Astronomi

Bagaimana saya mendefinisikan massa dalam ruang?

Bagaimana saya mendefinisikan massa dalam ruang?

Saya selalu mendengar bahwa massa adalah ukuran kelembaman selama masa sekolah saya. Apakah ini berlaku untuk benda-benda yang berada di luar angkasa? Misalkan ada pesawat ruang angkasa di ruang angkasa; bagaimana saya mendefinisikan massa? Saya membaca beberapa artikel dan berkonsultasi dengan guru saya; mereka mengatakan massa mirip dengan kekekalan momentum tetapi saya tidak tahu caranya. Dan kemudian dia mengatakan massa tidak tergantung pada kerangka, itu konstan, sedangkan saya melihat momentum itu sendiri adalah kuantitas yang bergantung pada kerangka dan kecepatan bergantung pada kerangka. Saya bingung bagaimana saya sebenarnya mendefinisikan massa di ruang angkasa, apa definisi yang benar untuk massa?

Saya anak SMA, saya akan berterima kasih jika ada yang menjawab pertanyaan saya.


Mengutip dari wikipedia

Ada beberapa fenomena berbeda yang dapat digunakan untuk mengukur massa. Meskipun beberapa ahli teori telah berspekulasi bahwa beberapa fenomena ini bisa independen satu sama lain, [2] eksperimen saat ini tidak menemukan perbedaan dalam hasil terlepas dari cara pengukurannya:

  • Massa inersia mengukur resistensi benda untuk dipercepat oleh gaya (diwakili oleh hubungan F = ma).
  • Massa gravitasi aktif mengukur gaya gravitasi yang diberikan oleh suatu benda.
  • Massa gravitasi pasif mengukur gaya gravitasi yang diberikan pada suatu benda dalam medan gravitasi yang diketahui.

Massa suatu benda menentukan percepatannya dengan adanya gaya yang diberikan. Inersia dan massa inersia menggambarkan sifat yang sama dari tubuh fisik pada tingkat kualitatif dan kuantitatif masing-masing, dengan kata lain, massa secara kuantitatif menggambarkan inersia. Menurut hukum gerak kedua Newton, jika benda bermassa tetap m dikenai gaya tunggal F, percepatannya a diberikan oleh F/m. Massa tubuh juga menentukan sejauh mana ia menghasilkan atau dipengaruhi oleh medan gravitasi. Jika benda bermassa pertama $m_A$ ditempatkan pada jarak $r$ (pusat massa ke pusat massa) dari benda massa kedua $m_B$, setiap benda dikenai gaya tarik menarik $$F_g = Gm_Am_B/r^2$$ dimana $G = 6,67kali 10^{−11} N kg^{−2} m^2$ adalah "konstanta gravitasi universal". Ini kadang-kadang disebut sebagai massa gravitasi. [Catatan 1] Eksperimen berulang sejak abad ke-17 telah menunjukkan bahwa massa inersia dan gravitasi adalah identik; sejak 1915, pengamatan ini telah disyaratkan secara apriori dalam prinsip ekuivalensi relativitas umum.

Di luar angkasa, fenomena ketiga (massa gravitasi pasif) tidak terlalu berguna, karena kita mungkin tidak memiliki medan gravitasi yang diketahui, atau kedua objek yang diukur, dan instrumen yang melakukan pengukuran dapat dipercepat di bawah pengaruh medan yang sama. (inilah yang terjadi di orbit).

Yang lain baik-baik saja. Untuk tujuan pengukuran, akan sangat membantu untuk menghindari keharusan mengukur gaya dengan tepat, dan di sinilah kekekalan momentum berperan. Misalkan Anda memiliki benda yang massanya tidak diketahui $m$ dan sebuah benda yang massanya diketahui, yang untuk memudahkan perhitungan kita asumsikan 1kg. Awalnya mereka diam relatif satu sama lain. Sekarang kita biarkan beberapa interaksi terjadi di antara mereka (tidak peduli apa, selama tidak ada massa lain yang terlibat) sebagai akibatnya mereka bergerak terpisah. Kami mengukur kecepatan gerakan (dalam bingkai di mana keduanya awalnya diam), katakanlah $u$ untuk massa yang tidak diketahui dan $v$ untuk massa 1kg (ini harus dalam arah yang berlawanan). Jadi kekekalan momentum memberi tahu kita bahwa $mu - 1.v = 0$ atau $m = v/u$.


Massa matahari

Mayat mereka kemudian ditemukan dibakar dan dikubur di kuburan massal di luar kota.

Di luar bendera Amerika besar yang tergantung di jalan, massa polisi sepanjang satu mil berakhir.

“Amerika Serikat telah berperang dan menyatakan harus menghancurkan senjata aktif program pemusnah massal,” lapor Times.

Google sendiri telah mengambil jeda dan menunda rencana produksi massal.

Seorang rekan mendengar dua anggota parlemen konservatif Mass. berbicara tentang apa yang bisa dilakukan "gay".

Balok-balok yang hangus dan dinding yang menghitam tampak mencolok dan kurus dalam cahaya puing-puing yang membara.

Tapi sampai sekarang, sebelum ide-ide baru ini mulai menyebar di komunitas kita, massa pria dan wanita pasti sudah menetap.

Orang-orang Turki tidak lagi bergerombol, tetapi memanjang dalam beberapa baris, kurang dari satu langkah di antara setiap orang.

Jadi di antara massa besar komoditas yang terakumulasi, keinginan paling sederhana tidak akan terpuaskan.

Tidak ada alasan untuk menganggap bahwa itu adalah satu-satunya Tata Surya: mungkin ada jutaan tata surya.


Dalam kasus yang paling umum, massa ditentukan dengan menimbang benda dan menggunakan gaya gravitasi untuk menghitung nilainya secara otomatis. Dengan kata lain, dalam kebanyakan situasi dunia nyata, massa sama dengan berat. Dalam contoh bulu dan batu bata, perbedaan massa dapat digambarkan dengan berat relatif kedua sarung bantal. Jelas, dibutuhkan lebih banyak pekerjaan untuk memindahkan sekantong batu bata daripada memindahkan sekantong bulu.

Tetapi berat dan massa sebenarnya bukanlah hal yang sama.

Karena hubungan antara berat dan massa, konsep-konsep ini sering membingungkan. Faktanya, Anda dapat mengubah persis antara berat dan massa di permukaan bumi. Tapi itu karena kita hidup di planet Bumi, dan selama kita berada di planet ini, gravitasi selalu sama.

Jika Anda meninggalkan Bumi dan pergi ke orbit, berat Anda hampir tidak ada. Namun massa Anda, yang ditentukan oleh kerapatan dan jenis atom dalam tubuh Anda, akan tetap sama.

Jika Anda mendarat di bulan dengan timbangan Anda dan menimbang diri Anda di sana, Anda akan menimbang lebih dari yang Anda timbang di luar angkasa tetapi kurang dari Anda menimbang di Bumi. Jika Anda melanjutkan perjalanan ke permukaan Yupiter, berat Anda akan jauh lebih berat. Jika Anda menimbang 100 pon di Bumi, Anda akan menimbang 16 pon di bulan, 37,7 pon di Mars, dan 236,4 pon di Jupiter. Namun, sepanjang perjalanan Anda, massa Anda pada dasarnya akan tetap sama.


Bagaimana saya mendefinisikan massa dalam ruang - Astronomi

Selain dimensi suatu benda - panjang, lebar, tinggi, jari-jari dan sebagainya - pengukuran berapa banyak barang yang dibuat suatu benda dan berapa banyak ruang yang diisi barang juga diukur.

Barang bisa apa saja: gas hidrogen, besi padat, molekul air. Suatu benda yang mengandung sejumlah barang dikatakan memiliki massa, dan massa diukur dengan gram, kilogram, dan sebagainya. Jangan bingung antara berat dengan massa. Umumnya, berat diukur dengan pound, ons, dan sebagainya.

Massa = ukuran banyaknya materi dalam suatu benda
Berat = ukuran suatu benda beserta pengaruh gravitasinya.

Bagan di bawah ini menunjukkan perbedaan antara massa dan berat dibandingkan dengan lokasi. Katakanlah saya berat 70 kg (saya ingin):

Bumi 70 kg 154 pound
Bulan 70 kg 26 pon
Jupiter 70 kg 391 pound
Kurcaci Putih 70 kg 25.000 pound

Jumlah "barang" dalam tubuh saya tetap sama, jadi 70 kg tetapi gravitasi mempengaruhi berat badan saya. White Dwarf adalah sisa bintang yang sangat besar, jadi berat badanku akan sangat tinggi.

Di Bumi, ada 2,2 pon per kilogram. Untuk pound ke kilogram, bagi dengan 2.2.

Kepadatan dan massa memberikan dimensi fisik dari objek tertentu, tetapi sangat berbeda dalam penerapannya. Sementara massa mengukur jumlah total barang, kepadatan adalah seberapa banyak partikel individu dari barang berada dalam ruang kecil di dalam objek. Biasanya pengukuran densitas didasarkan pada sentimeter kubik (cm 3 ).

Massa jenis menyatakan massa (atau jumlah partikel) per satuan volume suatu zat, bahan, atau benda.

Bagan di bawah ini menunjukkan dua jenis massa jenis: massa dan partikel. Massa jenis adalah massa suatu benda per cm3 dan rapat massa partikel adalah banyaknya partikel yang terdapat dalam ruang yang sama.

Masalah Massa jenis (g/cm 3 ) Kepadatan Partikel (bagian per cm 3 )
air 1 3,7 x 10 22
Memimpin 11.3 3.3x10 22
Emas 19.3 5,9x10 22
Ruang Antarbintang 2x10 -24 1

Tiga keadaan materi (padat, cair dan gas) juga mempengaruhi kepadatan.

Jika massa jenis dan ruang yang terisi diketahui, massa dapat ditentukan dengan rumus:


Teori lubang cacing

Lubang cacing pertama kali diteorikan pada tahun 1916, meskipun bukan itu sebutannya pada saat itu. Saat meninjau solusi fisikawan lain untuk persamaan dalam teori relativitas umum Albert Einstein, fisikawan Austria Ludwig Flamm menyadari solusi lain adalah mungkin. Dia menggambarkan sebuah "lubang putih," pembalikan waktu teoritis dari lubang hitam. Pintu masuk ke lubang hitam dan putih dapat dihubungkan oleh saluran ruang-waktu.

Pada tahun 1935, Einstein dan fisikawan Nathan Rosen menggunakan teori relativitas umum untuk menguraikan gagasan tersebut, mengusulkan keberadaan "jembatan" melalui ruang-waktu. Jembatan ini menghubungkan dua titik berbeda dalam ruang-waktu, secara teoritis menciptakan jalan pintas yang dapat mengurangi waktu dan jarak tempuh. Jalan pintas kemudian disebut jembatan Einstein-Rosen, atau lubang cacing.

"Semuanya sangat hipotetis pada saat ini," kata Stephen Hsu, seorang profesor fisika teoretis di University of Oregon, kepada situs saudara kami, LiveScience. "Tidak ada yang mengira kita akan menemukan lubang cacing dalam waktu dekat."

Lubang cacing berisi dua mulut, dengan tenggorokan yang menghubungkan keduanya. Mulut kemungkinan besar akan berbentuk bulat. Tenggorokannya mungkin lurus, tetapi bisa juga berputar, mengambil jalur yang lebih panjang daripada yang mungkin diperlukan oleh rute yang lebih konvensional.

Teori relativitas umum Einstein secara matematis memprediksi keberadaan lubang cacing, tetapi tidak ada yang ditemukan hingga saat ini. Lubang cacing massa negatif mungkin terlihat dari cara gravitasinya memengaruhi cahaya yang lewat.

Solusi relativitas umum tertentu memungkinkan keberadaan lubang cacing di mana mulut masing-masing lubang hitam. Namun, lubang hitam yang terbentuk secara alami, yang terbentuk dari runtuhnya bintang yang sekarat, tidak dengan sendirinya menciptakan lubang cacing.


Isi

Alam semesta fisik didefinisikan sebagai semua ruang dan waktu [a] (secara kolektif disebut sebagai ruang-waktu) dan isinya. [10] Isi tersebut terdiri dari semua energi dalam berbagai bentuknya, termasuk radiasi elektromagnetik dan materi, dan karena itu planet, bulan, bintang, galaksi, dan isi ruang intergalaksi. [22] [23] [24] Alam semesta juga mencakup hukum fisika yang mempengaruhi energi dan materi, seperti hukum kekekalan, mekanika klasik, dan relativitas. [25]

Alam semesta sering diartikan sebagai "totalitas keberadaan", atau segala sesuatu yang ada, segala sesuatu yang telah ada, dan segala sesuatu yang akan ada. [25] Faktanya, beberapa filsuf dan ilmuwan mendukung dimasukkannya ide dan konsep abstrak—seperti matematika dan logika—dalam definisi alam semesta. [27] [28] [29] Kata alam semesta juga dapat merujuk pada konsep-konsep seperti kosmos, Dunia, dan alam. [30] [31]

kata alam semesta berasal dari kata Perancis Kuno universitas, yang pada gilirannya berasal dari kata Latin universal. [32] Kata Latin digunakan oleh Cicero dan kemudian penulis Latin dalam banyak pengertian yang sama seperti kata bahasa Inggris modern yang digunakan. [33]

Sinonim

Sebuah istilah untuk "alam semesta" di antara para filsuf Yunani kuno dari Pythagoras dan seterusnya adalah , t pan ("semua"), didefinisikan sebagai semua materi dan semua ruang, dan , t hólon ("segala sesuatu"), yang tidak harus mencakup kekosongan. [34] [35] Sinonim lainnya adalah , ho kosmos (berarti dunia, kosmos). [36] Sinonim juga ditemukan dalam penulis Latin (totum, mundus, alami) [37] dan bertahan dalam bahasa modern, misalnya, kata-kata Jerman Semua, Weltall, dan alami untuk alam semesta. Sinonim yang sama ditemukan dalam bahasa Inggris, seperti segala sesuatu (seperti dalam teori segalanya), kosmos (seperti dalam kosmologi), dunia (seperti dalam interpretasi banyak dunia), dan alam (seperti dalam hukum alam atau filsafat alam). ). [38]

Model yang berlaku untuk evolusi alam semesta adalah teori Big Bang. [39] [40] Model Big Bang menyatakan bahwa keadaan awal alam semesta adalah yang sangat panas dan padat, dan alam semesta kemudian mengembang dan mendingin. Model ini didasarkan pada relativitas umum dan pada penyederhanaan asumsi seperti homogenitas dan isotropi ruang. Versi model dengan konstanta kosmologis (Lambda) dan materi gelap dingin, yang dikenal sebagai model Lambda-CDM, adalah model paling sederhana yang memberikan penjelasan yang cukup baik tentang berbagai pengamatan tentang alam semesta. Model Big Bang menjelaskan pengamatan seperti korelasi jarak dan pergeseran merah galaksi, rasio jumlah atom hidrogen terhadap helium, dan latar belakang radiasi gelombang mikro.

