koordinat (jarak segerak) kedua titik tetap konstan, jarak fisik selang dua titik hendak meningkat berlandaskan dengan faktor skala lingkungan kehidupan semesta.[40]

Ledakan Dahsyat bukanlah peristiwa penghamburan materi ke semua ruang semesta yang kosong. Melainkan ruang tersebut berekspansi seiring dengan waktu dan meningkatkan jarak fisik selang dua titik yang bersegerak. Karena metrik FLRW mengasumsikan distribusi massa dan energi yang merata, metrik ini hanya berjalan pada skala yang besar.

Horizon

Salah satu ciri penting pada ruang waktu Ledakan Dahsyat yaitu keberadaan horizon. Oleh karena lingkungan kehidupan semesta mempunyai usia yang terbatas, dan cahaya memainkan usaha dengan kecepatan yang terbatas pula, karenanya hendak terdapat beragam peristiwa pada masa lalu yang cahayanya belum sampai kita. Hal ini hendak membatasi kita dalam mengamati objek terjauh lingkungan kehidupan semesta (horizon masa lalu). Sebaliknya, karena ruang itu sendiri berekspansi dan objek yang semakin jauh hendak menjauh semakin cepat, cahaya yang dipancarkan oleh kita tidak hendak pernah sampai objek jauh tersebut. Batas ini disebut sebagai horizon masa depan, yang membatasi kejadian-kejadian pada masa depan yang kita mampu pengaruhi.

Keberadaan dua horizon ini bergantung pada penjelasan detail model FLRW tentang lingkungan kehidupan semesta kita. Pemahaman kita tentang lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya menyiratkan terdapatnya horizon masa lalu, walaupun pandangan kita juga hendak dibatasi oleh buramnya lingkungan kehidupan semesta pada waktu-waktu terawalnya. Oleh karenanya, kita tidak mampu memandang masa lalu lebih jauh daripada yang kita mampu pandang sekarang, walaupun horizon masa lalu hendak menyusut dalam ruang. Bila pengembangan hendak semesta terus berakselerasi, karenanya hendak terdapat pula horizon masa depan... [41]

Bukti pengamatan

Terdapat beberapa bukti pengamatan langsung yang mendukung model Ledakan Dahsyat, yaitu pengembangan Hubble terpantau pada geseran merah galaksi, pengukuran mendetail pada latar belakangan gelombang mikro kosmis, kelimpahan unsur-unsur ringan, dan distribusi skala besar beserta evolusi galaksi[42] yang diprediksikan terjadi karena pertumbuhan gravitasional struktur dalam teori standar. Keempat bukti ini kadang-kadang disebut "empat pilar teori Ledakan Dahsyat".[43]

Hukum Hubble dan pengembangan ruang

Pengamatan pada galaksi dan kuasar yang jauh menunjukkan bahwa objek-objek ini merasakan pergeseran merah, yakni bahwa pancaran cahaya objek ini telah bergeser menuju panjang gelombang yang lebih panjang. Pergeseran ini mampu diamankan dengan mengambil spektrum frekuensi suatu objek dan mencocokkannya dengan pola spektroskopi garis emisi ataupun garis absorpsi atom suatu unsur kimia yang berinteraksi dengan cahaya. Pergeseran ini secara merata isotropis, dan terdistribusikan merata di kesemuaan objek terpantau di semua arah pantauan. Bila geseran merah ini diinterpretasikan sebagai geseran Doppler, kecepatan mundur suatu objek mampu dikalkulasi. Sebagai beberapa galaksi, dimungkinkan pula anggaran jarak memakai tangga jarak kosmis. Ketika kecepatan mundur dipetakan terhadap jaraknya, hubungan linear yang dikenal sebagai hukum Hubble hendak terpantau:[7]

dengan

• v yaitu kecepatan mundur suatu galaksi ataupun objek lainnya,
• D yaitu jarak segerak terhadap objek tersebut, dan
• H0 yaitu konstanta Hubble, yang nilai pengukurannya yaitu 70,4 +1,3−1,4 kilometer/s/Mpc.[32]

Hukum Hubble mempunyai dua penjelasan, yaitu kita mempunyai pada pusat pengembangan galaksi (yang tidak mungkin berlandaskan dengan prinsip Kopernikus), atapun lingkungan kehidupan semesta mengembang secara merata ke mana-mana. Pengembangan lingkungan kehidupan semesta ini diprediksikan dari relativitas umum oleh Alexander Friedmann pada tahun 1922[16] dan Georges Lemaître pada tahun 1927,[17] sebelum Hubble menerapkan analisi beserta pengamatannya pada tahun 1929.

Teori ini mempersyaratkan bahwa hubungan v = HD berjalan sepanjang masa, dengan D yaitu jarak segerak, v yaitu kecepatan mundur, dan v, H, D bervariasi seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta (oleh karenanya kita menulis H0 sebagai menandakannya sebagai "konstanta" Hubble sekarang). Sebagai jarak yang lebih kecil daripada lingkungan kehidupan semesta teramati, geseran merah Hubble mampu diasumsikan sebagai geseran Doppler yang berlandaskan dengan kecepatan mundur v. Namun, geseran merah ini bukan geseran Doppler sejatinya, namun merupakan dampak dari pengembangan lingkungan kehidupan semesta selang waktu cahaya tersebut dipancarkan dengan waktu cahaya tersebut dideteksi.[44]

Bahwa lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan metrik ditunjukkan oleh bukti pengamatan langsung prisip kosmologis dan prinsip Kopernikus. Pergeseran merah yang terpantau pada objek-objek yang jauh sangat isotropis dan homogen.[7] Hal ini mendukung prinsip kosmologis bahwa lingkungan kehidupan semesta tampaklah sama di semuanya arah pantauan. Apabila pergeseran merah yang terpantau merupakan dampak dari suatu ledakan di titik pusat yang jauh dari kita, karenanya pergeseran merahnya tidak hendak sama di setiap arah pantauan.

Pengukuran pada efek-efek radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis terhadap dinamika sistem astrofisika yang jauh pada tahun 2000 membuktikan kebenaran prinsip Kopernikus, yakni bahwa Bumi bukanlah posisi pusat lingkungan kehidupan semesta.[45] Radiasi yang berasal dari Ledakan Dahsyat ditunjukkan cukup hangat pada masa-masa awal mulanya di semua lingkungan kehidupan semesta. Pendinginan yang merata pada latar belakangan gelombang mikro kosmis selama milyaran tahun hanya mampu diterangkan apabila lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan metrik dan kita tidak mempunyai tidak jauh dengan pusat suatu ledakan.

Radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis

Citra WMAP yang menunjukkan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis

Semasa beberapa hari pertama lingkungan kehidupan semesta, lingkungan kehidupan semesta mempunyai dalam kondisi kesetimbangan termal, dengan foton secara berkesinambungan dipancarkan dan pengahabisan diserap. Hal ini pengahabisan menghasilkan radiasi spektrum benda hitam.

Seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta, temperatur lingkungan kehidupan semesta menurun sehingganya foton tidak lagi mampu diproduksi maupun dihancurkan. Temperatur ini sedang cukup tinggi untuk elektron dan inti sebagai terus berpisah tanpa terikat satu sama lainnya. Walau demikian, foton terus "dipantulkan" dari elektron-elektron lepas sama sekali ini melewati suatu ronde yang disebut hamburan Thompson. Oleh karena hamburan yang terjadi bertali-tali, lingkungan kehidupan semesta pada masa-masa awal mulanya hendak tampak buram oleh cahaya.

Ketika temperatur jatuh sampai beberapa ribu Kelvin, elektron dan inti atom mulai bergabung membentuk atom. Ronde ini disebut sebagai rekombinasi. Karena foton jarang dihamburkan dari atom netral, radiasi hendak bubar dipancarkan dari materi ketika nyaris semua elektron telah berekombinasi. Ronde ini terjadi 379.000 tahun setelah Ledakan Dahysat, dikenal sebagai abad penghamburan terakhir. Foton-foton terakhir inilah yang kita pantau pada radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis pada masa sekarang.

Pola-pola fluktuasi radiasi latar ini merupakan gambaran langsung lingkungan kehidupan semesta pada masa-masa awal mulanya. Energi foton yang berasal pada abad penghamburan terakhir hendak merasakan pergeseran merah seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta. Spektrum yang dipancarkan oleh foton ini hendak sama dengan spektrum radiasi benda hitam, namun dengan temperatur yang menurun. Hal ini mengakibatkan radiasi foton ini bergeser ke kawasan gelombang mikro. Radiasi ini dianggarkan terpantau di setiap titik pantauan di lingkungan kehidupan semesta dan datang dari semua arah dengan intensitas radiasi yang (hampir) sama.

Pada tahun 1964, Arno Penzias dan Robert Wilson secara tidak sengaja menemukan radiasi latar belakangan kosmis ketika mereka sedang menerapkan pemantau diagnostik memakai penerima gelombang mikro yang dimiliki oleh Laboratorium Bell.[28] Penemuan mereka memberikan konfirmasi yang substansial tentang prediksi radiasi latar bahwa radiasi ini bersifat isotropis dan konsisten dengan spektrum benda hitam pada 3 K. Penzias dan Wilson pengahabisan dianugerahi penghargaan Nobel atas penemuan mereka.

Spektrum latar belakangan gelombang mikro kosmis yang diukur oleh intrumen FIRAS pada satelit COBE merupakan spektrum benda hitam berpresisi sangat tinggi yang pernah diukur di lingkungan kehidupan.[46] Titik-titik data beserta ambang batas kekeliruan pengukuran pada grafik di atas tertutup oleh kurva teoritis, menunjukkan kepresisian pengukuran yang sangat tinggi.

Pada tahun 1989, NASA meluncurkan satelit COBE (Cosmic Background Explorer - Penjelajah latar belakangan kosmis). Hasil penemuan awal satelit ini yang dirilis pada tahun 1990 konsisten dengan prediksi Ledakan Dahsyat.

COBE menemukan pula temperatur sisa lingkungan kehidupan semesta sebesar 2,726 K dan pada tahun 1992 sebagai awal mulanya mendeteksi fluktuasi (anisotropi) pada radiasi latar belakangan gelombang mikro dengan angkatan sebesar satu per 105.[29] John C. Mather dan George Smoot dianugerahi Nobel atas kepemimpinan mereka dalam proyek ini. Anisotropi latar belakangan gelombang mikro kosmis diinvestigasi lebih lanjut oleh sebanyak besar eksperimen yang diterapkan di darat maupun memakai balon. Pada tahun 2000-2001, beberapa eksperimen, utamanya BOOMERanG, menemukan bahwa lingkungan kehidupan semesta nyaris secara spasial rata dengan mengukur ukuran sudut anisotropi. (Lihat wujud lingkungan kehidupan semesta.)

Pada awal tahun 2003, hasil penemuan pertama WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) dirilis, menghasilkan nilai terakurat beberapa parameter-parameter kosmologis. Wahana antariksa ini juga membantah beberapa model inflasi kosmis, namun sedang konsisten dengan teori inflasi secara umumnya.[30] WMAP juga mengonfirmasi bahwa selautan neutrino kosmis merembes di semuanya lingkungan kehidupan semesta. Ini merupakan bukti yang jelas bahwa bintang-bintang pertama memerlukan lebih dari setengah milyar tahun sebagai membuat kabut kosmis.

Kelimpahan unsur-unsur primordial

Memakai model Ledakan Dahsyat, kita mampu memperkirakan konsentrasi helium-4, helium-3, deuterium dan litium-7 yang mempunyai di semua lingkungan kehidupan semesta berbanding dengan banyak hidrogen biasa.[37] Kelimpahan kesemuaan unsur ini bergantung pada satu parameter, yakni rasio foton terhadap barion, yang nilainya mampu dihitung secara independen dari detail struktur fluktuasi latar belakangan gelombang mikro kosmis. Rasio yang diprediksikan (rasio massa) yaitu sekitar 0,25 sebagai 4He/H, sekitar 10−3 sebagai 2H/H, sekitar 10−4 sebagai 3He/H dan sekitar 10−9 sebagai 7Li/H.[37]

Hasil prediksi ini berlandaskan dengan hasil pengukuran, sangat tidak sebagai kelimpahan yang diprediksikan dari nilai tunggal rasio barion terhadap foton. Kesesuaian ini cukup patut sebagai deuterium, namun terdapat diskrepansi yang kecil sebagai 4He dan 7Li. Dalam kasus helium dan litium, terdapat ketidakpastian sistematis yang cukup besar. Walau demikian, konsistensi prediksi ini secara umumnya memberikan bukti yang kuat hendak terjadinya Ledakan Dahsyat.[47]

Evolusi dan distribusi galaksi

Panorama langit yang menunjukkan distribusi galaksi di luar Bimasakti.

Pengamatan mendetail terhadap morfologi dan distribusi galaksi beserta kuasar memberikan bukti yang kuat hendak terjadinya Ledakan Dahsyat. Perpaduan selang pengamatan dengan teori menunjukkan bahwa galaksi-galaksi beserta kuasar-kuasar pertama terbentuk sekitar satu milyar tahun setelah Ledakan Dahysyat. Sejak itu pula, beragam struktur astronomi lainnya yang lebih besar seperti golongan galaksi mulai terbentuk. Populasi bintang-bintang terus berevolusi dan menua, sehingga galaksi jauh (yang pemantaunnya menunjukkan kondisi galaksi tersebut pada masa awal lingkungan kehidupan semesta) tampak sangat berlainan dari galaksi tidak jauh. Selain itu, galaksi-galaksi yang baru saja terbentuk tampak sangat berlainan dengan galaksi-galaksi yang terbentuk sesaat setelah Ledakan Dahsyat. Pengamatan ini membantah model kondisi tetap. Pengamatan pada pembentukan bintang, distribusi kuasar dan gaklasi, berlandaskan dengan simulasi pembentukan lingkungan kehidupan semesta yang diakibatkan oleh Ledakan Dahysat.[48][49]

Bukti-bukti lainnya

Setelah melewati beberapa perdebatan, umur lingkungan kehidupan semesta yang dianggarkan dari pengembangan Hubble dan radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis telah menunjukkan kesesuaian yang sama (sedikit lebih tua) dengan usia bintang-bintang tertua lingkungan kehidupan semesta.

