Tanyakan Ethan: Apakah peradaban masa depan akan kehilangan Big Bang?

Berbagai kemungkinan pola pengembangan alam semesta. Versi nyata dan dipercepat ditampilkan di sebelah kanan. Waktu yang cukup akan berlalu, dan akselerasi mengisolasi semua struktur galaksi atau supergalaktik yang terhubung di Semesta, dan semua yang lain akan bergerak menjauh darinya.

Salah satu bahaya terbesar dalam sains dianggap keputusan tergesa-gesa berdasarkan data terbatas yang kita miliki. Kami tidak akan pernah dapat mengamati semuanya dengan akurasi yang sewenang-wenang, jadi kami selalu dipaksa untuk melakukan ekstrapolasi berdasarkan apa yang kami lihat. Tetapi bagaimana jika kita hanya kekurangan informasi kritis yang dapat membawa kita pada kesimpulan yang tepat? Situasi seperti itu akan muncul dalam miliaran tahun dengan Big Bang. Kesimpulan yang menakutkan ini menimbulkan pertanyaan indah yang diajukan pembaca kami:

Jika kehidupan cerdas muncul kembali di tata surya kita dalam beberapa miliar tahun, pada saat itu hanya beberapa titik cahaya yang akan tetap terlihat di langit. Teori alam semesta apa yang dapat diciptakan oleh makhluk-makhluk ini? Hampir pasti akan salah. Mengapa kita berpikir bahwa apa yang kita lihat dapat menuntun kita pada teori "benar", jika beberapa miliar tahun sebelum kita semuanya dapat terlihat sangat berbeda?

Mari kita bicara tentang apa yang akan dilihat seseorang di masa depan yang jauh, misalnya, dalam puluhan miliar tahun.


Galaksi Centaurus A memiliki cakram berdebu, tetapi didominasi oleh bentuk elips dan lingkaran halo satelit: bukti galaksi yang berkembang lama yang telah mengalami banyak merger di masa lalu

Ratusan miliar bintang masih akan terlihat di langit, dan betapapun cerdasnya bentuk kehidupan, dia akan dapat melihatnya dengan teleskop yang sama dengan yang kita miliki saat ini. Tetapi beberapa detail akan berbeda:

• akan ada lebih sedikit debu dan gas netral,
• sebanding dengan yang lebih tua, bintang merah bermassa kecil akan ada lebih banyak
• area pembentukan bintang aktif akan jauh lebih kecil
• bintang-bintang akan didistribusikan dalam lingkaran elips yang besar, dan tidak dalam bidang seperti Bima Sakti.

Alasan utama untuk ini adalah bahwa selama 4-7 miliar tahun Bimasakti, Andromeda , dan sebagai hasilnya, semua galaksi kelompok lokal akan bergabung menjadi satu.


Gambar selang waktu pertemuan Bima Sakti dengan Andromeda, dan bagaimana penampilan langit dari Bumi akan berubah. Penggabungan ini akan terjadi dalam waktu sekitar 4 miliar tahun, dengan ledakan besar pembentukan bintang, yang akan mengarah pada munculnya galaksi elips yang diisi dengan bintang merah dan mati dan tidak memiliki gas bebas: Milkromeda.

Ketika merger besar terjadi, sejumlah besar bintang baru muncul yang menangkap sebagian besar gas dan debu yang ada di galaksi. Ketika daerah kecil formasi bintang yang sangat aktif muncul, kami menyebut fenomena ini sekilas formasi bintang. Ketika wilayah ini membentang seluruh galaksi, kita menyebutnya galaksi Starburst . Dalam kasus seperti itu, atom netral bergabung dengan sangat cepat dan membentuk bintang-bintang baru di mana-mana, tetapi yang paling masif dari mereka hidup sangat sedikit. Setelah hanya beberapa ratus juta tahun, bintang-bintang paling masif menghilang, hanya menyisakan matahari seperti dan kurang masif untuk terbakar. Setelah puluhan miliar tahun berlalu, hanya bintang yang paling dingin dan merah yang akan tersisa. Mereka mungkin tidak begitu cerah, tetapi jumlah debu yang bisa menghalangi cahayanya akan jauh lebih sedikit.


Galaksi starburst Henize 2-10 terletak 30 juta tahun cahaya dari kita. Ketika bintang muncul di seluruh galaksi, terjadi ledakan bintang. Tetapi setelah wabah ini, sangat sedikit bahan yang tidak digunakan yang tersisa untuk generasi bintang berikutnya

Tetapi semua ini hanya berlaku untuk bintang-bintang Galaksi kita (dan kelompok lokal): untuk galaksi elips raksasa Milkdromeda di masa depan. Jika peradaban masa depan yang jauh melihat melampaui batas-batas Galaksi masa depan kita, itu hanya akan melihat kekosongan. Dengan kelanjutan pengembangan Alam Semesta, semua galaksi yang bukan milik kelompok lokal akan berakselerasi dari kita karena adanya energi gelap. Sekarang galaksi terdekat terletak sekitar 10 juta tahun cahaya dari kita, tetapi Semesta mengalami percepatan. Ketika alam semesta berumur dua kali lipat tahun, galaksi-galaksi ini akan dua kali lebih jauh; ketika dia akan tiga kali lebih besar, mereka akan empat kali lebih jauh; setelah empat kali lipat usianya, mereka akan menjadi delapan kali lebih jauh, dan seterusnya. Pada saat alam semesta berusia 100 miliar tahun, galaksi terdekat dengan kita akan berada dalam satu miliar tahun cahaya. Ekspansi yang dipercepat dari Alam Semesta akan mengarah pada fakta bahwa bagi kita seolah-olah kita sendirian di seluruh alam semesta.


