HIDROGEN memang dikenal sebagai unsur paling melimpah di jagat raya. Namun, elemen paling sederhana ini kini memegang peranan vital untuk memecahkan salah satu teka-teki terbesar dalam dunia kosmologi: memahami hakikat energi gelap (dark energy), kekuatan misterius yang memicu percepatan pemuaian alam semesta.
Peluang baru dalam penelitian energi gelap ini muncul setelah para peneliti mengonfirmasi bahwa proyek Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) berhasil mendeteksi pancaran gelombang radio redup dari hidrogen yang berasal dari masa lalu alam semesta yang sangat jauh.
Metode baru ini tidak hanya menawarkan cara yang jauh lebih cepat dan hemat biaya untuk meneliti energi gelap, tetapi juga menjadi tonggak sejarah penting bagi instrumen CHIME. Teleskop ini memang dirancang secara khusus untuk memetakan dan menyelidiki pengaruh masif energi gelap.
“Ini adalah teknik yang benar-benar baru untuk menyelidiki kosmos, yang dihadirkan oleh instrumen hasil gagasan dan rakitan peneliti Kanada,” ujar Peneliti Utama CHIME, Mark Halpern dari University of British Columbia, dalam sebuah pernyataan resmi. “Ini merupakan langkah baru yang berani dalam program kosmologi global sekaligus kisah sukses bagi Kanada.”
Mengapa Energi Gelap Sangat Membingungkan?
Energi gelap adalah pendorong utama di balik makin cepatnya pemuaian alam semesta. Kekuatan ini sangat membingungkan para ilmuwan karena baru mulai bekerja aktif pada struktur ruang angkasa setelah laju ekspansi awal akibat Ledakan Dahsyat (Big Bang) sempat melambat.
Kondisi tersebut dianalogikan seperti mendorong seorang anak di atas ayunan: setelah ayunan hampir berhenti, tiba-tiba ayunan tersebut bergerak kembali tanpa ada dorongan yang terlihat, bahkan berayun semakin cepat. Para ilmuwan mengibaratkan diri mereka sebagai orang tua yang cemas, yang sangat ingin mengetahui dari mana dorongan “gaib” itu berasal dan bagaimana dampaknya di masa depan.
Jika penguatan energi gelap terus berlanjut, alam semesta berisiko mengalami kematian dingin (cold death) atau skenario Big Rip, di mana struktur ruang angkasa akan koyak. Sebaliknya, jika energi gelap melemah dan gaya gravitasi kembali mendominasi, alam semesta dapat runtuh kembali ke titik mula, sebuah fenomena akhir yang dikenal sebagai Big Crunch.
Saat ini, energi gelap menjadi komponen paling dominan di alam semesta dengan porsi mencapai 68 persen dari total anggaran materi-energi kosmos.
Peran Penting Hidrogen Purba
“Hidrogen adalah unsur paling umum di alam semesta sekaligus bahan baku pembentuk bintang-bintang,” kata anggota tim peneliti, Arnab Chakraborty dari University of Toronto. “Emisi radionya yang redup bertindak seperti pelacak kosmik, mengungkapkan bagaimana materi tersebar di seluruh ruang angkasa.”
Sebelumnya, CHIME hanya mampu memetakan distribusi hidrogen di alam semesta purba dengan cara menghubungkan data observasinya dengan hasil survei galaksi dari teleskop lain. Proses tersebut menelan biaya jutaan dolar dan terbatas pada wilayah yang cukup padat untuk membentuk bintang. Kini, CHIME membuktikan kemampuannya untuk memetakan pancaran radio hidrogen secara mandiri.
Menggunakan sebagian kecil data yang ada, yakni pengamatan selama 94 malam pada tahun 2019, tim peneliti berhasil mendeteksi sinyal hidrogen dari masa ketika alam semesta baru berusia 5 miliar tahun.
“Data kami menunjukkan bahwa sekitar 2% hidrogen di alam semesta berada dalam bentuk atom netral pada saat itu, secara umum konsisten dengan pengukuran lainnya,” jelas Shabbir Shaikh dari Arizona State University. “Dengan mengukur bagaimana hidrogen tersebut terdistribusi dan mengelompok, CHIME memberi kita cara baru untuk menguji pemahaman kita tentang bagaimana galaksi terbentuk dan berevolusi.”
Saat ini, CHIME telah mengumpulkan data selama tujuh tahun. Menggunakan basis data tersebut, tim peneliti berharap dapat melacak distribusi hidrogen lebih jauh ke masa lalu, hingga mencapai rentang waktu 3 miliar tahun setelah Big Bang. Hasil temuan awal penelitian ini telah diterbitkan dalam dua makalah terpisah di The Astrophysical Journal. (Space/Z-2)