Menunggu Manusia Mengungkap Misteri Kosmik

Saat menatap langit melalui tabir bintang-bintang di dekat Galaksi Bimasakti, pasti makhluk di Bumi merasa sangat kecil. Meskipun hampir semua dari mereka tidak kasat mata, tetapi alam semesta dapat memperpanjang puluhan miliar tahun cahaya ke segala arah.

Banyak galaksi di luar sana yang dulunya merupakan misteri, dengan perkiraan meningkat dari ribuan menjadi jutaan hingga miliaran, semuanya seiring dengan meningkatnya teknologi teleskop. Estimasi paling mudah menggunakan teknologi terbaik saat ini, dinyatakan ada 170 miliar galaksi di alam semesta kita. Tetapi lebih dari itu, perkiraan modern bahkan lebih dahsyat, yaitu dua triliun galaksi.

Umumnya, dengan teknologi yang baik dan sumber daya yang tak terbatas, segala sesuatu di semesta akan mengajarkan kita berapa banyak galaksi di luar sana. Namun dalam praktiknya, itu tidak akan berhasil.

Teleskop terbatas dalam ukuran, yang pada gilirannya membatasi berapa banyak foton yang dapat mereka kumpulkan dan resolusi yang dapat mereka capai. Ada trade-off antara seberapa lemah suatu objek yang dapat dilihat dan seberapa banyak langit yang bisa diambil sekaligus. Sebagian semesta dikaburkan zat yang mengintervensi. Semakin jauh suatu objek, semakin samar tampilannya, bahkan pada titik tertentu, sebuah sumber cukup jauh yang bahkan mengamati selama seabad tidak akan mengungkapkan galaksi seperti itu.

Jadi, yang bisa kita lakukan adalah melihat sebagian jagat raya tanpa mengganggu materi, bintang, atau galaksi sedalam mungkin. Semakin lama manusia menatap satu bidang langit, semakin banyak cahaya yang akan dikumpulkan dan semakin banyak yang bisa mengungkapkannya.

Para ilmuwan pertama kali melakukan ini pada pertengahan 1990-an dengan teleskop luar angkasa Hubble, menunjuk ke sebidang langit yang diketahui tidak memiliki apa-apa di dalamnya, dan hanya duduk di tempat itu membiarkan semesta mengungkapkan apa yang ada.

Salah satu strategi paling berisiko sepanjang masa. Jika gagal, akan sia-sia selama lebih dari seminggu mengamati waktu pada Hubble yang baru diperbaiki, observatorium yang paling banyak dicari untuk mengambil data. Tetapi jika itu berhasil, ia berjanji untuk mengungkapkan pandangan tentang semesta dengan cara yang belum pernah kita lihat sebelumnya.

Kumpulan data untuk ratusan orbit, melintasi banyak panjang gelombang yang berbeda, berharap untuk mengungkapkan galaksi yang lebih redup, lebih jauh, dan lebih sulit dilihat daripada yang pernah dideteksi sebelumnya. Mereka berharap mengetahui seperti apa sebenarnya alam semesta ultra-jauh, kemudian ketika gambar pertama itu akhirnya diproses dan dirilis, mereka mendapat tampilan yang berbeda.

Semesta tidak kosong dan tidak gelap. Di atas sana penuh dengan sumber cahaya. Sejauh yang dapat disaksikan, bintang dan galaksi bergerombol di mana-mana.

Namun ada batasan lain ketika galaksi yang paling jauh terperangkap dalam ekspansi semesta, menyebabkan galaksi-galaksi jauh berganti melewati titik di mana teleskop optik dan inframerah (seperti Hubble) dapat mendeteksi mereka. Ukuran terbatas dan waktu pengamatan hanya galaksi di atas ambang batas kecerahan tertentu yang dapat terlihat. Galaksi yang sangat kecil dan bermassa rendah, seperti Segue 3 di halaman belakang kita sendiri, akan terlalu samar dan kecil untuk diselesaikan.

