Salah satu dari pilar fundamental modern kosmologi mungkin mulai goyah. A belajar diterbitkan di Nature telah menemukan bukti bahwa alam semesta mungkin tidak berperilaku sama di segala arah pada skala terbesar yang dapat diamati.
“Apa yang kami temukan adalah jaringan filamen raksasa dan dinding galaksi yang tetap selaras dan saling terhubung dalam miliaran tahun cahaya,” kata Francesco Sylos Labini, direktur penelitian fisika di Enrico Fermi Research Center di Italia dan penulis utama studi tersebut.
Seperti Apa Seharusnya Alam Semesta?
Untuk menjelaskan temuannya, Sylos menggunakan analogi yang jauh lebih sederhana dibandingkan persamaan matematika apa pun. Bayangkan sebuah peta alam semesta di mana setiap galaksi diwakili oleh satu titik. Jika alam semesta benar-benar menjadi seragam pada skala terbesar, jelasnya, akan tiba suatu titik di mana peta pada dasarnya terlihat sama di segala arah. Seperti foto yang dilihat dari jarak jauh, detailnya perlahan-lahan akan kabur hingga hanya tersisa latar belakang yang hampir seragam.
Namun bukan itu yang ditemukan Sylos dan rekannya Marco Galoppo.
“Gagasan bahwa alam semesta menjadi seragam secara statistik pada skala yang cukup besar memungkinkan kita mendeskripsikannya menggunakan model matematika yang relatif sederhana,” kata Sylos. Namun pengamatan mereka menunjukkan bahwa alam semesta yang sebenarnya mungkin tetap lebih terstruktur dan terorganisir secara terarah daripada yang diasumsikan dalam gambaran ini.
Dengan kata lain, pengorganisasian jaringan kosmik yang luas ini tidak hilang seiring dengan semakin banyaknya wilayah alam semesta yang diteliti. Daripada berangsur-angsur memudar menjadi latar belakang tanpa fitur, struktur terbesar di alam semesta tetap mempertahankan pola yang dapat dikenali bahkan pada skala yang, menurut model kosmologis standar, pola tersebut tidak lagi dapat dideteksi.
Tidak Ada Panah Kosmik tetapi Pola yang Persisten
Namun para peneliti menekankan bahwa temuan ini memerlukan kualifikasi penting. Hal ini tidak berarti alam semesta mempunyai satu sumbu atau arah yang diinginkan.
“Kami tidak mengklaim bahwa seluruh alam semesta memiliki satu arah yang diinginkan, seolah-olah ada panah kosmik yang menembus ruang angkasa,” kata Sylos. “Apa yang kami temukan jauh lebih halus.”
Peta tiga dimensi alam semesta yang dibuat oleh Instrumen Spektroskopi Energi Gelap berdasarkan posisi jutaan galaksi. Gambar jarak dekat menunjukkan jaringan filamen dan rongga kosmik yang menghubungkan struktur skala besar alam semesta.
Sebaliknya, tim tersebut mendeteksi pola koheren dalam distribusi galaksi yang bertahan dalam jarak yang sangat jauh.
Ketika volume alam semesta yang diamati meningkat, galaksi-galaksi pada akhirnya menjadi tidak dapat dibedakan dari latar belakang yang seragam, seperti halnya foto buram dalam analogi sebelumnya. “Sebaliknya, ketika kita memperluas bidang pandang kita, struktur baru yang koheren terus bermunculan,” kata Sylos. “Daripada menyatu menuju keseragaman, jaringan kosmik tetap terorganisir dalam skala yang semakin besar.”
Kesimpulan tersebut merupakan puncak dari penelitian selama lebih dari dua dekade. Sejak awal tahun 2000-an, Sylos telah berupaya menjawab pertanyaan yang jarang diuji secara langsung: bagaimana kita sebenarnya mengetahui bahwa alam semesta menjadi homogen dan isotropik dalam skala yang cukup besar? (Media isotropik memiliki sifat fisik yang sama di segala arah.)
Seiring dengan berkembangnya katalog galaksi selama bertahun-tahun, para astronom juga mulai menemukan struktur yang jauh lebih besar dari perkiraan sebelumnya. Studi ini mewakili langkah terbaru dalam penelitian tersebut, memperkenalkan metode statistik baru untuk mengukur struktur skala besar alam semesta.
Untuk menguji hipotesis mereka, para peneliti menganalisis posisi hampir 47 juta galaksi yang diamati oleh Instrumen Spektroskopi Energi Gelap, yang mencakup sekitar 11 miliar tahun sejarah kosmik. Daripada sekadar mencari arah yang diinginkan, mereka mengembangkan teknik statistik baru yang mampu menentukan apakah orientasi jutaan pasangan galaksi mempertahankan pola yang koheren bahkan pada skala yang mendekati satu gigaparsec—sekitar 3,26 miliar tahun cahaya.
Rendering jaring kosmik oleh seniman. Filamen terang mewakili wilayah di mana sebagian besar galaksi terkonsentrasi, sedangkan wilayah gelap mewakili ruang kosong kosmik yang sangat besar.
Jika pengamatan di masa depan mengkonfirmasi hasil ini, para kosmolog mungkin perlu mempertimbangkan kembali bagaimana keseragaman skala besar sebenarnya muncul dan apakah model materi gelap, gravitasi, dan pembentukan struktur saat ini sepenuhnya menggambarkan evolusi alam semesta. Namun, sebelum klaim mengenai revolusi ilmiah dapat dibuat, temuan tersebut perlu direplikasi secara independen menggunakan kumpulan data yang lebih besar, baik dengan metodologi penulis maupun dengan pendekatan alternatif.
“Pada akhirnya, pertanyaannya bukanlah apakah makalah kami benar atau salah,” kata Sylos. “Pertanyaannya adalah apakah alam memberi tahu kita sesuatu yang baru tentang alam semesta dalam skala terbesar. Jika penelitian di masa depan mengkonfirmasi temuan kami, maka penelitian tersebut akan mengarah pada pemahaman yang lebih lengkap tentang struktur kosmik. Jika tidak, kita akan mempelajari sesuatu yang sama berharganya tentang keterbatasan metode kita. Apa pun yang terjadi, sains akan semakin maju.”
Cerita ini pertama kali muncul di KABEL dalam bahasa Spanyol dan telah diterjemahkan dari bahasa Spanyol.