Prediksi bahwa temperatur radiasi latar belakangan gelombang mikro kosmis lebih tinggi pada masa lalunya telah didukung secara eksperimental dengan mengamati garis-garis emisi kabut gas yang sensitif terhadap temperatur pada pergeseran merah yang tinggi. Prediksi ini juga menyiratkan bahwa amplitudo dari efek Sunyaev–Zel'dovich dalam golongan galaksi tidak tergantung secara langsung pada geseran merah.

Ciri, masalah, dan masalah

Walaupun sekarang ini teori Ledakan Dahsyat mendapatkan dukungan yang luas dari para ilmuwan, dalam sejarahnya, beragam persaoalan dan masalah pada teori ini pernah memicu kontroversi ilmiah tentang model mana yang sangat patut dalam menjelaskan pengamatan kosmologis yang mempunyai. Banyak dari masalah dan masalah teori Ledakan Dahsyat telah mendapatkan solusinya, patut melewati modifikasi pada teori itu sendiri maupun melewati pengamatan lebih lanjut yang lebih patut.

Gagasan-gagasan inti Ledakan Dahsyat yang terdiri dari pengembangan lingkungan kehidupan semesta, kondisi awal lingkungan kehidupan semesta yang panas, pembentukan helium, dan pembentukan galaksi, diturunkan dari banyak pengamatan yang tak tergantung pada model kosmologis mana pun. Walau bagaimanapun, model cermat Ledakan Dahsyat memprediksikan beragam feomena fisika yang tak pernah terpantau di Bumi maupun terdapat pada Model Standar fisika partikel. Utamanya, materi gelap merupakan topik investigasi ilmiah yang mendapatkan perhatian yang luas.[50] Masalah lainnya seperti masalah halo taring dan masalah galaksi katai dari materi gelap dingin tidak sefatal penjelasan materi gelap karena penyelesaian atas masalah tersebut telah mempunyai dan hanya memerlukan perbaikan lebih lanjut pada teori Ledakan Dahsyat. Energi gelap juga merupakan topik investigasi yang menarik perhatian ilmuwan, namun tidaklah jelas apakah pendeteksian langsung energi gelap dimungkinkan atau tidak.[51]

Di sisi lain, inflasi kosmos dan bariogenesis sedang sangat spekulatif. Keduanya sangat penting dalam menjelaskan kondisi awal lingkungan kehidupan semesta, namun tidak mampu dialihkan dengan penjelasan alternatif lainnya tanpa mengubah teori Ledakan Dahsyat secara semuanya.[cat 3] Pencarian hendak penjelasan yang tepat atas fenomena-fenomena tersebut menjawab pada masalah yang belum terpecahkan dalam fisika.

Masalah horizon

Masalah horizon mencuat diakibatkan oleh premis bahwa informasi tidak mampu memainkan usaha melebihi kecepatan cahaya. Dengan usia lingkungan kehidupan semesta yang terbatas, hendak terdapat horizon partikel yang memisahkan dua kawasan dalam ruang lingkungan kehidupan semesta yang tidak mempunyai hubungan kontak karena dampak.[52] Isotropi radiasi latar yang terpantau menimbulkan masalah, karena apabila lingkungan kehidupan semesta telah didominasi oleh radiasi ataupun materi sepanjang waktunya di mulai dari masa penghamburan terakhir, horizon partikel pada masa itu haruslah berkoresponden sekitar 2 derajat di langit, dan tidak hendak terdapat mekanisme apapun yang menyebabkan kawasan lainnya yang dibatasi partikel horizon sebagai mempunyai temperatur yang sama.

Penyelesaian atas inkonsistensi ini diterangkan oleh teori inflasi, yakni ajang energi skalar yang isotropis dan homogen mendominasi lingkungan kehidupan semesta pada periode waktu terawalnya (sebelum bariogenesis). Semasa inflasi, lingkungan kehidupan semesta merasakan pengembangan eksponensial dan horizon partikel mengembang lebih cepat daripada yang kita asumsikan sebelumnya, sehingga kawasan yang sekarang ini mempunyai berseberangan dengan lingkungan kehidupan semesta teramati hendak melangkaui partikel horizon satu sama lainnya . Isotropi radiasi latar yang terpantau pengahabisan hendak menunjukkan bahwa kawasan yang lebih luas ini pernah mempunyai dalam hubungan kontak karena dampak sebelum terjadinya inflasi.

Prinsip ketidakpastian Heisenberg memprediksikan bahwa semasa fase inflasi, hendak terdapat fluktuasi termal kuantum. Fluktuasi ini memerankan sebagai cikal bakal semuanya struktur lingkungan kehidupan semesta. Teori inflasi memprediksikan bahwa fluktuasi ini bersifat invariansi skala dan berdistribusi normal, sebagaimana yang dikonfirmasikan oleh pengukuran radiasi latar.

Masalah kerataan lingkungan kehidupan semesta

Geometri semuanya lingkungan kehidupan semesta ditentukan oleh parameter kosmologis omega, apakah omega lebih kecil, sama dengan, ataupun lebih besar daripada satu.

Masalah kerataan lingkungan kehidupan semesta yaitu masalah pengamatan yang diasosiasikan dengan metrik Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker.[52] Lingkungan kehidupan semesta bisa saja mempunyai kelengkungan spasial yang positif, negatif, maupun nol tergantung pada rapatan energinya. Kelengkungan lingkungan kehidupan semesta negatif apabila rapatan energinya lebih kecil daripada rapatan kritisnya, positif apabila lebih besar darinya, dan nol (rata) apabila sama besar dengannya. Permasalahnnya yaitu bahwa rapatan energi lingkungan kehidupan semesta terus meningkat dan menjauhi nilai rapatan kritis walaupun lingkungan kehidupan semesta tetap nyaris rata.[cat 4] Fakta bahwa lingkungan kehidupan semesta belum sampai Kematian Kalor maupun Remukan Besar setelah milyaran tahun memerlukan penjelasan yang memadai, karena beberapa menit setelah Ledakan Dahsyat, massa jenis lingkungan kehidupan semesta haruslah di bawah satu per 1014 dari nilai kritisnya sebagai tetap mempunyai sampai sekarang.[53]

Penyelesaian masalah ini diselesaikan oleh teori inflasi. Semasa inflasi, ruang waktu mengembang sedemikiannya kelengkungannya dimuluskan. Sehingganya, diteorikan bahwa inflasi ini mendorong lingkungan kehidupan semesta sebagai tetap nyaris rata dengan rapatan lingkungan kehidupan semesta yang nyaris sama dengan nilai rapatan kritisnya.