Jadi para peneliti bisa melewati batas teknologi dari gambar pertengahan 1990-an itu, meskipun demikian, mereka tidak pernah bisa mendapatkan semua galaksi. Upaya terbaik yang pernah mereka lakukan adalah Hubble eXtreme Deep Field (XDF), yang mewakili gambar komposit data ultraviolet, optik, dan inframerah. Dengan mengamati hanya sepetak kecil langit yang sangat kecil, dibutuhkan 32 juta dari mereka untuk mencakup semua arah yang mungkin kita lihat, mengumpulkan total data senilai 23 hari.

Menyusun semuanya menjadi satu gambar untuk mengungkapkan sesuatu yang belum pernah dilihat sebelumnya dengan total sekitar 5.500 galaksi. Gambar itu mewakili kepadatan galaksi tertinggi yang pernah diamati melalui balok sempit seperti pensil di ruang angkasa.

Faktanya, kita bisa mendapatkan angka yang spektakuler dengan melakukannya, misal 5.500 dikalikan dengan 32 juta menghasilkan 176 miliar galaksi yang luar biasa.

Namun itu bukan perkiraan, itu batas bawah. Tidak ada dalam perkiraan yang muncul bahwa galaksi terlalu lemah, terlalu kecil, atau terlalu dekat dengan galaksi lain. Tidak ada galaksi yang dikaburkan oleh gas netral dan debu, maupun galaksi yang terletak di luar kemampuan pergeseran merah Hubble. Namun, sama seperti galaksi-galaksi itu ada di dekatnya, mereka juga harus ada di alam semesta yang muda dan jauh. ang/R-1

Perkiraan yang Spektakuler

Bahan utama yang dibutuhkan untuk menghasilkan perkiraan yang sebenarnya, adalah bagaimana struktur terbentuk secara akurat di semesta. Jika kita dapat menjalankan simulasi yang dimulai dengan, bahan-bahan yang membentuk semesta, kemudian kondisi awal yang tepat yang mencerminkan kenyataan kita, dan hukum fisika yang benar yang menggambarkan alam kita dapat mensimulasikan bagaimana semesta berkembang.

Mungkin secara mengejutkan, ada lebih banyak galaksi di alam semesta awal daripada yang ada saat ini. Tidak mengherankan jika mereka lebih kecil dan ditakdirkan untuk bergabung bersama menjadi spiral lama dan elips yang mendominasi semesta yang kita huni saat ini. Simulasi yang paling sesuai dengan kenyataan tentunya mengandung materi gelap, energi gelap, dan fluktuasi kecil, benih yang akan tumbuh, dari waktu ke waktu, menjadi bintang, galaksi, kemudian akhirnya kelompok galaksi.

Hal yang paling luar biasa, ketika kita melihat simulasi yang paling cocok dengan data yang diamati, kita dapat mengekstraksi, berdasarkan pemahaman yang paling canggih, yang rumpun strukturnya harus sama dengan galaksi di dalam semesta kita.

Sampai hari ini, dua triliun galaksi ada di dalam Alam Semesta yang dapat diamati. Namun, angka itu sangat berbeda dari perkiraan batas bawah yang didapatkan dari gambar Hubble eXtreme Deep Field. Dua triliun versus 176 miliar berarti bahwa lebih dari 90 persen galaksi di alam semesta kita berada di luar kemampuan deteksi bahkan observatorium terbesar umat manusia.

Langkah selanjutnya dalam teka-teki kosmik yang hebat adalah menemukan dan mengkarakterisasi sebanyak mungkin dari mereka, dan memahami bagaimana Semesta tumbuh. Dipimpin oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb dan generasi berikutnya dari observatorium berbasis darat, termasuk LSST, GMT, dan ELT, mereka siap untuk mengungkapkan Semesta yang sampai sekarang tak terlihat dan belum pernah terjadi sebelumnya. ang/R-1