Senin, 14 September 2020, Program Studi Astronomi Institut Teknologi Bandung (ITB) telah mengadakan kuliah umum daring berjudul Our Current Understanding of the Physical Universe. Kuliah umum ini mengundang astronom Joel R. Primack dari University of California Santa Cruz, USA, sebagai pembicara. Kegiatan ini juga sekaligus mengawali serentetan acara summer school Galaksi dan Kosmologi yang dilaksanakan pada tanggal 14-25 September 2020.

Kegiatan dibuka dengan sambutan singkat oleh Bapak Wahyu Srigutomo selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) ITB. Beliau berharap dengan adanya kegiatan summer school ini dapat meningkatkan kolaborasi antar bidang keilmuan, seperti astronomi, fisika partikel, teknologi deteksi, dan banyak bidang lainnya untuk lebih memahami bagaimana galaksi dan alam semesta skala besar terbentuk, dengan tujuan akhirnya adalah demi memahami posisi serta peran manusia di alam semesta ini.

Kuliah umum oleh Joel R. Primack sendiri berlangsung selama dua jam, dengan dipandu oleh Ibu Premana W. Premadi dari Kelompok Keahlian galaksi dan kosmologi. Primack mengawali kuliahnya dengan membagi bahasan menjadi tiga topik, yaitu kosmos atau alam semesta, galaksi, serta keplanetan. Ketiga topik tersebut dipilihnya sebagai pengantar bagi pemirsa untuk memahami alam semesta ini.

Di topik pertama, Primack menjelaskan tentang distribusi materi yang ada di alam semesta. Mayoritas alam semesta kita ini disusun oleh energi gelap, setidaknya sekitar 70%. Kemudian distribusi terbesar kedua di alam semesta, yakni sebesar 25%, adalah materi gelap, dan sisanya 5% diisi oleh materi baryonik. Faktanya adalah, yang sering kita lihat sebagai gambar astronomi yang menakjubkan di berbagai media, hanya merepresentasikan 0.5% isi dari alam semesta, dan sisa 4.5% dari materi baryonik adalah sesuatu yang tak terdeteksi oleh mata kita, seperti proton, elektron, dan sejenisnya.

Kedua faktor ‘gelap’ yang mendominasi alam semesta, yakni materi gelap dan energi gelap, kini dikenal sebagai Double Dark Theory. Yang mengejutkan adalah, teori ini ternyata cocok dengan data yang diperoleh dari berbagai misi pengamatan astronomi. Renee Hlozek, astronom dari University of Toronto, Kanada, bersama koleganya pada tahun 2012 menunjukkan bahwa distribusi materi di alam semesta cocok dengan double dark theory. Selain itu, data CMB (radiasi tertua yang dapat dideteksi di alam semesta) dari satelit Planck milik European Space Agency (ESA) juga menunjukkan kecocokan dengan teori tersebut.

Akan tetapi, teori ini memiliki masalah yang serius, yang dikenal dengan Hubble Parameter Tension. Masalah ini menjelaskan bahwa pengukuran konstanta Hubble dengan menggunakan satelit Planck ternyata cukup jauh berbeda dengan data pengamatan objek seperti Supernova tipe Ia, bintang Chepeid, dan banyak objek lainnya. Masalah tersebut masih dibahas sampai saat ini. Terbaru, Primack menunjukkan hasil penelitian bersama koleganya yang menawarkan solusi pengaruh dari keberadaan energi gelap di alam semesta usia muda, yang ternyata mengubah hasil penelitian dari satelit Planck menjadi lebih dekat dengan hasil penelitian lainnya. Akan tetapi, penelitian lebih lanjut tentu masih diperlukan untuk mengatasi masalah ini. Primack juga menunjukkan berbagai simulasi yang membuat pemirsa lebih mudah memahami apa yang ia paparkan.