Monopol magnetik

Masalah monopol magnetik dicetuskan pada yang akhir sekali tahun 1970-an. Teori manunggal besar memprediksikan kecacatan topologi ruang yang hendak bermanifestasi diproduksi menjadi magnetik monopol. Benda ini hendak dihasilkan secara efisien pada awal lingkungan kehidupan semesta yang panas, menghasilkan kerapatan yang lebih tinggi daripada yang konsisten dengan pemantauan . Masalah ini diselesaikan pula oleh inflasi kosmos, yang menghilangkan semua titik-titik cacat dari lingkungan kehidupan semesta teramati sebagaimana dia mendorong geometri lingkungan kehidupan semesta diproduksi menjadi rata.[52]

Resolusi alternatif terhadap masalah horizon, kerataan, dan monopol magnetik diberikan pula oleh hipotesis kelengkungan Weyl.[54][55]

Asimetri barion

Sampai sekarang sedang belum dipahami mengapa lingkungan kehidupan semesti mempunyai banyak materi yang lebih banyak daripada antimateri.[35] Umumnya diasumsikan bahwa ketika lingkungan kehidupan semesta sedang berusia muda dan sangat panas, dia mempunyai dalam kondisi kesetimbangan dan mengandung sebanyak barion dan antibarion yang sama besarnya. Namun, hasil pengamatan menyiratkan bahwa lingkungan kehidupan semesta, termasuk pula yang mempunyai di tempat terjauh, nyaris semuanya terdiri dari materi. Ronde misterius yang dikenal sebagai "bariogenesis" membuat asimetri ini. Supaya bariogenesis mampu terjadi, syarat-syarat kondisi Sakharov harus dipenuhi. Kondisi ini mempersyaratkan bahwa banyak barion tidak abadi, simetri-C dan simetri-CP dilanggar, serta lingkungan kehidupan semesta menyimpang dari kesetimbangan termodinamika.[56] Semua kondisi ini terjadi dalam Model Standar, namun efeknya tidaklah cukup kuat sebagai menjelaskan asimetri barion.

Usia golongan globular

Pada pertengahan tahun 1990-an, pengamatan pada gugusan-gugusan globular menunjukkan hasil yang rupa-rupanya tidak konsisten dengan Ledakan Dahsyat. Simulasi komputer yang cocok dengan pemantauan pada populasi golongan globular bintang menunjukkan bahwa usia gugusan-gugusan ini sekitar 15 milyar tahun. Hal ini berkontradiksi dengan usia lingkungan kehidupan semesta yang berusia 13,7 miltar tahun. Masalah ini umumnya diselesaikan pada yang akhir sekali tahun 1990-an dengan simulasi komputer yang baru yang melibatkan efek pelepasan massa yang diakibatkan oleh angin bintang. Simulasi baru ini menunjukkan usia golongan globular yang lebih muda.[57] Walau demikian, sedang terdapat pertanyaan yang meragukan seberapa akurat usia golongan ini diukur. Tetapi yang jelas mempunyai bahwa objek luar angkasa ini merupakan salah satu yang tertua di lingkungan kehidupan semesta.

Materi gelap

Diagram yang menunjukkan komposisi beragam komponen lingkungan kehidupan semesta menurut model ΛCDM  – anggaran 95% komposisi lingkungan kehidupan semesta mempunyai wujud materi gelap dan energi gelap

Semasa tahun 1970-an dan 1980-an, beragam pengamatan menunjukkan bahwa mempunyainya ketidakcukupan materi terpantau dalam lingkungan kehidupan semesta yang mampu dipakai sebagai menjelaskan daya gaya gravitasi antar dan intra galaksi. Hal ini pengahabisan memunculkan gagasan bahwa 90% materi lingkungan kehidupan semesta berupa materi gelap yang tidak memancarkan cahaya maupun berinteraksi dengan materi barion. Selain itu, asumsi bahwa lingkungan kehidupan semesta terdiri dari materi normal hendak menghasilkan prediksi yang inkonsisten dengan hasil pengmatan. Khususnya, lingkungan kehidupan semesta sekarang ini tampak lebih berbongkah-bongkah dan mengandung lebih sedikit deuterium. Hal ini tidak mampu diterangkan tanpa keberadaa materi gelap. Manakala pada awal mulanya materi gelap ini cukup kontroversial, keberadaannya telah terindikasikan dalam beragam pengamatan, meliputi anisotropi pada radiasi latar belakangan gelombang mikro, dispersi kecepatan golongan galaksi, kajian pada pelensaan gravitasi, dan pengukuran sinar-X pada golongan galaksi.[58]

Bukti keberadaan materi gelap kebanyakan berasal dari pengaruh gravitasi materi ini terhadap materi lain. Sampai ketika ini, belum mempunyai partikel materi gelap yang telah terpantau di laboratorium.

Energi gelap

Pengukuran pada hubungan geseran merah dengan magnitudo semu dari supernova tipe Dia mengindikasikan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta telah berakselerasi sejak lingkungan kehidupan semesta berusia setengah kali lebih muda dari sekarang. Sebagai menjelaskan akselerasi ini, relativitas umum mempersyaratkan bahwa kebanyakan energi dalam lingkungan kehidupan semesta terdiri dari suatu komponen yang bertekanan negatif, atau diistilahkan "energi gelap". Energi gelap diindikasikan oleh sederetan bukti.

Pengukuran pada latar belakangan gelombang mikro kosmis mengindikasikan bahwa lingkungan kehidupan semesta nyaris secara spasial rata, sehingganya menurut relativitas umum, lingkungan kehidupan semesta haruslah mempunyai energi/massa yang nyaris sama dengan rapatan kritisnya. Namun, rapatan lingkungan kehidupan semesta yang dihitung dari penggugusan gravitasional menunjukkan bahwa dia hanya sekitar 30% dari rapatan kritisnya.[20] Oleh karena energi gelap tidak menggugus seperti energi lainnya, energi gelap mampu menjelaskan rapatan energi yang "hilang" itu.

Tekanan negatif merupakan salah satu ciri/sifat dari energi vakum. Namun sifat persis energi gelap sedang misterius. Hasil ekperimen dari WMAP pada tahun 2008 yang menggabungkan data dari radiasi latar belakangan dan sumber data lainnya menunjukkan bahwa rapatan massa/energi lingkungan kehidupan semesta utamanya terdiri dari 73% energi gelap, 23% materi gelap, 4,6% materi biasa, dan kurang dari 1%-nya neutrino.[32]

Rapatan energi dalam materi menurun seiring dengan mengembangnya lingkungan kehidupan semesta, tetapi rapatan energi gelap tetap (hampir) konstan. Oleh karenanya, materi mendominasi semuanya energi total lingkungan kehidupan semesta pada masa lalunya. Persentase ini hendak menurun pada masa depan seiring dengan semakin dominannya energi gelap.