Keadaan panas dan padat awal disebut zaman Planck, periode singkat yang membentang dari waktu nol hingga satu unit waktu Planck sekitar 10 −43 detik. Selama zaman Planck, semua jenis materi dan semua jenis energi terkonsentrasi menjadi keadaan padat, dan gravitasi—saat ini yang terlemah sejauh ini dari empat gaya yang diketahui—diyakini sekuat gaya fundamental lainnya, dan semua kekuatan mungkin telah bersatu. Sejak zaman Planck, ruang angkasa telah berkembang hingga skalanya saat ini, dengan periode inflasi kosmik yang sangat singkat namun intens yang diyakini telah terjadi dalam 10 seconds32 detik pertama. [41] Ini adalah semacam perluasan yang berbeda dari yang bisa kita lihat di sekitar kita sekarang. Objek dalam ruang tidak bergerak secara fisik, melainkan metrik yang mendefinisikan ruang itu sendiri berubah. Meskipun objek dalam ruang-waktu tidak dapat bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya, batasan ini tidak berlaku untuk metrik yang mengatur ruang-waktu itu sendiri. Periode awal inflasi ini diyakini menjelaskan mengapa ruang angkasa tampak sangat datar, dan jauh lebih besar daripada yang bisa dilalui cahaya sejak awal alam semesta. [ klarifikasi diperlukan ]

Dalam sepersekian detik pertama dari keberadaan alam semesta, empat gaya fundamental telah terpisah. Ketika alam semesta terus mendingin dari keadaan panasnya yang tak terbayangkan, berbagai jenis partikel subatom dapat terbentuk dalam waktu singkat yang dikenal sebagai zaman quark, zaman hadron, dan zaman lepton. Bersama-sama, zaman ini mencakup waktu kurang dari 10 detik setelah Big Bang. Partikel elementer ini berasosiasi secara stabil menjadi kombinasi yang semakin besar, termasuk proton dan neutron yang stabil, yang kemudian membentuk inti atom yang lebih kompleks melalui fusi nuklir. Proses ini, yang dikenal sebagai nukleosintesis Big Bang, hanya berlangsung sekitar 17 menit dan berakhir sekitar 20 menit setelah Big Bang, jadi hanya reaksi tercepat dan paling sederhana yang terjadi. Sekitar 25% dari proton dan semua neutron di alam semesta, berdasarkan massa, diubah menjadi helium, dengan sejumlah kecil deuterium (suatu bentuk hidrogen) dan sedikit litium. Unsur lain hanya terbentuk dalam jumlah yang sangat kecil. 75% proton lainnya tetap tidak terpengaruh, sebagai inti hidrogen.

Setelah nukleosintesis berakhir, alam semesta memasuki periode yang dikenal sebagai zaman foton. Selama periode ini, alam semesta masih terlalu panas untuk materi untuk membentuk atom netral, sehingga mengandung plasma panas, padat, berkabut dari elektron bermuatan negatif, neutrino netral, dan inti positif. Setelah sekitar 377.000 tahun, alam semesta telah cukup dingin sehingga elektron dan inti dapat membentuk atom stabil pertama. Ini dikenal sebagai rekombinasi karena alasan historis, bahkan elektron dan inti bergabung untuk pertama kalinya. Tidak seperti plasma, atom netral transparan terhadap banyak panjang gelombang cahaya, jadi untuk pertama kalinya alam semesta juga menjadi transparan. Foton yang dilepaskan ("dipisahkan") ketika atom-atom ini terbentuk masih dapat dilihat hari ini, mereka membentuk latar belakang gelombang mikro kosmik (cosmic microwave background (CMB).

Saat alam semesta mengembang, kerapatan energi radiasi elektromagnetik berkurang lebih cepat daripada materi karena energi foton berkurang dengan panjang gelombangnya. Pada sekitar 47.000 tahun, kepadatan energi materi menjadi lebih besar daripada foton dan neutrino, dan mulai mendominasi perilaku skala besar alam semesta. Ini menandai berakhirnya era yang didominasi radiasi dan dimulainya era yang didominasi materi.

Pada tahap awal alam semesta, fluktuasi kecil dalam kepadatan alam semesta menyebabkan konsentrasi materi gelap secara bertahap terbentuk. Materi biasa, yang tertarik oleh gravitasi ini, membentuk awan gas besar dan akhirnya, bintang dan galaksi, di mana materi gelap paling padat, dan kosong di tempat yang paling tidak padat. Setelah sekitar 100 - 300 juta tahun, [ kutipan diperlukan ] bintang pertama terbentuk, yang dikenal sebagai bintang Populasi III. Ini mungkin sangat besar, bercahaya, non logam dan berumur pendek. Mereka bertanggung jawab atas reionisasi alam semesta secara bertahap antara sekitar 200-500 juta tahun dan 1 miliar tahun, dan juga untuk menyemai alam semesta dengan unsur-unsur yang lebih berat daripada helium, melalui nukleosintesis bintang. [42] Alam semesta juga mengandung energi misterius—mungkin medan skalar—yang disebut energi gelap, yang kerapatannya tidak berubah seiring waktu. Setelah sekitar 9,8 miliar tahun, alam semesta telah cukup mengembang sehingga kerapatan materi kurang dari kerapatan energi gelap, menandai awal era yang didominasi energi gelap saat ini. [43] Di era ini, perluasan alam semesta semakin cepat karena energi gelap.

Dari empat interaksi fundamental, gravitasi adalah yang dominan pada skala panjang astronomi. Efek gravitasi bersifat kumulatif sebaliknya, efek muatan positif dan negatif cenderung membatalkan satu sama lain, membuat elektromagnetisme relatif tidak signifikan pada skala panjang astronomi. Dua interaksi yang tersisa, gaya nuklir lemah dan kuat, menurun sangat cepat dengan jarak, pengaruhnya terbatas terutama pada skala panjang sub-atom.

Alam semesta tampaknya memiliki lebih banyak materi daripada antimateri, sebuah asimetri yang mungkin terkait dengan pelanggaran CP. [44] Ketidakseimbangan antara materi dan antimateri ini sebagian bertanggung jawab atas keberadaan semua materi yang ada saat ini, karena materi dan antimateri, jika sama-sama diproduksi pada Big Bang, akan saling memusnahkan sepenuhnya dan hanya menyisakan foton sebagai hasil interaksi mereka. .[45] [46] Alam semesta juga tampaknya tidak memiliki momentum bersih maupun momentum sudut, yang mengikuti hukum fisika yang diterima jika alam semesta terbatas. Hukum-hukum ini adalah hukum Gauss dan non-divergensi pseudotensor tegangan-energi-momentum. [47]

Diagram ini menunjukkan lokasi Bumi di alam semesta pada skala yang semakin besar. Gambar, diberi label di sepanjang tepi kirinya, bertambah besar ukurannya dari kiri ke kanan, lalu dari atas ke bawah.

Ukuran dan wilayah

Menurut teori relativitas umum, wilayah jauh dari ruang mungkin tidak pernah berinteraksi dengan kita bahkan selama masa hidup alam semesta karena kecepatan cahaya yang terbatas dan perluasan ruang yang berkelanjutan. Misalnya, pesan radio yang dikirim dari Bumi mungkin tidak pernah mencapai beberapa wilayah ruang angkasa, bahkan jika alam semesta ada selamanya: ruang angkasa dapat berkembang lebih cepat daripada yang dapat dilalui cahaya. [48]

Wilayah spasial yang dapat diamati dengan teleskop disebut alam semesta yang dapat diamati, yang bergantung pada lokasi pengamat. Jarak yang tepat—jarak yang akan diukur pada waktu tertentu, termasuk saat ini—antara Bumi dan tepi alam semesta yang dapat diamati adalah 46 miliar tahun cahaya [49] (14 miliar parsec), [50] membuat diameter alam semesta yang dapat diamati sekitar 93 miliar tahun cahaya (28 miliar parsec). [49] Jarak yang ditempuh cahaya dari tepi alam semesta teramati sangat dekat dengan usia alam semesta kali kecepatan cahaya, 13,8 miliar tahun cahaya (4,2 × 10 ^ 9 pc), tetapi ini tidak mewakili jarak pada waktu tertentu karena tepi alam semesta yang dapat diamati dan Bumi telah bergerak lebih jauh. [51] Sebagai perbandingan, diameter galaksi tipikal adalah 30.000 tahun cahaya (9.198 parsec), dan jarak tipikal antara dua galaksi tetangga adalah 3 juta tahun cahaya (919,8 kiloparsec). [52] Sebagai contoh, Bima Sakti kira-kira berdiameter 100.000–180.000 tahun cahaya, [53] [54] dan galaksi saudara terdekat dengan Bima Sakti, Galaksi Andromeda, terletak kira-kira 2,5 juta tahun cahaya jauhnya. . [55]

Karena kita tidak dapat mengamati ruang di luar tepi alam semesta yang dapat diamati, tidak diketahui apakah ukuran alam semesta dalam totalitasnya terbatas atau tidak terbatas. [3] [56] [57] Perkiraan menunjukkan bahwa seluruh alam semesta, jika terbatas, harus lebih dari 250 kali lebih besar dari alam semesta yang dapat diamati. [58] Beberapa perkiraan [59] yang diperdebatkan untuk ukuran total alam semesta, jika terbatas, mencapai setinggi 10 10 10 122 >>> megaparsec, sebagaimana tersirat oleh resolusi yang disarankan dari Proposal Tanpa Batas. [60] [b]

Usia dan ekspansi

Para astronom menghitung usia alam semesta dengan mengasumsikan bahwa model Lambda-CDM secara akurat menggambarkan evolusi Alam Semesta dari keadaan primordial yang sangat seragam, panas, padat ke keadaan sekarang dan mengukur parameter kosmologis yang membentuk model tersebut. [ kutipan diperlukan ] Model ini dipahami dengan baik secara teoritis dan didukung oleh pengamatan astronomi presisi tinggi baru-baru ini seperti WMAP dan Planck. [ kutipan diperlukan ] Umumnya, rangkaian pengamatan yang dipasang mencakup anisotropi latar belakang gelombang mikro kosmik, hubungan kecerahan/pergeseran merah untuk supernova Tipe Ia, dan pengelompokan galaksi skala besar termasuk fitur osilasi akustik baryon. [ kutipan diperlukan ] Pengamatan lain, seperti konstanta Hubble, kelimpahan gugus galaksi, lensa gravitasi lemah dan usia gugus bola, umumnya konsisten dengan ini, memberikan pemeriksaan model, tetapi kurang akurat diukur saat ini. [ kutipan diperlukan ] Dengan asumsi bahwa model Lambda-CDM benar, pengukuran parameter menggunakan berbagai teknik dengan berbagai eksperimen menghasilkan nilai usia alam semesta terbaik pada tahun 2015 sebesar 13,799 ± 0,021 miliar tahun. [2]

Seiring waktu, alam semesta dan isinya telah berevolusi misalnya, populasi relatif quasar dan galaksi telah berubah [61] dan ruang itu sendiri telah berkembang. Karena ekspansi ini, para ilmuwan di Bumi dapat mengamati cahaya dari galaksi yang berjarak 30 miliar tahun cahaya meskipun cahaya itu hanya menempuh perjalanan selama 13 miliar tahun, ruang di antara keduanya telah meluas. Ekspansi ini konsisten dengan pengamatan bahwa cahaya dari galaksi jauh telah bergeser merah, foton yang dipancarkan telah diregangkan ke panjang gelombang yang lebih panjang dan frekuensi yang lebih rendah selama perjalanan mereka. Analisis supernova Tipe Ia menunjukkan bahwa ekspansi spasial semakin cepat. [62] [63]

Semakin banyak materi yang ada di alam semesta, semakin kuat tarikan gravitasi timbal balik dari materi tersebut. Jika alam semesta adalah terlalu padat maka akan kembali runtuh menjadi singularitas gravitasi. Namun, jika alam semesta mengandung juga sedikit materi maka gravitasi diri akan terlalu lemah untuk struktur astronomi, seperti galaksi atau planet, untuk terbentuk. Sejak Big Bang, alam semesta mengembang secara monoton. Mungkin tidak mengejutkan, alam semesta kita memiliki kerapatan massa-energi yang tepat, setara dengan sekitar 5 proton per meter kubik, yang memungkinkannya mengembang selama 13,8 miliar tahun terakhir, memberikan waktu untuk membentuk alam semesta seperti yang diamati hari ini. [64]

Ada gaya dinamis yang bekerja pada partikel di alam semesta yang mempengaruhi laju ekspansi. Sebelum tahun 1998, diperkirakan bahwa laju ekspansi akan menurun seiring berjalannya waktu karena pengaruh interaksi gravitasi di alam semesta dan dengan demikian ada kuantitas tambahan yang dapat diamati di alam semesta yang disebut parameter perlambatan, yang sebagian besar ahli kosmologi harapkan positif. dan terkait dengan kepadatan materi alam semesta. Pada tahun 1998, parameter perlambatan diukur oleh dua kelompok yang berbeda menjadi negatif, sekitar -0,55, yang secara teknis menyiratkan bahwa turunan kedua dari faktor skala kosmik a > telah positif dalam 5 tahun terakhir. 6 miliar tahun. [16] [65] Akselerasi ini tidak, bagaimanapun, menyiratkan bahwa parameter Hubble saat ini meningkat lihat parameter deselerasi untuk detailnya.

Ruang waktu

Ruangwaktu adalah arena di mana semua peristiwa fisik terjadi. Elemen dasar ruangwaktu adalah peristiwa. Dalam ruangwaktu tertentu, suatu peristiwa didefinisikan sebagai posisi unik pada waktu yang unik. Ruangwaktu adalah penyatuan semua peristiwa (dengan cara yang sama seperti garis adalah penyatuan semua titiknya), yang diatur secara formal menjadi bermacam-macam. [66]

Peristiwa, seperti materi dan energi, membengkokkan ruangwaktu. Ruangwaktu melengkung, di sisi lain, memaksa materi dan energi untuk berperilaku dengan cara tertentu. Tidak ada gunanya mempertimbangkan satu tanpa yang lain. [15]

Alam semesta tampak sebagai kontinum ruang-waktu halus yang terdiri dari tiga dimensi spasial dan satu dimensi temporal (waktu) (suatu peristiwa dalam ruang-waktu alam semesta fisik oleh karena itu dapat diidentifikasi dengan seperangkat empat koordinat: (x, kamu, z, untuk) ). Rata-rata, ruang diamati hampir datar (dengan kelengkungan mendekati nol), yang berarti bahwa geometri Euclidean secara empiris benar dengan akurasi tinggi di sebagian besar Semesta. [67] Ruangwaktu juga tampaknya memiliki topologi yang terhubung sederhana, dalam analogi dengan bola, setidaknya pada skala panjang alam semesta yang dapat diamati. Namun, pengamatan saat ini tidak dapat mengecualikan kemungkinan bahwa alam semesta memiliki lebih banyak dimensi (yang didalilkan oleh teori seperti teori string) dan bahwa ruangwaktunya mungkin memiliki topologi global yang terhubung berlipat ganda, dalam analogi dengan topologi silinder atau toroidal dari dua dimensi. spasi. [68] [69] Ruangwaktu alam semesta biasanya ditafsirkan dari perspektif Euclidean, dengan ruang terdiri dari tiga dimensi, dan waktu terdiri dari satu dimensi, "dimensi keempat". [70] Dengan menggabungkan ruang dan waktu menjadi manifold tunggal yang disebut ruang Minkowski, fisikawan telah menyederhanakan sejumlah besar teori fisika, serta dijelaskan dengan cara yang lebih seragam cara kerja alam semesta baik di tingkat supergalaksi dan subatomik.

Peristiwa-peristiwa ruang-waktu tidak secara mutlak didefinisikan secara spasial dan temporal, tetapi lebih diketahui relatif terhadap gerak seorang pengamat. Ruang Minkowski mendekati alam semesta tanpa gravitasi manifold pseudo-Riemannian relativitas umum menggambarkan ruangwaktu dengan materi dan gravitasi.

Bentuk

Relativitas umum menjelaskan bagaimana ruang-waktu dilengkungkan dan dibengkokkan oleh massa dan energi (gravitasi). Topologi atau geometri alam semesta mencakup geometri lokal di alam semesta yang dapat diamati dan geometri global. Ahli kosmologi sering bekerja dengan irisan ruang-waktu tertentu yang disebut koordinat gerak. Bagian ruangwaktu yang dapat diamati adalah kerucut cahaya mundur, yang membatasi cakrawala kosmologis. Cakrawala kosmologis (juga disebut cakrawala partikel atau cakrawala cahaya) adalah jarak maksimum dari mana partikel dapat melakukan perjalanan ke pengamat di zaman alam semesta. Cakrawala ini mewakili batas antara wilayah alam semesta yang dapat diamati dan yang tidak dapat diamati. [71] [72] Keberadaan, sifat, dan signifikansi cakrawala kosmologis bergantung pada model kosmologis tertentu.