Galaksi spiral besar setelah bergabung akan bergabung menjadi satu galaksi elips raksasa. Seiring waktu, bintang-bintang di dalamnya akan menjadi lebih merah, karena biru paling cepat mati. Gas dan debu yang menghalangi cahaya pada akhirnya akan digunakan untuk menciptakan generasi bintang baru, atau sepenuhnya menghilang setelah ledakan bintang.

Juga tidak akan ada bukti radiasi CMB. Saat ini, ada ratusan foton residu per sentimeter kubik, dengan suhu beberapa derajat di atas nol mutlak, jatuh ke bagian gelombang mikro dari spektrum. Dengan perluasan Alam Semesta, baik kepadatan dan energi foton-foton ini akan jatuh. Setelah 100 miliar tahun, kurang dari satu foton per sentimeter kubik akan tetap, dan radiasi peninggalan tidak akan lagi berada dalam jangkauan gelombang mikro, tetapi hanya di bagian paling jauh dari jangkauan radio. Jika seseorang tidak menyadari keberadaan galaksi ultra-jauh dan sinyal radio lemah ini, maka peradaban masa depan yang jauh mungkin tidak membuka Big Bang.


Dengan perluasan jalinan Semesta, panjang gelombang sumber cahaya jauh meningkat. Adapun sisa cahaya dari Big Bang, dapat diamati pada bagian spektrum yang terlihat pada saat emisinya, kemudian bergeser ke inframerah, dan kemudian ke bagian gelombang mikro, dan sebagai hasilnya ia akan masuk ke bagian radio spektrum dengan ekspansi yang terus menerus. Kekuatan dan intensitasnya, serta kerapatan foton, akan terus turun seiring waktu.

Sebaliknya, mereka akan menyimpulkan bahwa galaksi mereka mewakili seluruh Semesta. Bahwa tidak ada lagi di sekitar mereka, dan hanya ada mereka. Tanpa petunjuk tentang keberadaan sesuatu, masih tidak ada keinginan untuk mencari sesuatu pada jarak yang jauh dan belum dijelajahi, untuk mencoba menemukan galaksi ultra jauh yang paling dekat dengan kita saat ini. Tidak akan ada motif untuk menyarankan keberadaan Perasaan Senang dari Big Bang, karena tidak ada yang akan melihat ekspansi Semesta. Yang kita miliki hanyalah Galaksi kita, Milkdromeda, yang membentang selama beberapa ratus ribu tahun cahaya. Mereka mungkin menemukan materi gelap di galaksi mereka sendiri, tetapi hanya itu. Kecuali jika mereka menemukan jejak ultrafusen ultra-jauh dari bagian-bagian yang jauh dari Semesta, mereka bahkan mungkin bisa percaya pada hipotesis Semesta stasioner .


Superkluster lokal kami, Lanyakeya , berisi Bima Sakti, kelompok galaksi lokal kami, kluster Virgo, dan banyak grup dan kluster yang lebih kecil di halaman belakang. Namun, masing-masing kelompok dan gugus secara gravitasi terhubung hanya dengan diri mereka sendiri, dan energi gelap yang memperluas Semesta akan memisahkan mereka. Setelah 100 miliar tahun, bahkan galaksi yang paling dekat dengan kita di luar kelompok lokal kita akan berjarak sekitar satu miliar tahun cahaya dari kita, dan akan menjadi ribuan, atau bahkan jutaan kali (mengingat perubahan generasi bintang di dalamnya) lebih redup daripada hari ini yang paling dekat dengan kita galaksi. Hari ini kita dapat melihatnya dengan teleskop modern, tetapi apakah kita akan mengerti bahwa kita perlu mencarinya, dan apakah kita beruntung untuk melihat ke arah yang benar?

Mereka akan mengajukan pertanyaan seperti dari mana Galaxy mereka berasal? Kenapa dia satu-satunya? Dari mana datangnya materi untuk membentuk bintang berumur panjang? Mengapa hanya ada sedikit bintang biru muda? Tanpa bukti ekspansi alam semesta, Big Bang, atau benda-benda jauh di luar Bima Sakti, mereka pasti akan menarik kesimpulan yang salah dari abad ini, jika tidak selamanya. Setelah tak terhitung generasi mencari jurang terdalam di Semesta, tidak menemukan apa pun, mereka akan dipaksa untuk menyimpulkan bahwa mereka sendirian. Hanya ada galaksi mereka, hanya bintang mereka, hanya mereka. Sendirian di jurang keheningan gelap yang tak berujung.