Sebelum diindikasikannya energi gelap, para kosmologis umumnya mengajukan dua skenario masa depan lingkungan kehidupan semesta. Bila rapatan massa lingkungan kehidupan semesta lebih besar daripada rapatan kritisnya, karenanya lingkungan kehidupan semesta hendak sampai ukuran maksimum dan pengahabisan mulai runtuh. Lingkungan kehidupan semesta pengahabisan diproduksi melebihi padat dan lebih panas kembali, dan pada yang akhir sekalinya hendak sampai Remukan Besar.[41]

Sebaliknya, apabila rapatan lingkungan kehidupan semesta sama atau lebih kecil daripada rapatan kritisnya, pengembangan lingkungan kehidupan semesta hendak melambat namun tidak hendak pernah bubar. Pembentukan bintang-bintang pengahabisan hendak bubar karena semua gas antar bintang di setiap galaksi telah habis dikonsumsi; bintang-bintang yang mempunyai pengahabisan hendak terus menjalani pembakaran nuklir diproduksi menjadi katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam. Dengan sangat perlahan, tumbukan selang katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam hendak mengakibatkan pembentukan lubang hitam yang lebih besar. Temperatur rata-rata lingkungan kehidupan semesta hendak secara asimtotis sampai nol mutlak (Pembekuan Besar).

Selain itu, apabila proton tidak stabil, karenanya materi-materi barion hendak menghilang dan menyisakan hanya radiasi beserta lubang hitam. Pada yang akhir sekalinya pula, lubang-lubang hitam yang terbentuk hendak menguap dengan memancarkan radiasi Hawking. Entropi lingkungan kehidupan semesta hendak meningkat sampai dengan taraf tiada lagi wujud energi lain bisa didapatkan dari entropi tersebut. Kondisi ini disebut sebagai kematian kalor lingkungan kehidupan semesta.

Pengamatan modern menunjukkan bahwa pengembangan lingkungan kehidupan semesta terus berakselerasi, ini berfaedah bahwa semakin banyak ronde lingkungan kehidupan semesta teramati sekarang hendak terus melewati horizon peristiwa kita dan tidak hendak pernah berkontak dengan kita lagi. Dampak yang akhir sekali dari pengembangan yang terus meningkat ini tidak dikenal.

Model ΛCDM lingkungan kehidupan semesta mengandung energi gelap dalam wujud konstanta kosmologi. Teori ini mensugestikan bahwa hanya sistem yang terikat secara gravitasional saja, misalnya galaksi, yang hendak terus terikat bersama. Namun, galaksi-galaksi inipun hendak sampai kematian kalor seiring dengan mengembang dan mendinginnya lingkungan kehidupan semesta.

Penjelasan alternatif lainnya yang disebut teori energi fantom mensugestikan bahwa pada yang akhir sekalinya gugusan-gugusan galaksi, bintang, planet, atom, inti atom, dan materi hendak terkoyak oleh pengembangan yang terus meningkat, dan kondisi ini disebut sebagai Koyakan Besar.[59]

Fisika spekulatif melangkaui teori Ledakan Dahsyat

Pemikiran pengembangan lingkungan kehidupan semesta, di mana ruang (termasuk ronde tak teramati lingkungan kehidupan semesta) di wakili oleh potongan-potongan lingkaran seiring dengan berlanjutnya waktu.

Manakala model Ledakan Dahsyat telah cukup mapan dalam ronde kosmologi, sangat besar probabilitasnya model ini hendak terus diperbaiki pada masa depan. Sampai sekarang, sangat sedikit sekali yang kita ketahui tentang masa-masa awal sejarah lingkungan kehidupan semesta. Teorema singularitas Penrose-Hawking mempersyaratkan keberadaan singularitas pada awal kemunculan waktu. Namun, teori ini mengasumsikan bahwa teori relativitas umum berjalan, walaupun teori relativitas umum haruslah tidak berjalan sebelum lingkungan kehidupan semesta sampai temperatur Planck. Pelaksanaan teori gravitasi kuantum yang tepat mungkin mampu menghindari keberadaan singularitas ini.[60]

Terdapat beberapa gagasan beserta hipotesis tak teruji yang diajukan:

• Model kondisi Hartle-Hawking, yang mana semuanya ruang waktu terbatas; Ledakan Dahsyat mewakili batas waktu, namun tidak memerlukan keberadaan singularitas.[61]
• Model kekisi Ledakang Dahsyat[62] menyalakan bahwa lingkungan kehidupan semesta pada ketika Ledakan Dahsyat terdiri atas sebanyak kekisi fermion yang terbatas yang merambah domain fundamental, sehingganya dia mempunyai simetri rotasional, translasional, dan tolok. Simetri ini merupakan simetri terbesar yang dimungkinkan, sehingganya mempunyai entropi terendah dari kondisi manapun.

• Model kosmologi membran[63] yang mengajukan bahwa inflasi terjadi diakibatkan oleh pergerakan membran-membran dalam teori dawai; model pra-Ledakan Dahsyat; model ekpirotik, yang mana Ledakan Dahsyat merupakan dampak tumbukan membran-membran; dan model siklik yang sama dengan model ekpirotik tetapi tumbukan terjadi secara berkala. Dalam model siklik, Ledakan Dahsyat didahului oleh Remukan Besar dan lingkungan kehidupan semesta terus menerus melewati siklus ini dari satu ronde ke ronde lainnya.[64][65][66]

Beberapa gagasan memandang Ledakan Dahsyat sebagai suatu peristiwa yang terjadi di lingkungan kehidupan semesta yang lebih besar dan lebih tua dan bukanlah kebermulaan lingkungan kehidupan semesta.

Penafsiran keagamaan

Teori Ledakan Dahsyat yaitu teori ilmiah, sehingganya dia tergantung pada kesesuaian teori ini dengan pengamatan yang mempunyai. Namun, sebagai suatu teori, dia mengalamatkan asal usul realitas dan lingkungan kehidupan semesta, yang pada yang akhir sekalinya mempunyai implikasi teologis dan filosofis hendak pemikiran penciptaan ex nihilo.[67][68][69][70][71] Pada tahun 1920-an dan 1930-an, nyaris semua kosmologis cenderung mendukung model kondisi tetap lingkungan kehidupan semesta dan beberapa kosmologis mengeluh bahwa mempunyainya awal waktu dalam Ledakan Dahsyat memasukkan konsep-konsep keagamaan ke dalam ilmu fisika; keberatan ini terus disuarakan oleh para pendukung teori kondisi tetap.[72] Kecurigaan ini lebih menjadi-jadi oleh karena pengusul teori Ledakan Dahsyat, Monsignor Georges Lemaître, yaitu seorang biarawan Katolik Roma.[73] Paus Pius XII pada pertemuan Pontificia Academia Scientiarum tanggal 22 November 1951 mendeklarasikan bahwa teori Ledakan Dahsyat berlandaskan dengan pemikiran penciptaan Katolik.[74]

Sejak diterimanya teori Ledakan Dahsyat sebagai paradigma kosmologi fisika yang dominan, terdapat beragam tanggapan yang berlainan dari kelompok-kelompok keagamaan yang berlainan hendak implikasi teori ini terhadap doktrin penciptaan keagamaan mereka. Beberapa menerima bukti-bukti ilmiah teori Ledakan Dahsyat, lainnyanya berupaya merekonsiliasi teori ini dengan nasihat agama mereka, dan mempunyai pula yang menolak maupun mengabaikan bukti teori ini.[75]

Kekeliruan umum

Orang sering kali salah mengartikan dentuman besar sebagai suatu ledakan yang menghamburkan materi ke ruang hampa. Padahal dentuman besar bukanlah suatu ledakan, bukan penghamburan materi ke ruang kosong, melainkan suatu ronde pengembangan lingkungan kehidupan semesta itu sendiri. Dentuman besar yaitu ronde pengembangan ruang-waktu. Bahkan istilah 'ledakan besar' sendiri merupakan istilah salah kaprah.

