Kemungkinan Bukti dari Multiverse

Pandangan ke Cold Spot yang misterius dan sangat diperdebatkan

Alam semesta dimulai dengan ledakan yang dahsyat dan mencolok, tubuhnya padat dan oranye berkabut ketika plasma menggelegak dengan panas yang luar biasa. Di laut yang cerah ini yang merupakan awal dari segalanya, proton dan elektron bersentuhan untuk menciptakan cahaya menyilaukan yang sangat berbeda dari langit gelap yang kita lihat hari ini. Tidak sampai 380.000 tahun kemudian atom-atom pertama mulai terbentuk di suhu yang lebih dingin, memungkinkan kelahiran hidrogen dan helium yang pada akhirnya akan memberi jalan kepada bintang-bintang, titik-titik indah cahaya di alam semesta di mana karbon, oksigen, dan besi dibuat. Yaitu, melihat kembali pada awal yang memanggang dan memelototi semuanya, segalanya sangat berbeda dari ruang pendingin dan penjinak tempat kita hidup hari ini. Tetapi energi dari masa kacau ini hanya beberapa ratus ribu tahun setelah Ledakan Besar yang dapat mengarahkan kita ke sesuatu yang bahkan lebih luar biasa.

Dipetakan, energinya disebut CMB atau Cosmic Microwave Background. Radiasi ini cukup seragam, biasanya bervariasi tidak lebih dari 20 microkelvin pada setiap titik di peta. Sementara itu adalah Kelvin yang panas 3.000 derajat ketika atom pertama kali terbentuk, ekspansi lebih dari 13 miliar tahun kemudian telah membuatnya mendekati 2,725 derajat di atas nol mutlak (-454 derajat Fahrenheit atau -270 Celsius) di seluruh kosmos. Ekspansi juga mengarah pada panjang gelombang cahaya yang bergeser dari inframerah ke microwave, membuat ruang luar terlihat transparan dan benar-benar hitam bagi mata manusia. Tapi ada area CMB, yang disebut Cold Spot, yang jauh lebih menyimpang dari 20 microkelvin yang biasa. Faktanya, 150 mikrokelvin lebih dingin dari rata-rata dan membentang sepanjang 1 miliar tahun cahaya. Cold Spot diamati baik oleh WMAP (NASA's Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) maupun oleh satelit Planck, yang berarti bahwa itu bukan produk dari kesalahan instrumental belaka.

Cold Spot terlihat di sini dipetakan oleh Szapudi menggunakan PanSTARRS dan kemudian dipetakan oleh satelit Planck. Gambar oleh Kolaborasi ESA Planck.

Hingga awal 2017, salah satu teori terkemuka tentang penyebab Cold Spot berkaitan dengan supervoid. Ruang kosong di ruang tidak sepenuhnya kosong; mereka dapat meng-host beberapa galaksi sendiri tetapi mereka jauh lebih padat daripada daerah sekitarnya. Di sekitar rongga-rongga itu, galaksi-galaksi akan berkumpul bersama di tembok-tembok besar yang dikenal sebagai superclusters - objek terbesar di alam semesta. Materi kemudian ditarik ke struktur ini dan menjauh dari kantong kosong yang kita kenal sebagai rongga kosmik. Bintik Dingin bisa terbentuk ketika radiasi CMB melintasi salah satu supervoid dan sifat-sifatnya kemudian dipengaruhi oleh efek ISW. Ini akan memberi kesan bahwa ada titik dingin ketika benar-benar tidak ada. Efek ISW (Integrated Sachs-Wolfe) berkaitan dengan foton yang melewati wilayah ruang yang kaya materi atau kurang materi. Saat foton mendekati area yang kaya akan materi, ia akan menerima lebih banyak energi dari gravitasi materi. Karena ekspansi akan melemahkan tarikan gravitasi dari daerah padat materi pada saat foton pergi, foton kemudian akan memperoleh energi dan kita akan melihat ini di CMB sebagai kenaikan suhu. Sebaliknya, ketika foton memasuki kekosongan, mereka kehilangan energi karena daerah kaya materi menariknya kembali. Sementara mereka harus mendapatkan kembali energi ketika mereka pergi, ekspansi membuat kekosongan lebih besar karena foton membuat jalan mereka sehingga mereka akhirnya ditinggalkan dengan energi yang lebih sedikit dan meninggalkan area CMB tampak jauh lebih dingin.

Jadi teori supervoid didasarkan pada foton CMB yang kehilangan energi ketika melewati kekosongan, menyebabkan area peta ini tampak dingin.