Parameter penting yang menentukan evolusi teori alam semesta di masa depan adalah parameter kerapatan, Omega (Ω), yang didefinisikan sebagai kerapatan materi rata-rata alam semesta dibagi dengan nilai kritis kerapatan itu. Ini memilih salah satu dari tiga kemungkinan geometri tergantung pada apakah sama dengan, kurang dari, atau lebih besar dari 1. Ini masing-masing disebut alam semesta datar, terbuka dan tertutup. [73]

Pengamatan, termasuk Cosmic Background Explorer (COBE), Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), dan peta Planck dari CMB, menunjukkan bahwa alam semesta tidak terbatas luasnya dengan usia yang terbatas, seperti yang dijelaskan oleh Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker (FLRW). [74] [68] [75] [76] Model FLRW ini mendukung model inflasi dan model standar kosmologi, yang menggambarkan alam semesta yang datar dan homogen yang saat ini didominasi oleh materi gelap dan energi gelap. [77] [78]

Dukungan kehidupan

Alam semesta mungkin disesuaikan hipotesis fine-tuned universe adalah proposisi bahwa kondisi yang memungkinkan adanya kehidupan yang dapat diamati di alam semesta hanya dapat terjadi ketika konstanta fisika fundamental universal tertentu berada dalam rentang nilai yang sangat sempit, sehingga jika salah satu dari beberapa konstanta fundamental hanya sedikit berbeda, alam semesta tidak mungkin kondusif untuk pembentukan dan perkembangan materi, struktur astronomi, keragaman unsur, atau kehidupan seperti yang dipahami. [79] Proposisi dibahas di antara para filsuf, ilmuwan, teolog, dan pendukung kreasionisme.

Alam semesta hampir seluruhnya terdiri dari energi gelap, materi gelap, dan materi biasa. Kandungan lainnya adalah radiasi elektromagnetik (diperkirakan terdiri dari 0,005% hingga mendekati 0,01% dari total massa-energi alam semesta) dan antimateri. [80] [81] [82]

Proporsi semua jenis materi dan energi telah berubah sepanjang sejarah alam semesta. [83] Jumlah total radiasi elektromagnetik yang dihasilkan di alam semesta telah berkurang 1/2 dalam 2 miliar tahun terakhir. [84] [85] Saat ini, materi biasa, yang meliputi atom, bintang, galaksi, dan kehidupan, hanya mencakup 4,9% dari isi Semesta. [8] Kepadatan keseluruhan saat ini dari jenis materi ini sangat rendah, kira-kira 4,5 × 10 31 gram per sentimeter kubik, sesuai dengan kerapatan orde hanya satu proton untuk setiap empat meter kubik volume. [6] Sifat energi gelap dan materi gelap tidak diketahui. Materi gelap, bentuk materi misterius yang belum diidentifikasi, menyumbang 26,8% dari isi kosmik. Energi gelap, yang merupakan energi ruang kosong dan menyebabkan percepatan perluasan alam semesta, menyumbang 68,3% sisanya dari isinya. [8] [86] [87]

Materi, materi gelap, dan energi gelap didistribusikan secara homogen di seluruh alam semesta pada skala panjang lebih dari 300 juta tahun cahaya atau lebih. [88] Namun, pada skala panjang yang lebih pendek, materi cenderung mengelompok secara hierarkis, banyak atom yang terkondensasi menjadi bintang, sebagian besar bintang menjadi galaksi, sebagian besar galaksi menjadi gugus, supergugus, dan akhirnya, filamen galaksi berskala besar. Alam semesta yang dapat diamati memiliki sebanyak 200 miliar galaksi [89] [90] dan, secara keseluruhan, diperkirakan sebanyak 1 × 10 24 bintang [91] [92] (lebih banyak bintang daripada semua butiran pasir di planet Bumi). [93] Galaksi tipikal berkisar dari katai dengan sedikitnya sepuluh juta [94] (10 7 ) bintang hingga raksasa dengan satu triliun [95] (10 12 ) bintang. Di antara struktur yang lebih besar terdapat rongga, yang biasanya berdiameter 10–150 Mpc (33 juta–490 juta ly). Bima Sakti berada di Grup Lokal galaksi, yang pada gilirannya berada di Supercluster Laniakea. [96] Supercluster ini membentang lebih dari 500 juta tahun cahaya, sedangkan Grup Lokal membentang lebih dari 10 juta tahun cahaya. [97] Alam Semesta juga memiliki wilayah kekosongan relatif yang luas, ukuran kekosongan terbesar yang diketahui berukuran 1,8 miliar ly (550 Mpc). [98]

Alam semesta yang dapat diamati adalah isotropik pada skala yang jauh lebih besar daripada superkluster, yang berarti bahwa sifat statistik alam semesta adalah sama ke segala arah seperti yang diamati dari Bumi. Alam semesta bermandikan radiasi gelombang mikro yang sangat isotropik yang sesuai dengan spektrum keseimbangan termal benda hitam kira-kira 2,72548 kelvin. [7] Hipotesis bahwa alam semesta skala besar adalah homogen dan isotropik dikenal sebagai prinsip kosmologis. [100] Alam semesta yang homogen dan isotropik terlihat sama dari semua sudut pandang [101] dan tidak memiliki pusat. [102]

Energi gelap

Penjelasan mengapa perluasan alam semesta semakin cepat masih sulit dipahami. Hal ini sering dikaitkan dengan "energi gelap", suatu bentuk energi yang tidak diketahui yang dihipotesiskan untuk menembus ruang. [103] Atas dasar kesetaraan massa-energi, kerapatan energi gelap (

7 × 10 30 g/cm 3 ) jauh lebih kecil daripada kerapatan materi biasa atau materi gelap di dalam galaksi. Namun, di era energi gelap saat ini, ia mendominasi energi massa alam semesta karena seragam di seluruh ruang. [104] [105]

Dua bentuk yang diusulkan untuk energi gelap adalah konstanta kosmologis, a konstan kepadatan energi mengisi ruang secara homogen, [106] dan bidang skalar seperti intisari atau modulus, dinamis besaran yang kerapatan energinya dapat berubah-ubah dalam ruang dan waktu. Kontribusi dari medan skalar yang konstan dalam ruang biasanya juga termasuk dalam konstanta kosmologis. Konstanta kosmologis dapat dirumuskan setara dengan energi vakum. Medan skalar yang hanya memiliki sedikit ketidakhomogenan spasial akan sulit dibedakan dari konstanta kosmologis.

Materi gelap

Materi gelap adalah jenis materi hipotetis yang tidak terlihat oleh seluruh spektrum elektromagnetik, tetapi menyumbang sebagian besar materi di alam semesta. Keberadaan dan sifat materi gelap disimpulkan dari efek gravitasinya pada materi tampak, radiasi, dan struktur skala besar alam semesta. Selain neutrino, suatu bentuk materi gelap panas, materi gelap belum terdeteksi secara langsung, menjadikannya salah satu misteri terbesar dalam astrofisika modern. Materi gelap tidak memancarkan atau menyerap cahaya atau radiasi elektromagnetik lainnya pada tingkat yang signifikan. Materi gelap diperkirakan merupakan 26,8% dari total massa-energi dan 84,5% dari total materi di alam semesta. [86] [107]

Hal biasa

Sisa 4,9% dari massa-energi alam semesta adalah materi biasa, yaitu atom, ion, elektron dan benda-benda yang mereka bentuk. Materi ini termasuk bintang, yang menghasilkan hampir semua cahaya yang kita lihat dari galaksi, serta gas antarbintang di media antarbintang dan antargalaksi, planet, dan semua benda dari kehidupan sehari-hari yang dapat kita tabrak, sentuh, atau remas. [108] Faktanya, sebagian besar materi biasa di alam semesta tidak terlihat, karena bintang dan gas yang terlihat di dalam galaksi dan gugusan menyumbang kurang dari 10 persen dari kontribusi materi biasa terhadap kerapatan massa-energi alam semesta. [109]

Materi biasa umumnya ada dalam empat keadaan (atau fase): padat, cair, gas, dan plasma. Namun, kemajuan dalam teknik eksperimental telah mengungkapkan fase teoretis lainnya sebelumnya, seperti kondensat Bose-Einstein dan kondensat fermionik.

Materi biasa terdiri dari dua jenis partikel elementer: quark dan lepton. [110] Sebagai contoh, proton terbentuk dari dua quark atas dan satu quark bawah, neutron terbentuk dari dua quark bawah dan satu quark naik dan elektron adalah sejenis lepton. Sebuah atom terdiri dari inti atom, terdiri dari proton dan neutron, dan elektron yang mengorbit inti. Karena sebagian besar massa atom terkonsentrasi di nukleusnya, yang terdiri dari baryon, para astronom sering menggunakan istilah materi barionik untuk menggambarkan materi biasa, meskipun sebagian kecil dari "materi barionik" ini adalah elektron.

Segera setelah Big Bang, proton dan neutron primordial terbentuk dari plasma quark-gluon alam semesta awal saat mendingin di bawah dua triliun derajat. Beberapa menit kemudian, dalam proses yang dikenal sebagai nukleosintesis Big Bang, inti terbentuk dari proton dan neutron primordial. Nukleosintesis ini membentuk unsur-unsur yang lebih ringan, yang memiliki nomor atom kecil hingga litium dan berilium, tetapi kelimpahan unsur-unsur yang lebih berat menurun tajam dengan meningkatnya nomor atom. Beberapa boron mungkin telah terbentuk saat ini, tetapi unsur yang lebih berat berikutnya, karbon, tidak terbentuk dalam jumlah yang signifikan. Nukleosintesis Big Bang berhenti setelah sekitar 20 menit karena penurunan suhu dan kepadatan alam semesta yang mengembang dengan cepat. Pembentukan selanjutnya dari unsur-unsur yang lebih berat dihasilkan dari nukleosintesis bintang dan nukleosintesis supernova. [111]

Partikel

Materi biasa dan gaya yang bekerja pada materi dapat dijelaskan dalam istilah partikel elementer. [112] Partikel-partikel ini kadang-kadang digambarkan sebagai partikel fundamental, karena mereka memiliki substruktur yang tidak diketahui, dan tidak diketahui apakah mereka terdiri dari partikel yang lebih kecil dan bahkan lebih mendasar.[113] [114] Yang paling penting adalah Model Standar, sebuah teori yang berkaitan dengan interaksi elektromagnetik dan interaksi nuklir lemah dan kuat. [115] Model Standar didukung oleh konfirmasi eksperimental keberadaan partikel yang menyusun materi: quark dan lepton, dan dual "antimateri" yang sesuai, serta partikel gaya yang memediasi interaksi: foton, W dan Z boson, dan gluon. [113] Model Standar meramalkan keberadaan Higgs boson yang baru ditemukan, sebuah partikel yang merupakan manifestasi dari medan di alam semesta yang dapat memberikan partikel dengan massa. [116] [117] Karena keberhasilannya dalam menjelaskan berbagai macam hasil eksperimen, Model Standar kadang-kadang dianggap sebagai "teori hampir segalanya". [115] Model Standar tidak, bagaimanapun, mengakomodasi gravitasi. "Teori segala sesuatu" partikel-kekuatan sejati belum tercapai. [118]

Hadron

Hadron adalah partikel komposit yang terbuat dari quark yang disatukan oleh gaya kuat. Hadron dikategorikan menjadi dua keluarga: baryon (seperti proton dan neutron) yang terbuat dari tiga quark, dan meson (seperti pion) yang terbuat dari satu quark dan satu antiquark. Dari hadron, proton stabil, dan neutron yang terikat di dalam inti atom stabil. Hadron lain tidak stabil dalam kondisi biasa dan dengan demikian merupakan unsur yang tidak signifikan dari alam semesta modern. Dari sekitar 10 6 detik setelah Big Bang, selama periode yang dikenal sebagai zaman hadron, suhu alam semesta telah turun cukup untuk memungkinkan quark untuk mengikat bersama menjadi hadron, dan massa alam semesta didominasi oleh hadron. Awalnya, suhu cukup tinggi untuk memungkinkan pembentukan pasangan hadron/anti-hadron, yang menjaga materi dan antimateri dalam kesetimbangan termal. Namun, karena suhu alam semesta terus turun, pasangan hadron/anti-hadron tidak lagi diproduksi. Sebagian besar hadron dan anti-hadron kemudian dihilangkan dalam reaksi pemusnahan partikel-antipartikel, meninggalkan sedikit sisa hadron pada saat alam semesta berumur sekitar satu detik. [119] : 244–66

Lepton

Lepton adalah partikel spin elementer setengah bilangan bulat yang tidak mengalami interaksi kuat tetapi tunduk pada prinsip pengecualian Pauli, tidak ada dua lepton dari spesies yang sama dapat berada dalam keadaan yang sama persis pada waktu yang sama. [120] Ada dua kelas utama lepton: lepton bermuatan (juga dikenal sebagai seperti elektron lepton), dan lepton netral (lebih dikenal sebagai neutrino). Elektron stabil dan lepton bermuatan paling umum di alam semesta, sedangkan muon dan taus adalah partikel tidak stabil yang cepat meluruh setelah dihasilkan dalam tumbukan energi tinggi, seperti yang melibatkan sinar kosmik atau dilakukan dalam akselerator partikel. [121] [122] Lepton bermuatan dapat bergabung dengan partikel lain untuk membentuk berbagai partikel komposit seperti atom dan positronium. Elektron mengatur hampir semua kimia, seperti yang ditemukan dalam atom dan secara langsung terikat pada semua sifat kimia. Neutrino jarang berinteraksi dengan apa pun, dan akibatnya jarang diamati. Neutrino mengalir ke seluruh alam semesta tetapi jarang berinteraksi dengan materi normal. [123]

Zaman lepton adalah periode dalam evolusi alam semesta awal di mana lepton mendominasi massa alam semesta. Ini dimulai kira-kira 1 detik setelah Big Bang, setelah mayoritas hadron dan anti-hadron saling memusnahkan di akhir zaman hadron. Selama zaman lepton suhu alam semesta masih cukup tinggi untuk menciptakan pasangan lepton/anti-lepton, sehingga lepton dan anti-lepton berada dalam kesetimbangan termal. Kira-kira 10 detik setelah Big Bang, suhu alam semesta telah turun ke titik di mana pasangan lepton/anti-lepton tidak lagi tercipta. [124] Kebanyakan lepton dan anti-lepton kemudian dieliminasi dalam reaksi pemusnahan, meninggalkan sedikit residu lepton. Massa alam semesta kemudian didominasi oleh foton saat memasuki zaman foton berikut. [125] [126]

Foton

Foton adalah kuantum cahaya dan semua bentuk radiasi elektromagnetik lainnya. Ini adalah pembawa gaya untuk gaya elektromagnetik, bahkan ketika statis melalui foton virtual. Efek gaya ini mudah diamati pada tingkat mikroskopis dan makroskopik karena foton memiliki massa diam nol sehingga memungkinkan interaksi jarak jauh. Seperti semua partikel elementer, foton saat ini paling baik dijelaskan oleh mekanika kuantum dan menunjukkan dualitas gelombang-partikel, menunjukkan sifat gelombang dan partikel.