Catatan

1. ^ Dilaporkan secara lebih luas bahwa Hoyle bermaksud memakai istilah ini secara peyoratif. Namun, Hoyle pengahabisan membantah hal ini, menyebut bahwa ini hanyalah sebagai menekankan perbedaan selang dua teori ini untuk para pendengar radio. Lihat Bab 9 The Alchemy of the Heavens oleh Ken Croswell, Anchor Books, 1995.
2. ^ Tiada konsensus seberapa lama fase the Big Bang mempunyai. Kebanyakan sangat tidak beberapa menit awal peristiwa ledakan (sewaktu helium disintesis) diceritakan terjadi "sewaktu ledakan dahsyat.
3. ^ Bila inflasi mempunyai terjadi, bariogenesis juga pasti pernah terjadi, tetapi tidak sebaliknya.
4. ^ Energi gelap dipakai sebagai menjelaskan kerataan lingkungan kehidupan semesta; walau demikian, lingkungan kehidupan semesta tetap rata selama beberapa milyar tahun bahkan sebelum rapatan energi gelap cukup signifikan sebagai mempertahankan kerataan lingkungan kehidupan semesta.

Referensi

1. ^ Komatsu, E. (2009). "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Observations: Cosmological Interpretation". Astrophysical Journal Supplement 180: 330. Bibcode:2009ApJS..180..330K. doi:10.1088/0067-0049/180/2/330. 
2. ^ Menegoni, Eloisa et al. (2009), "New constraints on variations of the fine structure constant from CMB anisotropies", Physical Review D 80 (8), doi:10.1103/PhysRevD.80.087302 
3. ^ The Exploratorium (2000). "Origins: CERN: Ideas: The Big Bang". http://www.exploratorium.edu/origins/cern/ideas/bang.html. Diakses pada 2010-09-03.
4. ^ Jonathan Keohane (November 08, 1997). "Big Bang theory". NASA's Imagine the Universe: Ask an astrophysicist.. http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/971108a.html. Diakses pada 2010-09-03.
5. ^ Feuerbacher, B.; Scranton, R. (25 January 2006). "Evidence for the Big Bang". TalkOrigins. http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html#evidence. Diakses pada 2009-10-16.
6. ^ Wright, E.L. (9 May 2009). "What is the evidence for the Big Bang?". Frequently Asked Questions in Cosmology. UCLA, Division of Astronomy and Astrophysics. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmology_faq.html#BBevidence. Diakses pada 2009-10-16.
7. ^ a b c d Hubble, E. (1929). "A Relation Between Distance and Radial Velocity Among Extra-Galactic Nebulae". Proceedings of the National Academy of Sciences 15 (3): 168–73. doi:10.1073/pnas.15.3.168. PMC 522427. PMID 16577160. 
8. ^ Gibson, C.H. (21 January 2001). "The First Turbulent Mixing and Combustion". IUTAM Turbulent Mixing and Combustion. http://sdcc3.ucsd.edu/~ir118/GibsonAbstract.pdf.
9. id="cite_note-9">^ Gibson, C.H. (2001). "Turbulence And Mixing In The Early Universe". arΧiv:astro-ph/0110012 [astro-ph].
10. id="cite_note-10">^ Gibson, C.H. (2005). "The First Turbulent Combustion". arΧiv:astro-ph/0501416 [astro-ph].
11. ^ "'Big bang' astronomer dies". BBC News. 22 August 2001. http://news.bbc.co.uk/1/hi/uk/1503721.stm. Diakses pada 2008-12-07.
12. ^ Croswell, K. (1995). "Chapter 9". The Alchemy of the Heavens. Anchor Books. 
13. ^ Mitton, S. (2005). Fred Hoyle: A Life in Science. Aurum Press. hlm. 127. 
14. ^ Slipher, V.M. "The Radial Velocity of the Andromeda Nebula". Lowell Observatory Bulletin 1: 56–57. 
15. ^ Slipher, V.M. "Spectrographic Observations of Nebulae". Popular Astronomy 23: 21–24. 
16. ^ a b Friedman, A.A. (1922). "Über die Krümmung des Raumes". Zeitschrift für Physik 10: 377–386. doi:10.1007/BF01332580.  (Jerman)(Terjemahan Inggris di: Friedman, A. (1999). "On the Curvature of Space". General Relativity and Gravitation 31: 1991–2000. doi:10.1023/A:1026751225741. )
17. ^ a b Lemaître, G. (1927). "Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques". Annals of the Scientific Society of Brussels 47A: 41.  (Perancis)(Diartikan di: "A Homogeneous Universe of Constant Mass and Growing Radius Accounting for the Radial Velocity of Extragalactic Nebulae". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 91: 483–490. 1931. )
18. ^ Lemaître, G. (1931). "The Evolution of the Universe: Discussion". Nature 128: 699–701. doi:10.1038/128704a0. 
19. ^ Christianson, E. (1995). Edwin Hubble: Mariner of the Nebulae. New York (NY): Farrar, Straus and Giroux. ISBN 0374146608. 
20. id="cite_note-peebles-20">^ a b Peebles, P.J.E.; Ratra, Bharat (2003). "The Cosmological Constant and Dark Energy". Reviews of Modern Physics 75: 559–606. doi:10.1103/RevModPhys.75.559. arXiv:astro-ph/0207347. 
21. ^ Milne, E.A. (1935). Relativity, Gravitation and World Structure. Oxford (UK): Oxford University Press. LCCN 35-19093. 
22. id="cite_note-22">^ Tolman, R.C. (1934). Relativity, Thermodynamics, and Cosmology. Oxford (UK): Clarendon Press. LCCN 34-32023. Reissued (1987). New York (NY): Dover Publications ISBN 0-486-65383-8.
23. ^ Zwicky, F. (1929). "On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space". Proceedings of the National Academy of Sciences 15 (10): 773–779. doi:10.1073/pnas.15.10.773. PMC 522555. PMID 16577237.  Full articlePDF (672 KB).
24. ^ Hoyle, F. (1948). "A New Model for the Expanding Universe". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 108: 372. 
25. ^ Alpher, R.A.; Gamow, G. (1948). "The Origin of Chemical Elements". Physical Review 73: 803. doi:10.1103/PhysRev.73.803. 
26. ^ Alpher, R.A. (1948). "Evolution of the Universe". Nature 162: 774. doi:10.1045/march2004-featured.collection. 
27. ^ Singh, S. "Big Bang". http://www.simonsingh.net/Big_Bang.html. Diakses pada 2007-05-28.
28. ^ a b Penzias, A.A.; Wilson, R. W. (1965). "A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s". Astrophysical Journal 142: 419. doi:10.1086/148307. 
29. ^ a b Boggess, N.W., et al.; Mather, J. C.; Weiss, R.; Bennett, C. L.; Cheng, E. S.; Dwek, E.; Gulkis, S.; Hauser, M. G. et al. (1992). "The COBE Mission: Its Design and Performance Two Years after the launch". Astrophysical Journal 397: 420. doi:10.1086/171797. 
30. ^ a b Spergel, D.N., et al. (2006). Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Three Year Results: Implications for Cosmology. Retrieved 2007-05-27. 
31. ^ Hawking, S.W.; Ellis, G.F.R. (1973). The Large-Scale Structure of Space-Time. Cambridge (UK): Cambridge University Press. ISBN 0-521-20016-4. 
32. ^ a b c d Hinshaw, G., et al. (2008). "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results" (PDF). The Astrophysical Journal. 
33. ^ Guth, A.H. (1998). The Inflationary Universe: Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Vintage Books. ISBN 978-0099959502. 
34. ^ Schewe, P. (2005). "An Ocean of Quarks". Physics News Update (American Institute of Physics) 728 (1). Retrieved 2007-05-27. 
35. ^ a b Kolb and Turner (1988), chapter 6
36. ^ Kolb and Turner (1988), chapter 7
37. ^ a b c Kolb and Turner (1988), chapter 4
38. ^ Peacock (1999), chapter 9