Itu adalah teori yang pertama kali diusulkan pada tahun 2006 dan salah satu yang tampaknya mendapatkan bukti karena pada tahun 2015 sebuah studi dari Universitas Hawaii mengklaim telah menemukan 1,8 miliar tahun cahaya batal ke arah Bintik Dingin. Namun, tim lain sejak itu kesulitan mereplikasi hasil tersebut. Dalam sebuah studi tahun 2017, teori supervoid itu dibantah oleh kelompok riset dari Universitas Durham yang melakukan survei pergeseran merah dan mampu memetakan 7.000 galaksi ke arah Titik Bintik Dingin. Survei menemukan 3 void besar - dan kemungkinan keempat - tetapi bahkan void ini hanya akan mengurangi suhu sebesar 32 microkelvin dan bukan 150 microkelvin yang diamati di Cold Spot. Studi dari Durham University (dipimpin oleh Ruari Mackenzi dan Tom Shanks) mengumpulkan data spektroskopi, dianggap lebih akurat daripada data fotometrik yang dikumpulkan oleh tim dari University of Hawaii.

Sebelum beralih dari analog ke digital, sebagian statis yang terlihat di TV adalah radiasi CMB. Beberapa stasiun di antara radio FM juga dapat mengambil radiasi ini dalam bentuk white noise. Gambar oleh DBB.

Jika bukan supervoid yang menyebabkan anomali ini di CMB, apa itu?
Ini bisa menjadi peluang murni. Menurut simulasi, titik seperti yang diamati dapat terjadi pada 1 di setiap 50 alam semesta, yang berarti bahwa kita mungkin saja ada di alam semesta yang agak istimewa. Makalah karya Mackenzi dan Shanks menempatkan peluang wilayah dingin sebesar 1-2% sesuai dengan model kosmologi standar kami.

Tetapi ada teori yang lebih menarik yang belum dikesampingkan: teori multiverse. Gagasan khusus dari multiverse ini bermula dari inflasi, sesaat setelah Big Bang ketika alam semesta meningkat dengan cepat dan luar biasa dalam ukurannya, sebuah proses yang digunakan para ilmuwan untuk menjelaskan ukuran dan bentuk alam semesta yang menakjubkan yang kita lihat saat ini.

Banyak versi inflasi mengatakan bahwa itu abadi. Setelah dimulai, itu berlanjut selamanya kecuali di saku kecil. Alam semesta kita akan menjadi contoh salah satu kantong kecil - atau gelembung - di mana inflasi telah berhenti. Alam semesta normal ini berasal dari inflasi begitu mereka memiliki energi vakum yang stabil. Pada titik ini akan mulai berkembang pada tingkat normal. Jika awal gelembung alam semesta kita menabrak gelembung lain, itu bisa meninggalkan bekas pada CMB, atau apa yang kita anggap sebagai Bintik Dingin. Dua alam semesta ini akan bergabung begitu mereka bertabrakan dan mereka akan bertukar energi. Bergantung pada seberapa jauh jaraknya dari kami, merger dapat terlihat seperti titik dingin atau panas di peta CMB.

Menurut Profesor Tom Shanks, "Suara paling gila dari model eksotis penjelasan Cold Spot, multiverse, sebenarnya yang paling standar dalam hal model alam semesta kita saat ini."

Fluktuasi kuantum acak bisa menyebabkan variasi kecil suhu yang terlihat pada CMB. Ini kemudian akan meledak dalam ukuran selama inflasi.

Salah satu kritik terhadap teori multiverse adalah bahwa alam semesta kemungkinan jauh lebih besar daripada yang kita sadari. Ini menempatkan kemungkinan alam semesta lain bertabrakan dengan kita di bagian langit yang bisa diamati sebagai sangat kecil. Lalu ada kemungkinan kesalahan manusia. Karena algoritma statistik yang diperlukan untuk mengukur variasi dalam CMB, anomali bisa disebabkan oleh data yang bising. Pengamatan lebih lanjut dan analisis data, yaitu dari satelit Planck, akan mendukung atau menyangkal teori-teori tentang Bintik Dingin di masa depan.

Untuk saat ini kami ada tanpa jawaban, mengintip radiasi di sekitar kami dan bertanya-tanya apa yang mungkin membentuk tempat yang sejuk dan mengintai itu. Apakah disebabkan oleh multiverse atau tidak, ia memancarkan misteri dan tantangan bagi model kosmologis kita saat ini. Sementara itu memberi kita lebih banyak pertanyaan daripada jawaban, itu juga memungkinkan imajinasi kita untuk berlari bebas, menghadirkan kemungkinan liar bahwa ya, mungkin kita tidak sendirian.