Pada bahasan kedua, yakni tentang galaksi, Primack memulai pemaparannya dengan menyebut dua penemuan yang menjadi kunci. Yang pertama adalah hubungan antara massa bintang di galaksi dengan massa dark halo. Primack mengungkapkan, hanya sedikit sekali dari massa gas yang ada di galaksi yang membentuk bintang. Jumlahnya kira-kira hanya 10% dari total massa gas yang ada. Sisanya menjadi pembentuk massa dark halo.

Yang kedua adalah, bahwa ternyata laju pembentukan bintang di suatu galaksi sebanding dengan massa bintang yang ada di galaksi tersebut. Salah satu solusi yang ditawarkan adalah dengan menganggap laju pembentukan bintang sebanding dengan akresi dari massa halo galaksinya. Dari situ, didapatkan sebuah prediksi yang cocok dengan data yang membuktikan penemuan kedua ini.

Kemudian Primack menjelaskan tentang salah satu Langkah yang sukses dilakukan untuk kemajuan penelitian ini, yakni pemasangan kamera WFC3 pada teleskop Hubble di luar angkasa oleh astronot Andrew Feustel pada tahun 2009. Pemasangan kamera dengan kemampuan menangkap gelombang inframerah ini membuat kita dapat mempelajari lebih lanjut tentang morfologi dari berbagai galaksi, yang kemudian memberi pandangan baru pada penelitian evolusi galaksi.

Pada awalnya, banyak astronom yang menganggap galaksi mulanya terbentuk sebagai piringan. Namun, citra yang diambil oleh teleskop Hubble justru menunjukkan bahwa pembentukan galaksi banyak yang bermula dari bentuk prolate (lonjong secara vertikal). Ia menunjukkan penelitian yang ia lakukan bersama koleganya, yang menyebut bahwa galaksi akan berbentuk prolate dalam keadaan massa yang rendah dan redshift tinggi. Sebaliknya, galaksi akan berbentuk oblate (lonjong secara horizontal) dalam keadaan massa yang besar dan redshift rendah. Hal ini menunjukkan bahwa galaksi berevolusi dari bentuk prolate ke bentuk oblate. Primack juga banyak menunjukkan simulasi untuk memudahkan pemirsa memahami lebih dalam.

Sayangnya, untuk topik terakhir, yakni keplanetan, Primack tidak terlalu banyak menyinggungnya. Ia menjelaskan seklias tentang pencarian zona layak huni di luar angkasa, yang tidak terlalu jauh dari pusat galaksi untuk menemukan planet batuan dan tidak terlalu dekat dengan pusat galaksi untuk menghindari ledakan supernova yang cukup sering terjadi. Astronom sendiri telah menemukan sekitar 4000 sistem keplanetan, akan tetapi saying sekali masih belum ada yang mirip dengan tata surya kita. Banyak faktor yang membuat planet menjadi tidak layak huni, seperti terlalu banyak unsur Uranium yang akan menghasilkan proses vulkanisme yang berlebihan atau tidak optimalnya unsur radioaktif sebagai pembentuk medan magnet. Hal ini membuat kita menyadari bahwa bumi ini adalah planet yang cukup langka untuk dicari kembarannya.

Primack menutup kegiatan ini dengan menyampaikan pentingnya penelitian tentang materi gelap. Bahwa tanpa materi gelap, atau hanya dengan materi biasa saja, alam semesta kita akan runtuh, karena materi gelap-lah yang mengawali pembentukan galaksi di alam semesta. Karena itu, materi gelap adalah teman kita, dan mempelajarinya akan membantu kita lebih memahami tentang alam semesta ini. Selain itu, Primack juga menyampaikan pesan, bahwa sains adalah hal yang lebih aneh dari sebuah fiksi. Sebelum muncul penemuan bahwa mayoritas materi di alam semesta ini tidak terlihat, tidak ada satupun yang bisa membayangkannya. Sejak penemuan itu terjadi, kini kita menantikan, penemuan apa lagi yang akan terkuak oleh sains? [Achmad Zulfikar]