39. ^ Ivanchik, A.V. (1999). "The Fine-Structure Constant: A New Observational Limit on Its Cosmological Variation and Some Theoretical Consequences". Astronomy and Astrophysics 343: 459. arXiv:astro-ph/9810166.Bibcode:1999A&A...343..439I. 
40. ^ d'Inverno, R. (1992). "Chapter 23". Introducing Einstein's Relativity. Oxford University Press. ISBN 0-19-859686-3. 
41. ^ a b Kolb and Turner (1988), chapter 3
42. ^ Gladders, M.D.; et al. (2007). "Cosmological Constraints from the Red-Sequence Cluster Survey". The Astrophysical Journal 655 (1): 128–134. arXiv:astro-ph/0603588.Bibcode:2007ApJ...655..128G. doi:10.1086/509909. 
43. ^ The Four Pillars of the Standard Cosmology
44. ^ Peacock (1999), chapter 3
45. ^ Srianand, R.; Petitjean, P.; Ledoux, C. "The microwave background temperature at the redshift of 2.33771". Nature 408 (6815): 931–935. arXiv:astro-ph/0012222.Bibcode:2000Natur.408..931S. Lay summary – European Southern Observatory (December 2000). 
46. ^ White, M. (1999). "Anisotropies in the CMB". Proceedings of the Los Angeles Meeting, DPF 99, UCLA. 
47. id="cite_note-49">^ Steigman, G. (2005). "Primordial Nucleosynthesis: Successes And Challenges". arΧiv:astro-ph/0511534 [astro-ph].
48. id="cite_note-50">^ Bertschinger, E. (2001). "Cosmological Perturbation Theory and Structure Formation". arΧiv:astro-ph/0101009 [astro-ph].
49. ^ Bertschinger, E. (1998). "Simulations of Structure Formation in the Universe". Annual Review of Astronomy and Astrophysics 36 (1): 599–654. Bibcode:1998ARA&A..36..599B. doi:10.1146/annurev.astro.36.1.599. 
50. ^ Direct Searches for Dark Matter, White paper, The National Academies.
51. ^ Whitepaper: For a Comprehensive Space-Based Dark Energy Mission, The National Academies.
52. ^ a b c Kolb and Turner (1988), chapter 8
53. ^ Dicke, R.H... "The big bang cosmology—enigmas and nostrums". Hawking, S.W. (ed); Israel, W. (ed) General Relativity: an Einstein centenary survey: 504–517, Cambridge University Press. 
54. ^ Penrose, R. (1979). "Singularities and Time-Asymmetry". Hawking, S.W. (ed); Israel, W. (ed) General Relativity: An Einstein Centenary Survey: 581–638, Cambridge University Press. 
55. ^ Penrose, R. (1989). "Difficulties with Inflationary Cosmology". Fergus, E.J. (ed) Proceedings of the 14th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics: 249–264, New York Academy of Sciences. DOI:10.1111/j.1749-6632.1989.tb50513.x. 
56. ^ Sakharov, A.D. (1967). "Violation of CP Invariance, C Asymmetry and Baryon Asymmetry of the Universe". Zhurnal Eksperimentalnoi i Teoreticheskoi Fiziki, Pisma 5: 32.  (Rusia)
    (Diartikan di Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters 5, 24 (1967).)
57. ^  
58. ^ Keel, B... "Dark Matter". http://www.astr.ua.edu/keel/galaxies/darkmatter.html. Diakses pada 2007-05-28.
59. ^ Caldwell, R.R; Kamionkowski, M.; Weinberg, N. N. (2003). "Phantom Energy and Cosmic Doomsday". Physical Review Letters 91 (7): 071301. arXiv:astro-ph/0302506.Bibcode:2003PhRvL..91g1301C. doi:10.1103/PhysRevLett.91.071301. PMID 12935004. 
60. ^ Hawking, S.W.; Ellis, G.F.R. (1973). The Large Scale Structure of Space-Time. Cambridge (UK): Cambridge University Press. ISBN 0-521-09906-4. 
61. ^ Hartle, J.H.; Hawking, S. (1983). "Wave Function of the Universe". Physical Review D 28 (12): 2960. Bibcode:1983PhRvD..28.2960H. doi:10.1103/PhysRevD.28.2960. 
62. ^ Bird, Paul (2011). "Determining the Big Bang State Vector". http://www.awesomeanimator.com/bigbangstatevector.pdf.
63. id="cite_note-67">^ Langlois, D. (2002). "Brane Cosmology: An Introduction". arΧiv:hep-th/0209261 [hep-th].
64. id="cite_note-68">^ Linde, A. (2002). "Inflationary Theory versus Ekpyrotic/Cyclic Scenario". arΧiv:hep-th/0205259 [hep-th].
65. ^ Than, K. (2006). "Recycled Universe: Theory Could Solve Cosmic Mystery". Space.com. Retrieved 2007-07-03. 
66. ^ Kennedy, B.K. (2007). "What Happened Before the Big Bang?". Diarsipkan dari yang asli on 2007-07-04. http://web.archive.org/web/20070704150957/ http://www.science.psu.edu/alert/Bojowald6-2007.htm. Diakses pada 2007-07-03.
67. ^ Russel, R.J. (2008). Cosmology: From Alpha to Omega. Fortress Press. ISBN 9780800662738. "Amazingly, some secularists attribute to t=0 a direct implication. The June 1978 issue of the New York Times contained an article by NASA's Robert Jastrow, an avowed agnostic, entitled "Found God?" Here Jastrow depicts the theologians to be "delighted" that astronomical evidence "leads to a biblical view of Genesis." Though claiming to be agnostic, he argued without reservation for the religious significance of t=0: It is beyond science and leads to some sort of creator." 
68. ^ Corey, M. (1993). God and the New Cosmology. Rowman & Littlefield. ISBN 9780847678020. "Indeed, creation ex nihilo is a fundamental tenet of orthodox Christian theology. Incredibly enough, modern theoretical physicists have also speculated that the universe may have been produced through a sudden quantum appearance "out of nothing." Physicist Paul Davies has claimed that the particular physicis involved in the Big Bang necessitates creation ex nihilo." 
69. ^ Lerner, E.J. (1992). The Big Bang Never Happened: A Startling Refutation of the Dominant Theory of the Origin of the Universe. Vintage Books. ISBN 9780679740490. "From theologians to physicists to novelists, it is widely believed that the Big Bang theory supports Christian concepts of a creator. In February of 1989, for example, the front-page article of the New York Times Book Review argued that scientists and novelists were returning to God, in large part through the influence of the Big Bang." 
70. ^ Manson, N.A. (1993). God and Design: The Teleological Argument and Modern Science. Routledge. ISBN 9780415263443. "The Big Bang theory strikes many people as having theological implications, as shown by those who do not welcome those implications." 
71. ^ Davis, J.J. (2002). The Frontiers of Science & Faith. InterVarsity Press. ISBN 9780830826643. "Genesis' concept of a singular, ex nihilo beginning of the universe essentially stands alone among the cosmolgies of the ancient world and exhibts, at this point, convergence with recent big bang cosmological models." 
72. ^ Kragh, H. (1996). Cosmology and Controversy. Princeton (NJ): Princeton University Press. ISBN 0-691-02623-8. 
73. ^ People and Discoveries: Big Bang Theory, www.pbs.org
74. ^ Ferris, T. (1988). Coming of age in the Milky Way. Morrow. hlm. 274, 438. ISBN 978-0-688-05889-0. , citing Berger, A. (1984). The Big bang and Georges Lemaître: proceedings of a symposium in honour of G. Lemaître fifty years after his initiation of big-bang cosmology, Louvainla-Neuve, Belgium, 10–13 October 1983. D. Reidel. hlm. 387. ISBN 978-90-277-1848-8. 
75. ^ Wright, E.L (24 May 2009). "Cosmology and Religion". Ned Wright's Cosmology Tutorial. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmo-religion.html. Diakses pada 2009-10-15.