Zaman foton dimulai setelah sebagian besar lepton dan anti-lepton dimusnahkan pada akhir zaman lepton, sekitar 10 detik setelah Big Bang. Inti atom diciptakan dalam proses nukleosintesis yang terjadi selama beberapa menit pertama zaman foton. Selama sisa zaman foton, alam semesta berisi plasma padat inti, elektron, dan foton yang panas. Sekitar 380.000 tahun setelah Big Bang, suhu alam semesta turun ke titik di mana inti dapat bergabung dengan elektron untuk menciptakan atom netral. Akibatnya, foton tidak lagi sering berinteraksi dengan materi dan alam semesta menjadi transparan. Foton yang sangat bergeser merah dari periode ini membentuk latar belakang gelombang mikro kosmik. Variasi kecil dalam suhu dan kepadatan yang terdeteksi di CMB adalah "benih" awal dari mana semua pembentukan struktur berikutnya terjadi. [119] : 244–66

Model alam semesta berdasarkan relativitas umum

Relativitas umum adalah teori gravitasi geometri yang diterbitkan oleh Albert Einstein pada tahun 1915 dan deskripsi gravitasi saat ini dalam fisika modern. Ini adalah dasar dari model kosmologis alam semesta saat ini. Relativitas umum menggeneralisasi relativitas khusus dan hukum gravitasi universal Newton, memberikan deskripsi terpadu tentang gravitasi sebagai properti geometris ruang dan waktu, atau ruangwaktu. Secara khusus, kelengkungan ruang-waktu berhubungan langsung dengan energi dan momentum materi dan radiasi apa pun yang ada. Hubungan tersebut ditentukan oleh persamaan medan Einstein, sebuah sistem persamaan diferensial parsial. Dalam relativitas umum, distribusi materi dan energi menentukan geometri ruang-waktu, yang pada gilirannya menggambarkan percepatan materi. Oleh karena itu, solusi persamaan medan Einstein menggambarkan evolusi alam semesta. Dikombinasikan dengan pengukuran jumlah, jenis, dan distribusi materi di alam semesta, persamaan relativitas umum menggambarkan evolusi alam semesta dari waktu ke waktu. [127]

Dengan asumsi prinsip kosmologis bahwa alam semesta homogen dan isotropik di mana-mana, solusi spesifik dari persamaan medan yang menggambarkan alam semesta adalah tensor metrik yang disebut metrik Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker,

dimana (r, , ) sesuai dengan sistem koordinat bola. Metrik ini hanya memiliki dua parameter yang belum ditentukan. Faktor skala panjang tak berdimensi keseluruhan R menggambarkan skala ukuran alam semesta sebagai fungsi waktu peningkatan R adalah perluasan alam semesta. [128] Indeks kelengkungan k menggambarkan geometri. Indeks k didefinisikan sehingga hanya dapat mengambil satu dari tiga nilai: 0, sesuai dengan geometri datar Euclidean 1, sesuai dengan ruang kelengkungan positif atau 1, sesuai dengan ruang kelengkungan positif atau negatif. [129] Nilai R sebagai fungsi waktu untuk tergantung pada k dan konstanta kosmologis Λ. [127] Konstanta kosmologis mewakili kepadatan energi ruang hampa udara dan dapat dikaitkan dengan energi gelap. [87] Persamaan yang menjelaskan bagaimana R bervariasi dengan waktu dikenal sebagai persamaan Friedmann setelah penemunya, Alexander Friedmann. [130]

Solusi untuk R(t) bergantung pada k dan Λ, tetapi beberapa fitur kualitatif dari solusi tersebut bersifat umum. Pertama dan yang paling penting, skala panjang R alam semesta dapat tetap konstan hanya jika alam semesta isotropik sempurna dengan kelengkungan positif (k=1) dan memiliki satu nilai kerapatan yang tepat di mana-mana, seperti yang pertama kali dicatat oleh Albert Einstein. [127] Namun, keseimbangan ini tidak stabil: karena alam semesta tidak homogen pada skala yang lebih kecil, R harus berubah seiring waktu. Kapan R perubahan, semua jarak spasial di alam semesta berubah secara bersamaan ada ekspansi atau kontraksi keseluruhan dari ruang itu sendiri. Ini menjelaskan pengamatan bahwa galaksi tampak terbang terpisah, ruang di antara mereka membentang. Peregangan ruang juga menjelaskan paradoks nyata bahwa dua galaksi dapat terpisah 40 miliar tahun cahaya, meskipun mereka mulai dari titik yang sama 13,8 miliar tahun yang lalu [131] dan tidak pernah bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya.

Kedua, semua solusi menunjukkan bahwa ada singularitas gravitasi di masa lalu, ketika R pergi ke nol dan materi dan energi yang sangat padat. Tampaknya kesimpulan ini tidak pasti karena didasarkan pada asumsi homogenitas sempurna dan isotropi (prinsip kosmologis) yang dipertanyakan dan hanya interaksi gravitasi yang signifikan. Namun, teorema singularitas Penrose-Hawking menunjukkan bahwa singularitas harus ada untuk kondisi yang sangat umum. Oleh karena itu, menurut persamaan medan Einstein, R tumbuh pesat dari keadaan padat dan panas yang tak terbayangkan yang ada segera setelah singularitas ini (ketika R memiliki nilai yang kecil dan terbatas) ini adalah inti dari model alam semesta Big Bang. Memahami singularitas Big Bang kemungkinan membutuhkan teori gravitasi kuantum, yang belum dirumuskan. [132]

Ketiga, indeks kelengkungan k menentukan tanda kelengkungan spasial rata-rata ruangwaktu [129] yang dirata-ratakan pada skala panjang yang cukup besar (lebih besar dari sekitar satu miliar tahun cahaya). Jika k=1, kelengkungannya positif dan alam semesta memiliki volume yang terbatas. [133] Alam semesta dengan kelengkungan positif sering divisualisasikan sebagai bola tiga dimensi yang tertanam dalam ruang empat dimensi. Sebaliknya, jika k adalah nol atau negatif, alam semesta memiliki volume yang tak terbatas. [133] Tampaknya kontra-intuitif bahwa alam semesta yang tak terbatas namun padat tak terhingga dapat diciptakan dalam sekejap pada Big Bang ketika R=0, tetapi persis itu diprediksi secara matematis ketika k tidak sama dengan 1. Dengan analogi, sebuah bidang tak hingga memiliki kelengkungan nol tetapi luas tak hingga, sedangkan sebuah silinder tak hingga berhingga pada satu arah dan sebuah torus berhingga pada keduanya. Alam semesta toroidal dapat berperilaku seperti alam semesta normal dengan kondisi batas periodik.

Nasib akhir alam semesta masih belum diketahui karena sangat bergantung pada indeks kelengkungan k dan konstanta kosmologis Λ. Jika alam semesta cukup padat, k akan sama dengan +1, artinya kelengkungan rata-ratanya adalah positif dan alam semesta pada akhirnya akan runtuh kembali dalam Big Crunch, [134] mungkin memulai alam semesta baru dalam Big Bounce. Sebaliknya, jika alam semesta tidak cukup padat, k akan sama dengan 0 atau 1 dan alam semesta akan mengembang selamanya, mendingin dan akhirnya mencapai Big Freeze dan kematian panas alam semesta. [127] Data modern menunjukkan bahwa laju ekspansi alam semesta tidak menurun, seperti yang diperkirakan semula, tetapi meningkat jika ini berlanjut tanpa batas, alam semesta pada akhirnya dapat mencapai Big Rip. Pengamatan, alam semesta tampak datar (k = 0), dengan densitas keseluruhan yang sangat dekat dengan nilai kritis antara recollapse dan pemuaian abadi. [135]

Hipotesis multiverse

Beberapa teori spekulatif telah mengusulkan bahwa alam semesta kita hanyalah salah satu dari sekumpulan alam semesta yang tidak terhubung, secara kolektif dilambangkan sebagai multiverse, menantang atau meningkatkan definisi alam semesta yang lebih terbatas. [20] [136] Model multiverse ilmiah berbeda dari konsep seperti bidang kesadaran alternatif dan realitas simulasi.

Max Tegmark mengembangkan skema klasifikasi empat bagian untuk berbagai jenis multiverse yang telah disarankan oleh para ilmuwan dalam menanggapi berbagai masalah Fisika. Contoh multiverse seperti itu adalah yang dihasilkan dari model inflasi kacau dari alam semesta awal. [137] Lain adalah multiverse yang dihasilkan dari interpretasi banyak dunia mekanika kuantum. Dalam interpretasi ini, dunia paralel dihasilkan dengan cara yang mirip dengan superposisi dan dekoherensi kuantum, dengan semua status fungsi gelombang direalisasikan di dunia yang terpisah. Secara efektif, dalam interpretasi banyak dunia, multiverse berkembang sebagai fungsi gelombang universal. Jika Big Bang yang menciptakan multisemesta kita menciptakan sebuah ensemble multiverse, fungsi gelombang dari ansambel akan terjerat dalam pengertian ini. [138]

Kategori multiverse yang paling tidak kontroversial, tetapi masih sangat diperdebatkan, dalam skema Tegmark adalah Level I. Multiverse pada level ini disusun oleh peristiwa-peristiwa ruang-waktu yang jauh "di alam semesta kita sendiri". Tegmark dan lain-lain [139] berpendapat bahwa, jika ruang tidak terbatas, atau cukup besar dan seragam, contoh identik dari sejarah seluruh volume Hubble Bumi sering terjadi, hanya secara kebetulan. Tegmark menghitung bahwa apa yang disebut doppelgänger terdekat kami, berjarak 10 10 115 meter dari kami (fungsi eksponensial ganda lebih besar dari googolplex). [140] [141] Namun, argumen yang digunakan bersifat spekulatif. [142] Selain itu, tidak mungkin untuk memverifikasi secara ilmiah keberadaan volume Hubble yang identik.

Adalah mungkin untuk membayangkan ruangwaktu yang terputus, masing-masing ada tetapi tidak dapat berinteraksi satu sama lain. [140] [143] Metafora yang mudah divisualisasikan dari konsep ini adalah sekelompok gelembung sabun yang terpisah, di mana pengamat yang tinggal di satu gelembung sabun tidak dapat berinteraksi dengan mereka yang ada di gelembung sabun lainnya, bahkan pada prinsipnya. [144] Menurut satu terminologi umum, setiap "gelembung sabun" ruang-waktu dilambangkan sebagai alam semesta, sedangkan ruangwaktu khusus kita dilambangkan sebagai alam semesta, [20] seperti yang kita sebut bulan kita bulan. Seluruh kumpulan dari ruangwaktu yang terpisah ini dilambangkan sebagai multiverse. [20] Dengan terminologi ini, berbeda alam semesta tidak saling berhubungan secara kausal. [20] Pada prinsipnya, yang lain tidak terhubung alam semesta mungkin memiliki dimensi dan topologi ruangwaktu yang berbeda, bentuk materi dan energi yang berbeda, dan hukum fisika dan konstanta fisik yang berbeda, meskipun kemungkinan tersebut murni spekulatif. [20] Yang lain menganggap masing-masing dari beberapa gelembung yang dibuat sebagai bagian dari inflasi kacau itu terpisah alam semesta, meskipun dalam model ini semua alam semesta ini memiliki asal muasal yang sama. [20]

Secara historis, ada banyak gagasan tentang kosmos (kosmologi) dan asal-usulnya (cosmogonies). Teori alam semesta impersonal yang diatur oleh hukum fisika pertama kali diajukan oleh orang Yunani dan India. [13] Filsafat Cina kuno mencakup gagasan tentang alam semesta termasuk semua ruang dan semua waktu. [145] Selama berabad-abad, perbaikan dalam pengamatan astronomi dan teori gerak dan gravitasi menyebabkan deskripsi alam semesta yang lebih akurat. Era modern kosmologi dimulai dengan teori relativitas umum Albert Einstein tahun 1915, yang memungkinkan untuk memprediksi secara kuantitatif asal usul, evolusi, dan kesimpulan alam semesta secara keseluruhan. Teori kosmologi yang paling modern dan diterima didasarkan pada relativitas umum dan, lebih khusus lagi, Big Bang yang diprediksi. [146]

Mitologi

Banyak budaya memiliki cerita yang menggambarkan asal usul dunia dan alam semesta. Budaya umumnya menganggap cerita-cerita ini memiliki beberapa kebenaran. Namun ada banyak keyakinan yang berbeda tentang bagaimana kisah-kisah ini berlaku di antara mereka yang percaya pada asal usul supernatural, mulai dari dewa yang secara langsung menciptakan alam semesta seperti sekarang hingga dewa yang hanya mengatur "roda bergerak" (misalnya melalui mekanisme seperti ledakan besar dan evolusi). [147]

Para ahli etnologi dan antropolog yang mempelajari mitos telah mengembangkan berbagai skema klasifikasi untuk berbagai tema yang muncul dalam cerita penciptaan. [148] [149] Misalnya, dalam satu jenis cerita, dunia lahir dari telur dunia, cerita tersebut termasuk puisi epik Finlandia Kalevala, cerita Cina tentang Pangu atau Brahmanda Purana India. Dalam kisah-kisah terkait, alam semesta diciptakan oleh satu entitas yang memancar atau menghasilkan sesuatu oleh dirinya sendiri, seperti dalam konsep Adi-Buddha Buddhisme Tibet, kisah Yunani kuno tentang Gaia (Ibu Pertiwi), mitos Coatlicue dewi Aztec, cerita dewa Mesir kuno Atum, dan narasi penciptaan Kejadian Yudeo-Kristen di mana Tuhan Abrahamik menciptakan alam semesta. Dalam jenis cerita lain, alam semesta diciptakan dari penyatuan dewa laki-laki dan perempuan, seperti dalam cerita Maori tentang Rangi dan Papa. Dalam cerita lain, alam semesta diciptakan dengan membuatnya dari bahan yang sudah ada sebelumnya, seperti mayat dewa yang sudah mati—seperti dari Tiamat dalam epik Babilonia. Enuma Elish atau dari Ymir raksasa dalam mitologi Nordik—atau dari materi yang kacau balau, seperti dalam Izanagi dan Izanami dalam mitologi Jepang. Dalam cerita lain, alam semesta berasal dari prinsip-prinsip dasar, seperti Brahman dan Prakrti, mitos penciptaan para Serers, [150] atau yin dan yang dari Tao.

Model filosofis

Para filsuf Yunani pra-Socrates dan filsuf India mengembangkan beberapa konsep filosofis paling awal tentang alam semesta. [13] [151] Para filsuf Yunani paling awal mencatat bahwa penampilan bisa menipu, dan berusaha memahami realitas yang mendasari di balik penampilan. Secara khusus, mereka mencatat kemampuan materi untuk berubah bentuk (misalnya, es menjadi air menjadi uap) dan beberapa filsuf mengusulkan bahwa semua bahan fisik di dunia adalah bentuk yang berbeda dari bahan primordial tunggal, atau arche. Yang pertama melakukannya adalah Thales, yang mengusulkan bahan ini menjadi air. Murid Thales, Anaximander, mengusulkan bahwa segala sesuatu datang dari yang tak terbatas apeiron. Anaximenes mengusulkan bahan primordial menjadi udara karena kualitas yang dirasakan menarik dan menjijikkan yang menyebabkan arche untuk mengembun atau memisahkan ke dalam bentuk yang berbeda.Anaxagoras mengusulkan prinsip Akal (Pikiran), sementara Heraclitus mengusulkan api (dan berbicara tentang logo). Empedocles mengusulkan unsur-unsur menjadi tanah, air, udara dan api. Model empat elemennya menjadi sangat populer. Seperti Pythagoras, Plato percaya bahwa segala sesuatu terdiri dari angka, dengan elemen Empedocles mengambil bentuk padatan Platonis. Democritus, dan para filsuf selanjutnya—terutama Leucippus—mengusulkan bahwa alam semesta terdiri dari atom-atom tak terpisahkan yang bergerak melalui ruang hampa (vakum), meskipun Aristoteles tidak percaya bahwa itu layak karena udara, seperti air, menawarkan resistensi terhadap gerakan. Udara akan segera masuk untuk mengisi kekosongan, dan terlebih lagi, tanpa hambatan, ia akan melakukannya dengan cepat tanpa batas. [13]

Meskipun Heraclitus berargumen untuk perubahan abadi, Parmenides sezamannya membuat saran radikal bahwa semua perubahan adalah ilusi, bahwa realitas mendasar yang sebenarnya tidak pernah berubah dan bersifat tunggal. Parmenides menyatakan realitas ini sebagai (Yang Satu). Ide Parmenides tampaknya tidak masuk akal bagi banyak orang Yunani, tetapi muridnya Zeno dari Elea menantang mereka dengan beberapa paradoks terkenal. Aristoteles menanggapi paradoks ini dengan mengembangkan gagasan tentang potensi tak terhingga yang dapat dihitung, serta kontinum yang tak terhingga yang dapat dibagi. Berbeda dengan siklus waktu yang abadi dan tidak berubah, ia percaya bahwa dunia dibatasi oleh bola langit dan bahwa besaran bintang kumulatif hanya berlipat ganda.

Filsuf India Kanada, pendiri sekolah Vaisheshika, mengembangkan gagasan atomisme dan mengusulkan bahwa cahaya dan panas adalah varietas dari zat yang sama. [152] Pada abad ke-5 M, filsuf atom Buddhis Dignāga mengusulkan atom berukuran titik, tidak berdurasi, dan terbuat dari energi. Mereka menyangkal keberadaan materi substansial dan mengusulkan bahwa gerakan terdiri dari kilatan aliran energi sesaat. [153]

Gagasan finitisme temporal diilhami oleh doktrin penciptaan yang dianut oleh tiga agama Ibrahim: Yudaisme, Kristen, dan Islam. Filsuf Kristen, John Philoponus, menyajikan argumen filosofis melawan gagasan Yunani kuno tentang masa lalu dan masa depan yang tak terbatas. Argumen Philoponus terhadap masa lalu yang tak terbatas digunakan oleh filsuf Muslim awal, Al-Kindi (Alkindus), filsuf Yahudi, Saadia Gaon (Saadia ben Joseph) dan teolog Muslim, Al-Ghazali (Algazel). [154]

Konsep astronomi

Model astronomi alam semesta diusulkan segera setelah astronomi dimulai dengan para astronom Babilonia, yang memandang alam semesta sebagai piringan datar yang mengambang di lautan, dan ini membentuk premis untuk peta Yunani awal seperti peta Anaximander dan Hecataeus dari Miletus.