Galaksi terisolasi MCG + 01-02-015, sendirian selama lebih dari 100.000.000 tahun cahaya di segala arah, sekarang dianggap sebagai galaksi paling kesepian di Alam Semesta [ galaksi rongga adalah salah satu galaksi yang ditemukan di rongga angkasa / sekitar. [trans.] Di masa depan yang jauh, Milkdromeda akan lebih kesepian.

Kami mendapat hak istimewa dalam penelitian kami untuk mencapai keadaan di mana kita berada, baik secara evolusi dan teknologi, sementara Semesta masih sangat muda. Hari ini kita hidup di masa ketika galaksi terdekat menunjukkan kepada kita alam semesta yang mengembang, mengisyaratkan kepada kita perlunya mencari tanda-tanda saat alam semesta lebih kecil, lebih padat, dan lebih panas. Dan kami menemukan tanda-tanda yang sangat dapat diandalkan pada masa itu, baik dekat maupun jauh, dan kami tahu apa yang harus dicari pada jarak kosmik yang luar biasa berkat apa yang ada di sebelah kami. Tetapi jika kita belum melihat apa pun? Jika kita berpikir bahwa Galaxy kita adalah semua yang ada? Tidak akan ada motivasi untuk mencari lebih jauh. Di masa depan peradaban yang jauh, Anda harus melihat jarak ratusan atau bahkan ribuan kali besar untuk melihat objek terdekat di luar galaksi.

Kesimpulan kami tentang keadaan alam semesta kita saat ini dan sejarahnya bergantung pada kapan kita muncul.


Dark Energy Universe: Our Universe. Kita dapat mendeteksi energi gelap ini hanya karena kita hidup hari ini; jika kita muncul 11 ​​miliar tahun yang lalu, kita tidak akan menyadarinya. Mungkin kita kehilangan sesuatu karena kita hidup hari ini, dan tidak cepat atau lambat?

Apakah ini membuat Anda berpikir, seperti yang diperkirakan pembaca, apakah ada komponen atau sifat penting dari Semesta yang telah hilang? Kami berasumsi bahwa Semesta terdiri dari materi normal, radiasi, materi gelap, neutrino, lubang hitam, dan energi gelap - itu bisa dibilang semuanya. Tetapi jika Anda melihat ke belakang, kita tahu bahwa neutrino dan radiasi jauh lebih penting daripada sekarang, dan bahwa energi gelap tidak memanifestasikan dirinya pada tingkat yang dapat dideteksi sampai Semesta mencapai beberapa miliar tahun. Mungkinkah ada jenis energi lain di Semesta yang menghilang sebelum radiasi, yang keberadaannya tidak diketahui oleh kita karena tidak ada bukti keberadaannya?


Berbagai komponen dan kontribusi pada kerapatan energi alam semesta, dan saat-saat ketika mereka mendominasi. Jika string kosmik atau dinding domain ada dalam jumlah yang nyata, mereka akan memberikan kontribusi yang signifikan terhadap perluasan Semesta. Mungkin ada komponen lain, sehingga kita tidak bisa lagi melihat, dan yang belum muncul!

Yang bisa kita lakukan sekarang adalah menetapkan batasan pada komponen-komponen ini dari bukti kita. Secara realistis, keterbatasan ini tidak terlalu baik. Kita dapat melihat bagian yang cukup dari Semesta sehingga kita dapat dengan yakin mengkonfirmasi kebenaran hipotesis Big Bang, dan bahwa Semesta harus memiliki asal inflasi, yang menyiapkan dan menghasilkan Big Bang. Tapi selain itu, Semesta mungkin memiliki komponen lain yang sebenarnya memainkan peran penting di masa lalu yang jauh, dan tanda-tanda mereka tidak ada lagi. Para ilmuwan sangat jarang berkonsentrasi pada kemungkinan ini, karena teori kita mereproduksi dengan baik apa yang kita amati. Tetapi di masa depan yang jauh, situasinya akan persis sama - asumsi alam semesta stasioner yang telah ada tidak berubah selama puluhan miliar tahun akan bekerja dengan sangat baik.

Ini adalah pengingat serius bahwa betapapun baiknya teori-teori ilmiah kita bekerja, mereka selalu dapat ditinjau, dan bahwa kita tidak boleh berhenti mencari celah di dalamnya. Pada batas terukur dan teramati kita menemukan cara baru untuk bergerak maju. Tanpa menggali cakrawala yang semakin jauh, dari subatomik ke kosmik, kita tidak akan pernah mengungkapkan kebenaran terdalam dari alam semesta. Kami telah belajar banyak, tetapi, seperti banyak ilmuwan, saya merasa masih banyak yang harus kami lalui. Dan untuk sampai di sana, kerendahan hati diperlukan, dan mungkin mencari di tempat yang tidak mungkin.

Ethan Siegel - astrofisika, sains popularizer, penulis buku Starts With A Bang! Dia menulis buku-buku "Beyond the Galaxy" [ Beyond The Galaxy ], dan "Tracknology: the science of Star Trek" [ Treknology ].