Buku

• Kolb, Edward; Turner, Michael (1988). The Early Universe. Addison–Wesley. ISBN 0-201-11604-9. 
• Peacock, John (1999). Cosmological Physics. Cambridge University Press. ISBN 0521422701. 

Bacaan lanjut

• Barrow, J.D. (1994). The Origin of the Universe: To the Edge of Space and Time. New York: Phoenix. ISBN 0-465-05354-8. 
• Alpher, R.A.; Herman, R. (1988). "Reflections on early work on 'big bang' cosmology". Physics Today 8: 24–34. 
• Mather, J.C.; Boslough, J. (1996). The very first light: the true inside story of the scientific journey back to the dawn of the Universe. Basic Books. hlm. 300. ISBN 0-465-01575-1. 
• Singh, S. (2004). Big Bang: The origins of the universe. Fourth Estate. ISBN 0-00-716220-0. 
• Davies, P.C.W. (1992). The Mind of God: The scientific basis for a rational world. Simon & Schuster. ISBN 0-671-71069-9. 
• "Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology". American Institute of Physics. http://www.aip.org/history/cosmology/index.htm.
• Feuerbacher, B.; Scranton, R. (2006). "Evidence for the Big Bang". TalkOrigins. http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html.
• "Misconceptions about the Big Bang". Scientific American. March 2005. http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&articleID=0009F0CA-C523-1213-852383414B7F0147.
• "The First Few Microseconds". Scientific American. May 2006. http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&articleID=0009A312-037F-1448-837F83414B7F014D.
• Roos, M. (2008). "Expansion of the Universe – Standard Big Bang Model". arΧiv:0802.2005.

Pranala luar

Page 6

Page 7

Jobs Info

Kasir Admin Stock Admin Sosial Media ♝ Short

Page 8

PKE = Kelas Eksekutif
SM = Kuliah Sore/Malam

Page 9

Pencarian dengan kata Bogor, seperti berikut ini.

Page 10

Related to keyword Bogor, found

Page 11

Related to keyword Bogor, found

Page 12

Related to keyword Bogor, found

Page 13

Pencarian dengan kata Bogor, seperti berikut ini.

Page 14

PKE = Kelas Eksekutif
SM = Kuliah Sore/Malam

Page 15

Pencarian dengan kata Bogor, seperti berikut ini.

 1.653 Komunitas Studi

 1.054 Alasan Komunitas

 2.538 Alasan Reklame

 721 Reklame Lowongan

Page 16

PKE = Kelas Eksekutif
SM = Kuliah Sore/Malam

Page 17

Di Indonesia masa ini sedang ramai bongkar-bongkar trik sulap yang dipakai oleh dukun sebagai menyembuhkan orang, kesudahannya membuat masyarakat mulai sadar kalau ... ...... ... ..... visit very complete

Written by : Fahmi Anis from Bogor

Mystical Beliefs, Monotheism, etc Unequivocal
Tot Clicks = 264   Appear = 3,788

Page 18

P2K = Employees Lecture
KM = Evening Class

Page 19

Pencarian dengan kata Bogor, seperti berikut ini.

 1.653 Komunitas Studi

 1.054 Gagasan Komunitas

 2.538 Gagasan Reklame

 721 Reklame Lowongan

Page 20

Pencarian dengan kata Bogor, seperti berikut ini.

 1.653 Komunitas Studi

 1.054 Gagasan Komunitas

 2.538 Gagasan Reklame

 721 Reklame Lowongan

Page 21

P2K = Employees Lecture
KM = Evening Class

Page 22

P2K = Employees Lecture
KM = Evening Class

Page 23

Pencarian dengan kata Bogor, seperti berikut ini.

 1.653 Komunitas Studi

 1.054 Argumen Komunitas

 2.538 Argumen Reklame

 721 Reklame Lowongan

Page 24

Pencarian dengan kata Bogor, seperti berikut ini.

 1.653 Komunitas Studi

 1.054 Argumen Komunitas

 2.538 Argumen Reklame

 721 Reklame Lowongan

Page 25

P2K = Employees Lecture
KM = Evening Class

Page 26

P2K = Employees Lecture
KM = Evening Class