Filsuf Yunani kemudian, mengamati gerakan benda-benda langit, prihatin dengan mengembangkan model alam semesta berdasarkan lebih mendalam pada bukti empiris. Model koheren pertama diusulkan oleh Eudoxus dari Cnidos. Menurut interpretasi fisik dari model Aristoteles, bola langit berputar selamanya dengan gerakan seragam di sekitar Bumi yang diam. Materi normal seluruhnya terkandung dalam lingkup terestrial.

De Mundo (tersusun sebelum 250 SM atau antara 350 dan 200 SM), menyatakan, "Lima elemen, terletak di bola di lima wilayah, yang lebih kecil dalam setiap kasus dikelilingi oleh yang lebih besar — ​​yaitu, bumi yang dikelilingi oleh air, air oleh udara, udara oleh api, dan api demi eter—menjadikan seluruh alam semesta". [155]

Model ini juga disempurnakan oleh Callippus dan setelah bola konsentris ditinggalkan, model ini hampir mendekati sempurna dengan pengamatan astronomi oleh Ptolemy. Keberhasilan model semacam itu sebagian besar disebabkan oleh fakta matematis bahwa setiap fungsi (seperti posisi planet) dapat didekomposisi menjadi satu set fungsi melingkar (mode Fourier). Ilmuwan Yunani lainnya, seperti filsuf Pythagoras Philolaus, mendalilkan (menurut catatan Stobaeus) bahwa di pusat alam semesta adalah "api pusat" di mana Bumi, Matahari, Bulan dan planet-planet berputar dalam gerakan melingkar yang seragam. [156]

Astronom Yunani Aristarchus dari Samos adalah orang pertama yang diketahui mengusulkan model heliosentris alam semesta. Meskipun teks aslinya telah hilang, referensi dalam buku Archimedes Penghitung Pasir menggambarkan model heliosentris Aristarchus. Archimedes menulis:

Anda, Raja Gelon, sadar bahwa alam semesta adalah nama yang diberikan oleh sebagian besar astronom untuk bola yang pusatnya adalah pusat Bumi, sedangkan jari-jarinya sama dengan garis lurus antara pusat Matahari dan pusat Bumi. Bumi. Ini adalah akun umum seperti yang Anda dengar dari para astronom. Tetapi Aristarchus telah mengeluarkan sebuah buku yang terdiri dari hipotesis tertentu, di mana tampaknya, sebagai konsekuensi dari asumsi yang dibuat, bahwa alam semesta berkali-kali lebih besar daripada alam semesta yang baru saja disebutkan. Hipotesisnya adalah bahwa bintang-bintang tetap dan Matahari tetap tidak bergerak, bahwa Bumi berputar mengelilingi Matahari pada keliling lingkaran, Matahari terletak di tengah orbit, dan bahwa bola bintang-bintang tetap, terletak di sekitar pusat yang sama. seperti Matahari, begitu besar sehingga lingkaran di mana ia mengira Bumi berputar memiliki proporsi sedemikian rupa dengan jarak bintang-bintang tetap seperti yang ditanggung pusat bola ke permukaannya

Oleh karena itu, Aristarchus percaya bahwa bintang-bintang berada sangat jauh, dan melihat ini sebagai alasan mengapa paralaks bintang tidak teramati, yaitu, bintang-bintang tidak teramati bergerak relatif satu sama lain saat Bumi bergerak mengelilingi Matahari. Bintang-bintang sebenarnya jauh lebih jauh daripada jarak yang umumnya diasumsikan di zaman kuno, itulah sebabnya paralaks bintang hanya dapat dideteksi dengan instrumen presisi. Model geosentris, konsisten dengan paralaks planet, diasumsikan sebagai penjelasan atas tidak dapat diamatinya fenomena paralel, paralaks bintang. Penolakan terhadap pandangan heliosentris tampaknya cukup kuat, seperti yang disarankan oleh kutipan berikut dari Plutarch (Di Wajah yang Terlihat di Orb of the Moon):

Cleanthes [sezaman dengan Aristarchus dan kepala Stoa] berpikir itu adalah tugas orang Yunani untuk mendakwa Aristarchus dari Samos atas tuduhan ketidaksopanan karena menggerakkan Perapian Alam Semesta [yaitu. bumi], . seandainya langit tetap diam dan Bumi berputar dalam lingkaran miring, sementara itu berputar, pada saat yang sama, pada porosnya sendiri

Satu-satunya astronom lain dari zaman kuno yang dikenal namanya yang mendukung model heliosentris Aristarchus adalah Seleukus dari Seleukia, seorang astronom Helenistik yang hidup satu abad setelah Aristarchus. [157] [158] [159] Menurut Plutarch, Seleukus adalah orang pertama yang membuktikan sistem heliosentris melalui penalaran, tetapi tidak diketahui argumen apa yang digunakannya. Argumen Seleukus untuk kosmologi heliosentris mungkin terkait dengan fenomena pasang surut. [160] Menurut Strabo (1.1.9), Seleucus adalah orang pertama yang menyatakan bahwa pasang surut disebabkan oleh daya tarik Bulan, dan bahwa ketinggian pasang surut bergantung pada posisi Bulan relatif terhadap Matahari. [161] Sebagai alternatif, ia mungkin telah membuktikan heliosentrisitas dengan menentukan konstanta model geometrik untuknya, dan dengan mengembangkan metode untuk menghitung posisi planet menggunakan model ini, seperti yang dilakukan Nicolaus Copernicus kemudian pada abad ke-16. [162] Selama Abad Pertengahan, model heliosentris juga diusulkan oleh astronom India Aryabhata, [163] dan oleh astronom Persia Albumasar [164] dan Al-Sijzi. [165]

Model Aristotelian diterima di dunia Barat selama kira-kira dua milenium, sampai Copernicus menghidupkan kembali perspektif Aristarchus bahwa data astronomi dapat dijelaskan lebih masuk akal jika Bumi berputar pada porosnya dan jika Matahari ditempatkan di pusat alam semesta.

Di tengahnya terletak Matahari. Karena siapa yang akan menempatkan pelita kuil yang sangat indah ini di tempat lain atau lebih baik dari ini, yang darinya dapat menerangi segalanya pada saat yang bersamaan?

Sebagaimana dicatat oleh Copernicus sendiri, gagasan bahwa Bumi berputar sudah sangat tua, setidaknya berasal dari Philolaus (c. 450 SM), Heraclides Ponticus (c. 350 SM) dan Ecphantus the Pythagoras. Kira-kira satu abad sebelum Copernicus, sarjana Kristen Nicholas dari Cusa juga mengusulkan bahwa Bumi berputar pada porosnya dalam bukunya, Tentang Ketidaktahuan yang Dipelajari (1440). [166] Al-Sijzi [167] juga mengusulkan bahwa Bumi berputar pada porosnya. Bukti empiris untuk rotasi bumi pada porosnya, menggunakan fenomena komet, diberikan oleh Tusi (1201-1274) dan Ali Qushji (1403-1474). [168]

Kosmologi ini diterima oleh Isaac Newton, Christiaan Huygens dan ilmuwan kemudian. [169] Edmund Halley (1720) [170] dan Jean-Philippe de Chéseaux (1744) [171] mencatat secara independen bahwa asumsi ruang tak terbatas yang diisi secara seragam dengan bintang-bintang akan mengarah pada prediksi bahwa langit malam hari akan seterang Matahari sendiri ini kemudian dikenal sebagai paradoks Olbers pada abad ke-19. [172] Newton percaya bahwa ruang tak terbatas yang diisi secara seragam dengan materi akan menyebabkan gaya dan ketidakstabilan tak terbatas yang menyebabkan materi dihancurkan ke dalam di bawah gravitasinya sendiri. [169] Ketidakstabilan ini dijelaskan pada tahun 1902 oleh kriteria ketidakstabilan Jeans. [173] Salah satu solusi untuk paradoks ini adalah Charlier Universe, di mana materi diatur secara hierarkis (sistem benda yang mengorbit yang mengorbit sendiri dalam sistem yang lebih besar, tak terhingga) dengan cara fraktal sedemikian rupa sehingga alam semesta memiliki kerapatan keseluruhan yang sangat kecil sehingga model kosmologis seperti itu juga telah diusulkan sebelumnya pada tahun 1761 oleh Johann Heinrich Lambert. [52] [174] Sebuah kemajuan astronomi yang signifikan dari abad ke-18 adalah realisasi oleh Thomas Wright, Immanuel Kant dan lain-lain dari nebula. [170]

Pada tahun 1919, ketika Teleskop Hooker selesai dibuat, pandangan yang masih berlaku adalah bahwa alam semesta seluruhnya terdiri dari Galaksi Bima Sakti. Dengan menggunakan Teleskop Hooker, Edwin Hubble mengidentifikasi variabel Cepheid di beberapa nebula spiral dan pada tahun 1922–1923 membuktikan secara meyakinkan bahwa Nebula Andromeda dan Triangulum di antara yang lainnya, adalah seluruh galaksi di luar galaksi kita, sehingga membuktikan bahwa alam semesta terdiri dari banyak galaksi. [175]

Era modern kosmologi fisik dimulai pada tahun 1917, ketika Albert Einstein pertama kali menerapkan teori relativitas umumnya untuk memodelkan struktur dan dinamika alam semesta. [176]

  1. ^ Sebuahb Menurut fisika modern, khususnya teori relativitas, ruang dan waktu secara intrinsik terkait sebagai ruang-waktu.
  2. ^ Meskipun terdaftar dalam megaparsec oleh sumber yang dikutip, angka ini sangat besar sehingga angkanya akan tetap hampir tidak berubah untuk semua maksud dan tujuan terlepas dari unit konvensional mana yang terdaftar, apakah itu nanometer atau gigaparsec, karena perbedaannya akan hilang menjadi kesalahan.
  1. ^"Hubble melihat galaksi yang berlimpah". spacetelescope.org . Diakses pada 30 April 2017 .
  2. ^ Sebuahbc
  3. Kolaborasi Planck (2016). "Hasil Planck 2015. XIII. Parameter kosmologis". Astronomi & Astrofisika. 594: A13, Tabel 4. arXiv: 1502.01589 . Bibcode:2016A&A. 594A..13P. doi:10.1051/0004-6361/201525830. S2CID119262962.
  4. ^ Sebuahbcd
  5. Greene, Brian (2011). Realitas Tersembunyi. Alfred A. Knopf.
  6. ^
  7. Bar, Itzhak Terning, John (November 2009). Dimensi Ekstra dalam Ruang dan Waktu. Peloncat. hal.27–. ISBN978-0-387-77637-8 . Diakses pada 1 Mei 2011 .
  8. ^
  9. Davies, Paulus (2006). Enigma Goldilocks . Buku Pelaut Pertama. hal. 43ff. ISBN978-0-618-59226-5 .
  10. ^ Sebuahb
  11. Tim Sains NASA/WMAP (24 Januari 2014). "Alam Semesta 101: Terbuat Dari Apa Alam Semesta?". NASA. Diakses pada 17 Februari 2015 .
  12. ^ Sebuahb
  13. Fixsen, D.J. (2009). "Suhu Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik". Jurnal Astrofisika. 707 (2): 916–20. arXiv: 0911.1955 . Bibcode:2009ApJ. 707..916F. doi:10.1088/0004-637X/707/2/916. S2CID119217397.
  14. ^ Sebuahbc
  15. "Hasil Planck Pertama: alam semesta masih aneh dan menarik". Matthew Francis. Teknik Ars. 21 Maret 2013 . Diakses pada 21 Agustus 2015 .
  16. ^
  17. Tim Sains NASA/WMAP (24 Januari 2014). "Alam Semesta 101: Akankah Alam Semesta mengembang selamanya?". NASA. Diakses pada 16 April 2015 .
  18. ^ Sebuahb
  19. Zeilik, Michael Gregory, Stephen A. (1998). Pengantar Astronomi & Astrofisika (edisi ke-4). Penerbitan Saunders College. ISBN978-0-03-006228-5 . Totalitas semua ruang dan waktu semua yang ada, telah, dan akan ada.
  20. ^
  21. Siegel, Ethan (14 Juli 2018). "Tanyakan Ethan: Seberapa Besar Seluruh Alam Semesta yang Tidak Dapat Diobservasi?". Forbes.
  22. ^
  23. Dold-Samplonius, Yvonne (2002). Dari China ke Paris: 2000 Tahun Transmisi Ide Matematika. Franz Steiner Verlag.
  24. ^ Sebuahbcd
  25. Glick, Thomas F. Livesey, Steven Wallis, Faith. Teknologi Sains dan Kedokteran Abad Pertengahan: Sebuah Ensiklopedia. Routledge.
  26. ^
  27. Carroll, Bradley W. Ostlie, Dale A. (23 Juli 2013). Pengantar Astrofisika Modern (edisi internasional). Pearson. hal. 1173–74. ISBN978-1-292-02293-2 .
  28. ^ Sebuahb
  29. Hawking, Stephen (1988). Sejarah Singkat Waktu . Buku Banten. hal. 43. ISBN978-0-553-05340-1 .
  30. ^ Sebuahb
  31. "Penghargaan Nobel dalam Fisika 2011". Diakses pada 16 April 2015 .
  32. ^
  33. Redd, Nola. "Apa itu Materi Gelap?". Space.com . Diakses pada 1 Februari 2018 .
  34. ^ SebuahbHasil Planck 2015, tabel 9
  35. ^
  36. Persic, Massimo Salucci, Paolo (1 September 1992). "Konten baryon Semesta". Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society. 258 (1): 14P–18P. arXiv: astro-ph/0502178 . Bibcode: 1992MNRAS.258P..14P. doi:10.1093/mnras/258.1.14P. ISSN0035-8711. S2CID17945298.
  37. ^ Sebuahbcdefg
  38. Ellis, George F.R. U. Kirchner W.R. Stoeger (2004). "Multiverses dan kosmologi fisik". Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society. 347 (3): 921–36. arXiv: astro-ph/0305292 . Bibcode:2004MNRAS.347..921E. doi:10.1111/j.1365-2966.2004.07261.x. S2CID119028830.
  39. ^ Palmer, Jason. (3 Agustus 2011) BBC News – Teori 'multiverse' disarankan oleh latar belakang gelombang mikro. Diakses pada 28 November 2011.
  40. ^
  41. "Alam semesta". Ensiklopedia Britannica online. Encyclopaedia Britannica Inc. 2012 . Diakses pada 17 Februari 2018 .
  42. ^
  43. "Alam semesta". Kamus Merriam-Webster . Diakses pada 21 September 2012 .
  44. ^
  45. "Alam semesta". kamus.com . Diakses pada 21 September 2012 .
  46. ^ Sebuahb
  47. Schreuder, Duco A. (3 Desember 2014). Visi dan Persepsi Visual. Penerbitan Gapura. hal. 135. ISBN978-1-4808-1294-9 .
  48. ^
  49. Mermin, N. David (2004). "Bisakah Feynman Mengatakan Ini?". Fisika Hari Ini. 57 (5): 10. Bibcode:2004PhT. 57e..10M. doi: 10.1063/1.1768652 .
  50. ^
  51. Tegmark, Max (2008). "Alam Semesta Matematika". Dasar-dasar Fisika. 38 (2): 101–50. arXiv: 0704.0646 . Bibcode:2008FoPh. 38..101T. doi:10.1007/s10701-007-9186-9. S2CID9890455. Versi singkatnya tersedia di
  52. Fixsen, D. J. (2007). "Diam dan hitung". arXiv: 0709.4024 [fisika.pop-ph]. mengacu pada kutipan terkenal David Mermin "diam dan hitung!" [26]
  53. ^
  54. Holt, Jim (2012). Mengapa Dunia Ada?. Penerbitan Liveright. hal. 308.
  55. ^
  56. Ferris, Timotius (1997). The Whole Shebang: Laporan State-of-the-Universe. Simon & Schuster. hal. 400.
  57. ^
  58. Copan, Paul William Lane Craig (2004). Penciptaan Dari Ketiadaan: Eksplorasi Alkitab, Filosofis, dan Ilmiah. Akademik Baker. hal. 220. ISBN978-0-8010-2733-8 .
  59. ^
  60. Bolonkin, Alexander (November 2011). Alam Semesta, Keabadian Manusia, dan Evaluasi Manusia Masa Depan. lain. hal.3–. ISBN978-0-12-415801-6 .
  61. ^Edisi Ringkas Kamus Bahasa Inggris Oxford, volume II, Oxford: Oxford University Press, 1971, hlm. 3518.
  62. ^ Lewis, C.T. dan Pendek, S (1879) Kamus Latin, Oxford University Press, 0-19-864201-6, hlm. 1933, 1977–1978.
  63. ^
  64. Liddell Scott. "Sebuah Leksikon Yunani-Inggris". πᾶς
  65. ^
  66. Liddell Scott. "Sebuah Leksikon Yunani-Inggris". ὅλος
  67. ^
  68. Liddell Scott. "Sebuah Leksikon Yunani-Inggris". κόσμος
  69. ^
  70. Lewis, C.T. Pendek, S (1879). Kamus Latin. Pers Universitas Oxford. hlm. 1175, 1189–90, 1881–82. ISBN978-0-19-864201-5 .
  71. ^
  72. Edisi Ringkas Kamus Bahasa Inggris Oxford. II. Oxford: Pers Universitas Oxford. 1971. hlm. 569, 909, 1900, 3821–22. ISBN978-0-19-861117-2 .
  73. ^
  74. Sutra, Yusuf (2009). Cakrawala Kosmologi. Templeton Press. hal. 208.
  75. ^
  76. Singh, Simon (2005). Big Bang: Asal Usul Alam Semesta. Harper Abadi. hal. 560. Bibcode:2004biba.book. S
  77. ^
  78. C. Sivaram (1986). "Evolusi Alam Semesta melalui zaman Planck". Astrofisika dan Ilmu Luar Angkasa. 125 (1): 189–99. Bibcode:1986Ap&SS.125..189S. doi:10.1007/BF00643984. S2CID123344693.
  79. ^
  80. Larson, Richard B. & Bromm, Volker (Maret 2002). "Bintang Pertama di Alam Semesta". Amerika ilmiah.
  81. ^ Ryden, Barbara, "Pengantar Kosmologi", 2006, eqn. 6.33
  82. ^
  83. "Antimateri". Dewan Riset Fisika dan Astronomi Partikel. 28 Oktober 2003. Diarsipkan dari versi asli tanggal 7 Maret 2004 . Diakses pada 10 Agustus 2006 .
  84. ^
  85. Adamson, Allan (19 Oktober 2017). "Alam Semesta Seharusnya Tidak Ada: Big Bang Menghasilkan Materi dan Antimateri Dalam Jumlah Yang Sama". TechTimes.com . Diakses pada 26 Oktober 2017 .
  86. ^
  87. Smorra C. dkk. (20 Oktober 2017). "Pengukuran bagian per miliar momen magnet antiproton" (PDF) . Alam. 550 (7676): 371–74. Bibcode:2017Natur.550..371S. doi: 10.1038/nature24048 . PMID29052625. S2CID205260736.
  88. ^Landau & Lifshitz (1975, hlm. 361): "Menarik untuk dicatat bahwa dalam ruang tertutup, muatan listrik total harus nol. Yaitu, setiap permukaan tertutup dalam ruang berhingga pada setiap sisinya melingkupi wilayah ruang berhingga. Oleh karena itu, fluks medan listrik yang melalui permukaan ini, di satu sisi, sama dengan muatan total yang terletak di bagian dalam permukaan, dan di sisi lain dengan muatan total di luarnya, dengan tanda yang berlawanan. jumlah muatan pada kedua sisi permukaan adalah nol.”
  89. ^
  90. Kaku, Michio (11 Maret 2008). Fisika Kemustahilan: Eksplorasi Ilmiah ke Dunia Phaser, Medan Gaya, Teleportasi, dan Perjalanan Waktu . Grup Penerbitan Knopf Doubleday. hal. 202–. ISBN978-0-385-52544-2 .
  91. ^ Sebuahb
  92. Bar, Itzhak Terning, John (19 Oktober 2018). Dimensi Ekstra dalam Ruang dan Waktu. Peloncat. hal.27–. ISBN978-0-387-77637-8 . Diakses pada 19 Oktober 2018 .
  93. ^
  94. "WolframAlpha". Diakses pada 19 Oktober 2018 .
  95. ^
  96. Crockett, Christopher (20 Februari 2013). "Apa itu tahun cahaya?". BumiLangit.
  97. ^ SebuahbRindler, hal. 196.
  98. ^
  99. Christian, Eric Samar, Safi-Harb. "Seberapa besar Bima Sakti?" . Diakses pada 28 November 2007 .
  100. ^
  101. Hall, Shannon (4 Mei 2015). "Ukuran Bima Sakti Ditingkatkan, Memecahkan Puzzle Galaxy". Angkasa.com . Diakses pada 9 Juni 2015 .
  102. ^
  103. I. Ribas C. Jordi F. Vilardell E.L. Fitzpatrick R.W. Hilditch F. Edward Guinan (2005). "Penentuan Pertama Jarak dan Sifat Dasar Biner Gerhana di Galaksi Andromeda". Jurnal Astrofisika. 635 (1): L37–L40. arXiv: astro-ph/0511045 . Kode Bib: 2005ApJ. 635L..37R. doi:10.1086/499161. S2CID119522151.
  104. McConnachie, AW Irwin, M.J. Ferguson, A.M.N. Ibata, R.A. Lewis, G.F. Tanvir, N. (2005). "Jarak dan logam untuk 17 galaksi Grup Lokal". Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society. 356 (4): 979–97. arXiv: astro-ph/0410489 . Bibcode:2005MNRAS.356..979M. doi:10.1111/j.1365-2966.2004.08514.x.
  105. ^
  106. "Bagaimana bisa ruang angkasa bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya?". Vannesa Janeko. Alam Semesta Hari Ini. 20 Februari 2015 . Diakses pada 6 Juni 2015 .
  107. ^
  108. "Apakah perjalanan atau komunikasi yang lebih cepat dari cahaya mungkin? Bagian: Ekspansi Alam Semesta". Philip Gibbs. 1997. Diarsipkan dari versi asli pada 10 Maret 2010 . Diakses pada 6 Juni 2015 .
  109. ^
  110. M. Vardanyan, R. Trotta, J. Silk (28 Januari 2011). "Aplikasi model Bayesian rata-rata untuk kelengkungan dan ukuran alam semesta". Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society: Surat. 413 (1): L91–L95. arXiv: 1101.5476 . Bibcode:2011MNRAS.413L..91V. doi:10.1111/j.1745-3933.2011.01040.x. S2CID2616287. Pemeliharaan CS1: menggunakan parameter penulis (tautan)
  111. ^
  112. Schreiber, Urs (6 Juni 2008). "Mitos Perkotaan dalam Kosmologi Kontemporer". Kafe n-Kategori. Universitas Texas di Austin. Diakses pada 1 Juni 2020 .
  113. ^
  114. Don N. Page (18 Oktober 2006). "Tantangan Susskind terhadap Proposal Tanpa Batas Hartle-Hawking dan Kemungkinan Resolusi". Jurnal Fisika Kosmologi dan Astropartikel. 2007 (1): 004. arXiv: hep-th/0610199 . Kode Bib: 2007JCAP. 01.004P. doi:10.1088/1475-7516/2007/01/004. S2CID17403084.
  115. ^
  116. Berardelli, Phil (25 Maret 2010). "Tabrakan Galaksi Melahirkan Quasar". Berita Sains.
  117. ^
  118. Riess, Adam G. Filippenko Challis Clocchiatti Diercks Garnavich Gilliland Hogan Jha Kirshner Leibundgut Phillips Reiss Schmidt Schommer Smith Spyromilio Stubbs Suntzeff Tonry (1998). "Bukti pengamatan dari supernova untuk percepatan alam semesta dan konstanta kosmologis". Jurnal Astronomi. 116 (3): 1009–38. arXiv: astro-ph/9805201 . Kode Bib: 1998AJ. 116.109R. doi:10.1086/300499. S2CID15640044.
  119. ^
  120. Perlmutter, S. Aldering Goldhaber Knop Nugent Castro Deustua Fabbro Goobar Groom Hook Kim Kim Lee Nunes Pain Pennypacker Quimby Lidman Ellis Irwin McMahon Ruiz-Lapuente Walton Schaefer Boyle Filippenko Matheson Fruchter et al. (1999). "Pengukuran Omega dan Lambda dari 42 supernova pergeseran merah tinggi". Jurnal Astrofisika. 517 (2): 565–86. arXiv: astro-ph/9812133 . Bibcode:1999ApJ. 517.565P. doi:10.1086/307221. S2CID118910636.
  121. ^
  122. Carroll, Sean Kaku, Michio (2014). "Akhir Alam Semesta". Bagaimana Alam Semesta Bekerja. Saluran Penemuan.
  123. ^
  124. Sampai jumpa, Dennis (11 Oktober 2003). "Seorang 'Brengsek Kosmik' yang Membalikkan Alam Semesta". Waktu New York.
  125. ^
  126. Schutz, Bernard (31 Mei 2009). Kursus Pertama dalam Relativitas Umum (2 edisi). Pers Universitas Cambridge. hlm. 142, 171. ISBN978-0-521-88705-2 .
  127. ^Misi WMAP: Hasil – Age of the Universe. Map.gsfc.nasa.gov. Diakses pada 28 November 2011.
  128. ^ Sebuahb
  129. Luminet, Jean-Pierre Weeks, Jeffrey R. Riazuelo, Alain Lehoucq, Roland Uzan, Jean-Philippe (9 Oktober 2003). "Topologi ruang dodecahedral sebagai penjelasan untuk korelasi suhu sudut lebar yang lemah di latar belakang gelombang mikro kosmik". Alam (naskah yang dikirimkan). 425 (6958): 593–95. arXiv: astro-ph/0310253 . Bibcode: 2003Natur.425.593L. doi:10.1038/nature01944. PMID14534579. S2CID4380713.
  130. ^
  131. Luminet, Jean-Pierre Roukema, Boudewijn F. (1999). "Topologi Alam Semesta: Teori dan Pengamatan". Prosiding Sekolah Kosmologi diadakan di Cargese, Corsica, Agustus 1998. arXiv: astro-ph/9901364 . Bibcode:1999ASIC..541..117L.
  132. ^
  133. Brill, Dieter Jacobsen, Ted (2006). "Ruang-waktu dan geometri Euclidean". Relativitas Umum dan Gravitasi. 38 (4): 643–51. arXiv: gr-qc/0407022 . Bibcode:2006GReGr..38..643B. CiteSeerX10.1.1.338.7953 . doi:10.1007/s10714-006-0254-9. S2CID119067072.
  134. ^
  135. Edward Robert Harrison (2000). Kosmologi: ilmu tentang alam semesta. Pers Universitas Cambridge. hal. 447–. ISBN978-0-521-66148-5 . Diakses pada 1 Mei 2011 .
  136. ^
  137. Liddle, Andrew R. David Hilary Lyth (13 April 2000). Inflasi kosmologis dan struktur skala besar. Pers Universitas Cambridge. hal.24–. ISBN978-0-521-57598-0 . Diakses pada 1 Mei 2011 .
  138. ^
  139. "Apa Nasib Tertinggi Alam Semesta?". Badan Penerbangan dan Antariksa. NASA. Diakses pada 23 Agustus 2015 .
  140. ^Akankah Alam Semesta mengembang selamanya?, situs web WMAP di NASA.
  141. ^
  142. Roukema, Boudewijn Buliński, Zbigniew Szaniewska, Agnieszka Gaudin, Nicolas E. (2008). "Uji hipotesis topologi ruang dodecahedral Poincare dengan data CMB WMAP". Astronomi dan Astrofisika. 482 (3): 747–53. arXiv: 0801.0006 . Bibcode:2008A&A. 482.747L. doi:10.1051/0004-6361:20078777. S2CID1616362.
  143. ^
  144. Aurich, Ralf Lustig, S. Steiner, F. Kemudian, H. (2004). "Alam Semesta Hiperbolik dengan Topologi Bertanduk dan Anisotropi CMB". Gravitasi Klasik dan Kuantum. 21 (21): 4901–26. arXiv: astro-ph/0403597 . Bibcode:2004CQGra..21.4901A. doi:10.1088/0264-9381/21/21/010. S2CID17619026.
  145. ^
  146. Kolaborasi Planck (2014). "Hasil Planck 2013. XVI. Parameter kosmologis". Astronomi & Astrofisika. 571: A16. arXiv: 1303.5076 . Bibcode:2014A&A. 571A..16P. doi:10.1051/0004-6361/201321591. S2CID118349591.
  147. ^
  148. "Planck mengungkapkan alam semesta 'hampir sempurna'". Michael Banks. Dunia Fisika. 21 Maret 2013 . Diakses pada 21 Maret 2013 .
  149. ^
  150. Isaak, Markus, ed. (2005). "CI301: Prinsip Antropik". Indeks untuk Klaim Kreasionis. Arsip TalkOrigins . Diakses tanggal 31 Oktober 2007 .
  151. ^
  152. Fritzsche, Hellmut. "radiasi elektromagnetik | fisika". Encyclopdia Britannica. hal. 1 . Diakses pada 26 Juli 2015 .
  153. ^
  154. "Fisika 7: Relativitas, RuangWaktu, dan Kosmologi" (PDF) . Fisika 7: Relativitas, RuangWaktu dan Kosmologi. Universitas California Riverside. Diarsipkan dari versi asli (PDF) pada tanggal 5 September 2015 . Diakses pada 26 Juli 2015 .
  155. ^
  156. "Fisika - untuk Abad 21". www.pelajar.org. Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian Annenberg Learner. Diarsipkan dari versi asli pada 7 September 2015 . Diakses pada 27 Juli 2015 .
  157. ^
  158. "Materi gelap – Sejarah terbentuk oleh kekuatan gelap". Timothy Ferris. Nasional geografis. 2015 . Diakses pada 29 Desember 2015 .
  159. ^
  160. Redd, SPACE.com, Nola Taylor. "Ini Resmi: Alam Semesta Sedang Mati Perlahan" . Diakses pada 11 Agustus 2015 .
  161. ^
  162. Parr, Will et al. "RIP Universe – Waktumu Tiba… Pelan-pelan | Video". Angkasa.com . Diakses pada 20 Agustus 2015 .
  163. ^ Sebuahb Sean Carroll, Ph.D., Caltech, 2007, Perusahaan Pengajaran, Materi Gelap, Energi Gelap: Sisi Gelap Alam Semesta, Buku Panduan Bagian 2 hal. 46, Diakses pada 7 Oktober 2013, ". materi gelap: Komponen materi yang tidak terlihat dan pada dasarnya tidak bertumbukan yang membentuk sekitar 25 persen kepadatan energi alam semesta. Ini adalah jenis partikel yang berbeda. sesuatu yang belum diamati di laboratorium. "
  164. ^ Sebuahb
  165. Peebles, P.J.E. & Ratra, Bharat (2003). "Konstanta kosmologis dan energi gelap". Ulasan Fisika Modern. 75 (2): 559–606. arXiv: astro-ph/0207347 . Bibcode: 2003RvMP. 75.559P. doi:10.1103/RevModPhys.75.559. S2CID118961123.
  166. ^
  167. Mandolesi, N. Calzolari, P. Cortiglioni, S. Delpino, F. Sironi, G. Inzani, P. Deamici, G. Solheim, J.-E. Berger, L. Partridge, R.B. Martenis, P.L. Sanggree, C.H. Harvey, R.C. (1986). "Kehomogenan skala besar alam semesta diukur dengan latar belakang gelombang mikro". Alam. 319 (6056): 751–53. Bibcode: 1986Natur.319..751M. doi:10.1038/319751a0. S2CID4349689.
  168. ^
  169. "Pesawat ruang angkasa New Horizons menjawab pertanyaan: Seberapa gelap ruang angkasa?". phys.org . Diakses pada 15 Januari 2021 .
  170. ^
  171. Howell, Elizabeth (20 Maret 2018). "Ada Berapa Galaksi?". Space.com . Diakses pada 5 Maret 2021 .
  172. ^
  173. Staf (2019). "Berapa Banyak Bintang Di Alam Semesta?". Badan Antariksa Eropa . Diakses pada 21 September 2019 .
  174. ^
  175. Marov, Mikhail Ya. (2015). "Struktur Alam Semesta". Dasar-dasar Astrofisika Modern. hal.279–294. doi:10.1007/978-1-4614-8730-2_10. ISBN978-1-4614-8729-6 .
  176. ^
  177. Mackie, Glen (1 Februari 2002). "Melihat Alam Semesta di Butir Pasir Taranaki". Pusat Astrofisika dan Superkomputer . Diakses pada 28 Januari 2017 .
  178. ^
  179. "Mengungkap Rahasia Galaksi Kurcaci Virgo". Siaran Pers Observatorium Selatan Eropa. ESO: 12. 3 Mei 2000. Bibcode:2000eso..pres. 12. Diakses tanggal 3 Januari 2007 .
  180. ^
  181. "Potret Galaksi Terbesar Hubble Menawarkan Tampilan Definisi Tinggi Baru". NASA. 28 Februari 2006 . Diakses pada 3 Januari 2007 .
  182. ^
  183. Gibney, Elizabeth (3 September 2014). "Alamat baru bumi: 'Tata Surya, Bima Sakti, Laniakea'". Alam. doi:10.1038/nature.2014.15819. S2CID124323774 . Diakses pada 21 Agustus 2015 .
  184. ^
  185. "Grup Lokal". Kain Fraser. Alam Semesta Hari Ini. 4 Mei 2009. Diarsipkan dari versi asli tanggal 21 Juni 2018 . Diakses pada 21 Agustus 2015 .
  186. ^
  187. Devlin, Koresponden Hannah, Sains (20 April 2015). "Para astronom menemukan struktur terbesar yang diketahui di alam semesta adalah . lubang besar". Penjaga.
  188. ^
  189. "Konten Alam Semesta - Diagram Pai WMAP 9 tahun". wmap.gsfc.nasa.gov . Diakses pada 26 Juli 2015 .
  190. ^Rindler, hal. 202.
  191. ^
  192. Liddle, Andrew (2003). Pengantar Kosmologi Modern (edisi ke-2.). John Wiley & Sons. ISBN978-0-470-84835-7 . . hal. 2.
  193. ^
  194. Livio, Mario (2001). Alam Semesta yang Mempercepat: Ekspansi Tanpa Batas, Konstanta Kosmologis, dan Keindahan Alam Semesta. John Wiley dan Sons. hal. 53. ISBN978-0-471-43714-7 . Diakses pada 31 Maret 2012 .
  195. ^
  196. Peebles, P.J.E. & Ratra, Bharat (2003). "Konstanta kosmologis dan energi gelap". Ulasan Fisika Modern. 75 (2): 559–606. arXiv: astro-ph/0207347 . Bibcode: 2003RvMP. 75.559P. doi:10.1103/RevModPhys.75.559. S2CID118961123.
  197. ^
  198. Steinhardt, Paul J. Turok, Neil (2006). "Mengapa konstanta kosmologis kecil dan positif". Ilmu. 312 (5777): 1180–83. arXiv: astro-ph/0605173 . Kode Bib: 2006Sci. 312.1180S. doi:10.1126/science.1126231. PMID16675662. S2CID14178620.
  199. ^
  200. "Energi Gelap". hiperfisika. Diarsipkan dari versi asli pada 27 Mei 2013 . Diakses pada 4 Januari 2014 .
  201. ^
  202. Carroll, Sean (2001). "Konstanta kosmologis". Tinjauan Hidup dalam Relativitas. 4 (1): 1. arXiv: astro-ph/0004075 . Kode Bib: 2001LRR. 4. 1C. doi:10.12942/lrr-2001-1. PMC5256042 . PMID28179856. Diarsipkan dari versi asli pada 13 Oktober 2006 . Diakses pada 28 September 2006 .
  203. ^
  204. "Planck menangkap potret alam semesta muda, mengungkapkan cahaya paling awal". Universitas Cambridge. 21 Maret 2013 . Diakses pada 21 Maret 2013 .
  205. ^
  206. P. Davies (1992). Fisika Baru: Sintesis. Pers Universitas Cambridge. hal. 1. ISBN978-0-521-43831-5 .
  207. ^
  208. Persic, Massimo Salucci, Paolo (1 September 1992). "Konten baryon alam semesta". Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society. 258 (1): 14P–18P. arXiv: astro-ph/0502178 . Bibcode: 1992MNRAS.258P..14P. doi:10.1093/mnras/258.1.14P. ISSN0035-8711. S2CID17945298.
  209. ^
  210. G.'t Hooft (1997). Dalam mencari blok bangunan utama . Pers Universitas Cambridge. hal. 6. ISBN978-0-521-57883-7 .
  211. ^
  212. Clayton, Donald D. (1983). Prinsip Evolusi Bintang dan Nukleosintesis . Pers Universitas Chicago. hal. 362–435. ISBN978-0-226-10953-4 .
  213. ^
  214. Veltman, Martinus (2003). Fakta dan Misteri dalam Fisika Partikel Dasar . Ilmiah Dunia. ISBN978-981-238-149-1 .
  215. ^ Sebuahb
  216. Braibant, Sylvie Giacomelli, Giorgio Spurio, Maurizio (2012). Partikel dan Interaksi Fundamental: Pengantar Fisika Partikel (edisi ke-2). Peloncat. hal. 1-3. ISBN978-94-007-2463-1 .
  217. ^
  218. Tutup, Frank (2012). Fisika Partikel: Pengantar yang Sangat Singkat. Pers Universitas Oxford. ISBN978-0-19-280434-1 .
  219. ^ Sebuahb
  220. R.Oerter (2006). Teori Hampir Segalanya: Model Standar, Kemenangan Tanpa Tanda Jasa Fisika Modern (Edisi Kindle). Grup Pinguin. hal. 2. ISBN978-0-13-236678-6 .
  221. ^
  222. Onyisi, P. (23 Oktober 2012). "FAQ Higgs boson". Grup ATLAS Universitas Texas. Diakses pada 8 Januari 2013 .
  223. ^
  224. Strassler, M. (12 Oktober 2012). "FAQ Higgs 2.0". ProfMattStrassler.com . Diakses pada 8 Januari 2013 . [Q] Mengapa fisikawan partikel sangat peduli dengan partikel Higgs?
    [A] Sebenarnya tidak. Yang benar-benar mereka pedulikan adalah Higgs bidang, karena begitu penting. [penekanan pada aslinya]
  225. ^
  226. Weinberg, Steven (20 April 2011). Dreams of a Final Theory: Pencarian Ilmuwan untuk Hukum Alam Tertinggi. Grup Penerbitan Knopf Doubleday. ISBN978-0-307-78786-6 .
  227. ^ Sebuahb
  228. Sepanjang hari, Jonathan (2002). Quark, Lepton, dan Big Bang (Edisi kedua). Penerbitan IOP. ISBN978-0-7503-0806-9 .
  229. ^
  230. "Lepton (fisika)". Encyclopdia Britannica . Diakses pada 29 September 2010 .
  231. ^
  232. Harari, H. (1977). "Di luar pesona". Di Balian, R. Llewellyn-Smith, C.H. (ed.). Interaksi Lemah dan Elektromagnetik pada Energi Tinggi, Les Houches, Prancis, 5 Juli – 14 Agustus 1976. Prosiding Sekolah Musim Panas Les Houches. 29. Belanda Utara. hal. 613.
  233. ^
  234. Harari H. (1977). "Tiga generasi quark dan lepton" (PDF) . Dalam E. van Goeler Weinstein R. (eds.). Prosiding XII Rencontre de Moriond. hal. 170. SLAC-PUB-1974.
  235. ^
  236. "Eksperimen mengkonfirmasi model fisika terkenal" (Siaran pers). Kantor Berita MIT. 18 April 2007.
  237. ^
  238. "Sejarah termal alam semesta dan pertumbuhan awal fluktuasi kepadatan" (PDF) . Guinevere Kauffmann. Institut Max Planck untuk Astrofisika. Diakses pada 6 Januari 2016 .
  239. ^
  240. "Beberapa menit pertama". Eric Chaisson. Pusat Astrofisika Smithsonian Harvard. Diakses pada 6 Januari 2016 .
  241. ^
  242. "Garis Waktu Big Bang". Fisika Alam Semesta . Diakses pada 6 Januari 2016 .
  243. ^ Sebuahbcd
  244. Zeilik, Michael Gregory, Stephen A. (1998). "25-2". Pengantar Astronomi & Astrofisika (edisi ke-4). Penerbitan Saunders College. ISBN978-0-03-006228-5 .
  245. ^Raine & Thomas (2001, hlm. 12)
  246. ^ SebuahbRaine & Thomas (2001, hlm. 66)
  247. ^
  248. Friedmann A. (1922). "Über die Krümmung des Raumes" (PDF) . Zeitschrift für Physik. 10 (1): 377–86. Bibcode: 1922ZPhy. 10..377F. doi:10.1007/BF01332580. S2CID125190902.
  249. ^
  250. "Detektif Kosmik". Badan Antariksa Eropa (ESA). 2 April 2013 . Diakses tanggal 15 April 2013 .
  251. ^Raine & Thomas (2001, hlm. 122–23)
  252. ^ SebuahbRaine & Thomas (2001, hlm. 70)
  253. ^Raine & Thomas (2001, hlm. 84)
  254. ^Raine & Thomas (2001, hlm. 88, 110-13)
  255. ^
  256. Munitz MK (1959). "Satu Semesta atau Banyak?". Jurnal Sejarah Ide. 12 (2): 231–55. doi:10.2307/2707516. JSTOR2707516.
  257. ^
  258. Linde A. (1986). "Inflasi kacau abadi". Mod. fisik. Lett. SEBUAH. 1 (2): 81–85. Kode Bib: 1986MPLA. 1. 81L. doi:10.1142/S0217732386000129.
  259. Linde A. (1986). "Semesta inflasi kacau yang bereproduksi sendiri secara abadi" (PDF) . fisik. Lett. B. 175 (4): 395–400. Bibcode: 1986PhLB..175..395L. doi:10.1016/0370-2693(86)90611-8 . Diakses pada 17 Maret 2011 .
  260. ^
  261. Everett, Hugh (1957). "Formulasi Keadaan Relatif Mekanika Kuantum". Ulasan Fisika Modern. 29 (3): 454–62. Kode Bib: 1957RvMP. 29..454E. doi:10.1103/RevModPhys.29.454. S2CID17178479.
  262. ^
  263. Jaume Garriga, Alexander Vilenkin (2007). "Banyak Dunia dalam Satu". Tinjauan Fisik D. 64 (4). arXiv: gr-qc/0102010v2 . doi:10.1103/PhysRevD.64.043511. S2CID119000743. Pemeliharaan CS1: menggunakan parameter penulis (tautan)
  264. ^ Sebuahb
  265. Tegmark M. (2003). "Alam semesta paralel. Bukan hanya pokok fiksi ilmiah, alam semesta lain adalah implikasi langsung dari pengamatan kosmologis". Amerika ilmiah. 288 (5): 40–51. arXiv: astro-ph/0302131 . Bibcode: 2003SciAm.288e..40T. doi:10.1038/scientificamerican0503-40. PMID12701329.
  266. ^
  267. Tegmark, Max (2003). J.D.Barrow P.C.W. Davies C.L. Harper (eds.). "Alam Semesta Paralel". Scientific American: "Ilmu Pengetahuan dan Realitas Tertinggi: Dari Kuantum ke Kosmos", Menghormati Ulang Tahun ke-90 John Wheeler. 288 (5): 40–51. arXiv: astro-ph/0302131 . Bibcode: 2003SciAm.288e..40T. doi:10.1038/scientificamerican0503-40. PMID12701329.
  268. ^
  269. Francisco José Soler Gil, Manuel Alfonseca (2013). "Tentang Pengulangan Tak Terbatas Sejarah di Luar Angkasa". arXiv: 1301.5295 [fisika.gen-ph]. Pemeliharaan CS1: menggunakan parameter penulis (tautan)
  270. ^
  271. Ellis G.F (2011). "Apakah Multiverse Benar-Benar Ada?". Amerika ilmiah. 305 (2): 38–43. Bibcode:2011SciAm.305a..38E. doi:10.1038/scientificamerican0811-38. PMID21827123.
  272. ^
  273. Moskowitz, Clara (12 Agustus 2011). "Aneh! Alam Semesta Kita Mungkin 'Multiverse,' Kata Ilmuwan". ilmu hidup.
  274. ^
  275. Gernet, J. (1993-1994). "Ruang dan waktu: Sains dan agama dalam pertemuan antara Cina dan Eropa". Ilmu Cina. 11. hal.93-102.
  276. ^
  277. Blandford R. D. (2015). "Satu abad relativitas umum: Astrofisika dan kosmologi". Ilmu. 347 (6226): 1103–08. Kode Bib:2015Sci. 347.1103B. doi:10.1126/science.aaa4033. PMID25745165. S2CID30364122.
  278. ^
  279. Leeming, David A. (2010). Mitos Penciptaan Dunia. ABC-CLIO. hal. xvii. ISBN978-1-59884-174-9 . Dalam penggunaan umum, kata 'mitos' mengacu pada narasi atau kepercayaan yang tidak benar atau hanya khayalan, cerita yang membentuk mitologi nasional atau etnis menggambarkan karakter dan peristiwa yang menurut akal sehat dan pengalaman tidak mungkin. Namun demikian, semua budaya merayakan mitos semacam itu dan mengaitkannya dengan berbagai tingkat literal atau simbolis kebenaran.
  280. ^
  281. Eliade, Mircea (1964). Mitos dan Realitas (Tradisi Keagamaan Dunia). Allen & Unwin. ISBN978-0-04-291001-7 .
  282. ^
  283. Leonard, Scott A. McClure, Michael (2004). Mitos dan Pengetahuan: Pengantar Mitologi Dunia (edisi ke-1). McGraw-Hill. ISBN978-0-7674-1957-4 .
  284. ^ (Henry Gravrand, "La peradaban Sereer -Pangool") [dalam] Universität Frankfurt am Main, Frobenius-Institut, Deutsche Gesellschaft für Kulturmorphologie, Frobenius Gesellschaft, "Paideuma: Mitteilungen zur Kulturkunde, Volume 43–44", F. Steiner (1997), F. ), hlm. 144–45, 3-515-02842-0
  285. ^
  286. B. Muda, Louise. Alam Semesta yang Belum Selesai. Pers Universitas Oxford. hal. 21.
  287. ^akan Durant, Warisan Oriental Kami:

"Dua sistem pemikiran Hindu mengemukakan teori fisika yang secara sugestif mirip dengan Yunani. Kanada, pendiri filsafat Vaisheshika, berpendapat bahwa dunia terdiri dari atom-atom yang sama banyaknya dengan berbagai elemen. Jain lebih mendekati Democritus dengan ajaran bahwa semua atom berasal dari jenis yang sama, menghasilkan efek yang berbeda dengan cara kombinasi yang berbeda. Kanada percaya cahaya dan panas adalah varietas dari zat yang sama Udayana mengajarkan bahwa semua panas berasal dari Matahari dan Vachaspati, seperti Newton, menafsirkan cahaya sebagai terdiri dari partikel kecil yang dipancarkan oleh zat dan mencolok mata."

"Umat Buddha menyangkal keberadaan materi substansial sama sekali. Gerakan bagi mereka terdiri dari momen-momen, itu adalah gerakan staccato, kilatan aliran energi sesaat. "Semuanya cepat berlalu," kata Buddhis, karena tidak ada barang. Kedua sistem [Sānkhya, dan kemudian Buddhisme India] memiliki kecenderungan yang sama untuk mendorong analisis keberadaan hingga elemen terkecilnya, elemen terakhir yang dibayangkan sebagai kualitas absolut, atau hal-hal yang hanya memiliki satu kualitas unik. Mereka disebut "kualitas" (guna-dharma) di kedua sistem dalam arti kualitas absolut, semacam energi atom, atau intra-atomik, yang terdiri dari hal-hal empiris. Kedua sistem, oleh karena itu, setuju dalam menyangkal realitas objektif dari kategori Zat dan Kualitas. dan hubungan Inferensi menyatukan mereka. Dalam filsafat Sānkhya tidak ada keberadaan kualitas yang terpisah. Apa yang kita sebut kualitas hanyalah manifestasi khusus dari entitas halus. Untuk setiap unit kualitas baru sesuai dengan kuantum materi halus yang disebut guna, "kualitas", tetapi mewakili entitas substantif yang halus. Hal yang sama berlaku untuk Buddhisme awal di mana semua kualitas bersifat substantif. atau, lebih tepatnya, entitas dinamis, meskipun mereka juga disebut dharma ('kualitas')."


Apa yang Ada Sebelum Big Bang?

Cukup sulit untuk membayangkan suatu waktu, kira-kira 13,7 miliar tahun yang lalu, ketika seluruh alam semesta ada sebagai keganjilan. Menurut Teori Big Bang, salah satu pesaing utama yang berlomba-lomba menjelaskan bagaimana alam semesta terbentuk, semua materi di kosmos -- semua ruang itu sendiri -- ada dalam bentuk yang lebih kecil dari partikel subatom [sumber: Dinding].

Begitu Anda memikirkannya, pertanyaan yang lebih sulit lagi muncul: Apa yang ada sebelum big bang terjadi?

Pertanyaan itu sendiri mendahului kosmologi modern setidaknya 1.600 tahun. Teolog abad keempat St. Augustine bergumul dengan pertanyaan tentang apa yang ada sebelum Tuhan menciptakan alam semesta. Kesimpulannya adalah bahwa frasa Alkitab "Pada awalnya" menyiratkan bahwa Tuhan tidak menciptakan apa pun sebelumnya. Selain itu, Agustinus berpendapat bahwa dunia tidak dibuat oleh Tuhan pada waktu tertentu, tetapi waktu itu dan alam semesta telah diciptakan secara bersamaan [sumber: Universitas Villanova].

Pada awal abad ke-20, Albert Einstein sampai pada kesimpulan yang sangat mirip dengan teori relativitas umumnya. Hanya mempertimbangkan efek massa pada waktu. Massa planet yang besar dan kuat membelokkan waktu -- membuat waktu berjalan sedikit lebih lambat bagi manusia di permukaan bumi daripada satelit di orbit. Perbedaannya terlalu kecil untuk diperhatikan, tetapi waktu bahkan berjalan lebih lambat untuk seseorang yang berdiri di sebelah batu besar daripada orang yang berdiri sendirian di lapangan. [sumber: Redd].

Berdasarkan karya Einstein, kosmolog Belgia Rev. Georges Lemaître menerbitkan sebuah makalah pada tahun 1927 yang mengusulkan alam semesta dimulai sebagai singularitas dan bahwa Big Bang menyebabkan perluasannya [sumber: Soter dan Tyson].

Menurut teori relativitas Einstein, waktu hanya muncul ketika singularitas primordial itu meluas ke ukuran dan bentuknya saat ini.

Kasus ditutup? Jauh dari itu. Ini adalah salah satu kebingungan kosmologis yang tidak akan mati. Dalam dekade setelah kematian Einstein, munculnya fisika kuantum dan sejumlah teori baru membangkitkan pertanyaan tentang alam semesta pra-big bang. Teruslah membaca untuk mempelajari beberapa di antaranya.


Fitur Diagram H&ndashR

Mengikuti Hertzsprung dan Russell, mari kita plot suhu (atau kelas spektral) dari sekelompok bintang terdekat yang dipilih terhadap luminositasnya dan lihat apa yang kita temukan (Gambar (PageIndex<3>)). Plot seperti itu sering disebut Diagram Hertzsprung&ndashRussell, disingkat Diagram H&ndashR. Ini adalah salah satu diagram yang paling penting dan banyak digunakan dalam astronomi, dengan aplikasi yang jauh melampaui tujuan yang awalnya dikembangkan lebih dari satu abad yang lalu.

Gambar (PageIndex<3>) Diagram H&ndashR untuk Sampel Bintang yang Dipilih. Dalam diagram tersebut, luminositas diplot sepanjang sumbu vertikal. Sepanjang sumbu horizontal, kita dapat memplot suhu atau tipe spektral (kadang-kadang juga disebut kelas spektral). Beberapa bintang paling terang diidentifikasi dengan nama. Sebagian besar bintang jatuh pada deret utama.

Merupakan kebiasaan untuk memplot diagram H&ndashR sedemikian rupa sehingga suhu meningkat ke arah kiri dan luminositas ke arah atas. Perhatikan kesamaan plot tinggi dan berat badan kita untuk orang (Gambar (PageIndex<1>)). Bintang, seperti halnya manusia, tidak terdistribusi di atas diagram secara acak, seperti yang akan terjadi jika mereka menunjukkan semua kombinasi luminositas dan suhu. Sebaliknya, kita melihat bahwa bintang-bintang mengelompok menjadi bagian-bagian tertentu dari diagram H&ndashR. Sebagian besar disejajarkan di sepanjang urutan sempit yang berjalan dari kiri atas (panas, sangat bercahaya) ke kanan bawah (dingin, kurang bercahaya). Pita titik ini disebut utama urutan. Ini mewakili hubungan antara suhu dan kilau yang diikuti oleh sebagian besar bintang. Kita dapat meringkas hubungan ini dengan mengatakan bahwa bintang yang lebih panas lebih bercahaya daripada yang lebih dingin.

Sejumlah bintang, bagaimanapun, terletak di atas deret utama pada diagram H&ndashR, di wilayah kanan atas, di mana bintang-bintang memiliki suhu rendah dan luminositas tinggi. Bagaimana sebuah bintang bisa menjadi dingin sekaligus, artinya setiap meter persegi pada bintang tersebut tidak mengeluarkan energi sebanyak itu, namun sangat bercahaya? Satu-satunya cara adalah agar bintang menjadi sangat besar&mdash memiliki begitu banyak meter persegi di permukaannya sehingga total keluaran energi masih besar. Bintang-bintang ini pasti raksasa atau raksasa, bintang-bintang berdiameter besar yang telah kita bahas sebelumnya.

Ada juga beberapa bintang di sudut kiri bawah diagram, yang memiliki suhu tinggi dan luminositas rendah. Jika mereka memiliki suhu permukaan yang tinggi, setiap meter persegi di bintang itu mengeluarkan banyak energi. Lalu bagaimana bintang keseluruhan bisa redup? Pasti memiliki luas permukaan total yang sangat kecil, bintang-bintang seperti itu dikenal sebagai putih kurcaci (putih karena, pada suhu tinggi ini, warna radiasi elektromagnetik yang mereka pancarkan menyatu sehingga terlihat putih kebiruan). Kami akan mengatakan lebih banyak tentang benda-benda yang membingungkan ini sebentar lagi. Gambar adalah diagram skematik H&ndashR untuk sampel besar bintang, yang digambar untuk membuat jenis yang berbeda lebih jelas.

Gambar (PageIndex<4>) Diagram H&ndashR Skema untuk Banyak Bintang. Sembilan puluh persen dari semua bintang pada diagram seperti itu jatuh di sepanjang pita sempit yang disebut deret utama. Sebagian kecil bintang ditemukan di kanan atas, keduanya dingin (dan karenanya merah) dan cerah, dan pasti raksasa. Beberapa bintang jatuh di kiri bawah diagram, keduanya panas dan redup, dan pasti kerdil putih.

Sekarang, pikirkan kembali diskusi kami tentang survei bintang. Sulit untuk membuat diagram H&ndashR yang benar-benar mewakili semua bintang karena sebagian besar bintang sangat redup sehingga kita tidak dapat melihat bintang di luar lingkungan terdekat kita. Bintang-bintang yang diplot pada Gambar (PageIndex<3>) dipilih karena jaraknya diketahui. Sampel ini menghilangkan banyak bintang redup intrinsik yang berada di dekatnya tetapi jaraknya belum diukur, sehingga menunjukkan lebih sedikit bintang deret utama redup daripada diagram &ldquofair&rdquo. Agar benar-benar mewakili populasi bintang, diagram H&ndashR harus diplot untuk semua bintang dalam jarak tertentu. Sayangnya, pengetahuan kita cukup lengkap hanya untuk bintang dalam jarak 10 hingga 20 tahun cahaya dari Matahari, di antaranya tidak ada raksasa atau supergiant. Namun, dari banyak survei (dan lebih banyak lagi sekarang dapat dilakukan dengan teleskop baru yang lebih kuat), kami memperkirakan bahwa sekitar 90% dari keseluruhan bintang sejati (tidak termasuk katai coklat) di bagian ruang angkasa kita adalah bintang deret utama, sekitar 10% adalah katai putih, dan kurang dari 1% adalah raksasa atau supergiant.

Perkiraan ini dapat digunakan secara langsung untuk memahami kehidupan bintang. Izinkan kami analogi cepat lainnya dengan orang-orang. Misalkan kita mensurvei orang seperti astronom mensurvei bintang, tetapi kita ingin memusatkan perhatian kita pada lokasi anak muda, usia 6 hingga 18 tahun. Tim survei menyebar dan mengambil data tentang di mana anak-anak seperti itu ditemukan setiap saat selama 24 jam sehari. Beberapa ditemukan di restoran pizza lokal, yang lain tertidur di rumah, beberapa di bioskop, dan banyak di sekolah. Setelah mensurvei sejumlah besar anak muda, salah satu hal yang ditentukan oleh tim adalah, rata-rata selama 24 jam, sepertiga dari semua anak muda ditemukan di sekolah.

Bagaimana mereka bisa menafsirkan hasil ini? Apakah ini berarti dua pertiga siswa membolos dan sepertiga sisanya menghabiskan seluruh waktunya di sekolah? Tidak, kita harus ingat bahwa tim survei menghitung anak-anak sepanjang hari 24 jam penuh. Beberapa tim survei bekerja di malam hari, ketika sebagian besar anak-anak sedang tidur di rumah, dan yang lain bekerja di sore hari, ketika sebagian besar anak-anak sedang dalam perjalanan pulang dari sekolah (dan lebih cenderung menikmati pizza). Jika survei itu benar-benar representatif, kami bisa menyimpulkan, bagaimanapun, bahwa jika rata-rata sepertiga dari semua anak muda ditemukan di sekolah, maka manusia usia 6 sampai 18 tahun harus menghabiskan sekitar sepertiga dari waktu mereka di sekolah.

Kita bisa melakukan hal serupa untuk bintang. Kami menemukan bahwa, rata-rata, 90% dari semua bintang terletak di deret utama diagram H&ndashR. Jika kita dapat mengidentifikasi beberapa aktivitas atau tahapan kehidupan dengan deret utama, maka bintang harus menghabiskan 90% hidupnya dalam aktivitas atau tahapan kehidupan tersebut.


‘kepadatan kritis’ adalah kerapatan rata-rata materi yang dibutuhkan Semesta untuk hanya menghentikan ekspansinya, tetapi hanya setelah waktu yang tak terbatas. Alam semesta dengan kerapatan kritis dikatakan datar.
Dalam teori relativitas umum, Einstein mendemonstrasikan bahwa efek gravitasi materi adalah melengkungkan ruang di sekitarnya. Di Alam Semesta yang penuh dengan materi, baik geometri keseluruhan maupun nasibnya dikendalikan oleh kerapatan materi di dalamnya.

  • Jika kepadatan materi di Semesta tinggi (Alam Semesta tertutup), gravitasi diri memperlambat ekspansi hingga berhenti, dan akhirnya runtuh kembali. Di Alam Semesta tertutup, sinar cahaya paralel lokal bertemu di beberapa titik yang sangat jauh. Ini disebut sebagai geometri bola.
  • Jika kepadatan materi di Semesta rendah (Alam Semesta terbuka), gravitasi sendiri tidak cukup untuk menghentikan ekspansi, dan Semesta terus mengembang selamanya (walaupun pada tingkat yang semakin menurun). Di Alam Semesta terbuka, sinar cahaya paralel lokal pada akhirnya menyimpang. Ini disebut sebagai geometri hiperbolik.
  • Seimbang di ujung pisau antara Semesta dengan kepadatan materi yang tinggi dan rendah, ada Semesta di mana sinar cahaya paralel tetap paralel. Ini disebut sebagai geometri datar, dan kerapatannya disebut ‘kerapatan kritis’. Dalam alam semesta dengan kepadatan kritis, ekspansi dihentikan hanya setelah tak terbatas waktu.

Kepadatan kritis untuk Semesta adalah sekitar 10 -26 kg/m 3 (atau 10 atom hidrogen per meter kubik) dan diberikan oleh:

dimana H adalah konstanta Hubble dan G adalah konstanta gravitasi Newton.
Upaya untuk mengukur kerapatan Semesta yang sebenarnya pada dasarnya mengikuti salah satu dari dua metode:

  1. pendekatan akuntansi di mana seseorang mencoba memperkirakan massa volume alam semesta (besar) tertentu dengan mengukur massa benda-benda di dalam volume. Massa dapat diperkirakan secara langsung (misalnya dengan pengukuran sifat kinematik seperti gerakan galaksi dalam kelompok) atau secara tidak langsung dengan mengasumsikan hubungan antara luminositas dan massa galaksi individu dalam volume. Metode tidak langsung ini menderita karena kurangnya pengetahuan kita tentang fraksi materi gelap yang ada di dalam dan di sekitar galaksi. Namun, teknik ini masih dapat digunakan, dengan asumsi yang tepat tentang rasio materi gelap dan bercahaya, untuk memperkirakan massa total dalam volume.
  2. pendekatan geometri yang memanfaatkan gagasan garis paralel konvergen/divergen. Misalnya, jika Semesta tertutup dan garis-garis paralel bertemu, kerapatan galaksi-galaksi jauh yang teramati seharusnya lebih kecil dari yang diperkirakan dengan mengekstrapolasi kerapatan lokal galaksi-galaksi ke belakang dalam waktu. Di sisi lain, di alam semesta terbuka, garis paralel yang menyimpang akan menyebabkan kerapatan galaksi jauh yang teramati lebih besar dari yang diperkirakan.
    Hingga saat ini, kedua teknik ini mengembalikan nilai kerapatan Semesta yang sepenuhnya konsisten dengan kerapatan kritis. Agak mengejutkan, ini menunjukkan bahwa kita sebenarnya seimbang di ujung pisau dan hidup di Alam Semesta yang datar.

Belajar Astronomi Online di Swinburne University
Semua materi adalah © Swinburne University of Technology kecuali jika diindikasikan.


Menurut teori relativitas umum Einstein, objek-objek masif membengkokkan ruangwaktu di sekitarnya, dan efek lengkungan pada objek adalah apa yang kita sebut gravitasi. Jadi, secara lokal, ruang-waktu melengkung di sekitar setiap benda bermassa.

Massa juga memiliki efek pada keseluruhan geometri alam semesta. Kepadatan materi dan energi di alam semesta menentukan apakah alam semesta terbuka, tertutup, atau datar. Jika densitasnya sama dengan kepadatan kritis, maka alam semesta memiliki kelengkungan nol itu datar. Anda dapat membayangkan alam semesta yang datar seperti selembar kertas yang membentang tanpa batas ke segala arah. Alam semesta dengan kerapatan lebih besar dari kerapatan kritis memiliki kelengkungan positif, menciptakan alam semesta tertutup yang dapat dibayangkan seperti permukaan bola. Dan jika kerapatan alam semesta kurang dari kerapatan kritis, maka alam semesta terbuka dan memiliki kelengkungan negatif, seperti permukaan pelana.

Pengukuran dari Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) telah menunjukkan bahwa alam semesta yang dapat diamati memiliki kerapatan yang sangat dekat dengan kerapatan kritis (dalam margin kesalahan 0,4%). Tentu saja, alam semesta yang dapat diamati mungkin jauh lebih kecil daripada seluruh alam semesta. Tapi bagian dari alam semesta kita bisa mengamati tampaknya cukup datar.