Konstanta Hubble dan Hubble Tension: Memahami Laju Ekspansi Alam Semesta

Ketika para astronom meneliti alam semesta, mereka menemukan bahwa segala sesuatunya tidaklah statis. Galaksi-galaksi bergerak saling menjauh seiring waktu, dan pergerakan tersebut terjadi dalam skala kosmik yang luas. Mengukur laju ekspansi inilah yang melahirkan konsep Konstanta Hubble. Istilah tersebut berasal dari nama Edwin Hubble, sosok astronom yang bersama Milton Humason memperlihatkan hubungan antara kecepatan galaksi menjauh dan jaraknya dari pengamat di Bumi. Meskipun para peneliti telah berupaya mengukurnya sejak 1920-an, ketepatan nilai Konstanta Hubble masih memunculkan perdebatan sengit hingga saat ini.

Asal-Usul Konstanta Hubble

Edwin Hubble memulai penelitiannya pada akhir dekade 1920-an. Ia mengamati berbagai galaksi dan mencatat kecepatan geraknya dengan menggunakan efek pergeseran merah (redshift). Ketika Hubble menggabungkan data jarak galaksi yang diperoleh dari metode lain, ia pun menyadari bahwa semakin jauh galaksi tersebut, semakin cepat galaksi itu bergerak menjauh. Hubble merumuskan kesimpulannya secara sederhana melalui persamaan:

Kecepatan = Konstanta Hubble × Jarak

Jika kita membalikkan persamaan di atas, kita akan mendapatkan:

Konstanta Hubble = Kecepatan ÷ Jarak

Satuan umum yang digunakan adalah kilometer per detik per megaparsec (km/s/Mpc). Satu megaparsec (Mpc) setara dengan 3,26 juta tahun cahaya. Hubble awalnya memperkirakan nilainya sekitar 500 km/s/Mpc, namun pengukuran berikutnya memangkas angka tersebut menjadi jauh lebih rendah.

Para astronom kian menyempurnakan teknik observasi jarak dan kecepatan galaksi. Mereka menemukan perbedaan besar dalam hasil pengukuran. Pada 1960-an, beberapa astronom yakin bahwa Konstanta Hubble berada di sekitar 100 km/s/Mpc, sedangkan kubu lain bersikeras sekitar 50 km/s/Mpc. Perdebatan tersebut mendorong kemajuan teknologi teleskop serta metode pengukuran jarak kosmik.

Peran Teleskop Luar Angkasa Hubble

Melalui perkembangan teknologi, NASA dan ESA (European Space Agency) meluncurkan Teleskop Luar Angkasa Hubble (Hubble Space Telescope/HST). Salah satu misinya adalah mengukur jarak galaksi dan menentukan Konstanta Hubble dengan ketelitian tinggi. Astronom memanfaatkan supernova tipe Ia yang dijadikan “lilin standar” untuk memverifikasi jarak kosmik. Keandalan supernova tipe Ia terletak pada kekuatan cahayanya yang relatif konsisten, sehingga para peneliti dapat memperkirakan jarak galaksi dengan lebih presisi.

Pada 2001, tim ilmuwan HST mengumumkan bahwa mereka mendapatkan nilai 72 km/s/Mpc. Angka tersebut sukses memuaskan banyak astronom, sebab hasilnya berada di antara dua kubu yang berselisih. Sebagian ilmuwan menganggap bahwa nilai 72 km/s/Mpc memiliki tingkat kepercayaan tinggi, setidaknya untuk beberapa tahun berikutnya.

Pengukuran Kosmik Microwave Background (CMB)

Sementara itu, terobosan lain muncul dari pengamatan radiasi latar gelombang mikro kosmis (cosmic microwave background, CMB). CMB adalah “gema” sisa dari peristiwa Big Bang yang memenuhi seantero alam semesta. Satelit dan instrumen khusus, seperti WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) dan Planck, berhasil mengukur ketidakseragaman suhu CMB dengan akurasi lebih tinggi. Berdasarkan data tersebut, para kosmolog memodelkan komposisi alam semesta, termasuk peran materi gelap dan energi gelap.

Hasil perhitungan dari CMB memunculkan angka yang berada di kisaran 68 km/s/Mpc. Angka ini tampaknya bertentangan dengan hasil Teleskop Luar Angkasa Hubble yang mendekati 72 km/s/Mpc. Perbedaan yang tampak kecil, yakni sekitar 4 km/s/Mpc, menimbulkan dampak signifikan bagi penentuan usia dan evolusi alam semesta. Meski selisihnya tak begitu besar, implikasinya sangat luas, sehingga para astronom dan kosmolog menamai perbedaan tersebut sebagai “Hubble Tension.”

Hubble Tension: Sumber Ketidakselarasan

“Hubble Tension” merujuk pada ketidakselarasan nilai Konstanta Hubble. Metode “jarak dekat” menggunakan pengamatan supernova tipe Ia, Cepheid, dan HST untuk melihat galaksi yang relatif lebih dekat. Metode ini mengarah pada angka sekitar 72 km/s/Mpc. Sebaliknya, metode “jarak jauh” yang berbasis pada CMB (dari masa sangat awal alam semesta) menunjukkan nilai sekitar 68 km/s/Mpc. Mengapa keduanya berbeda?

1. Keakuratan Kalibrasi Jarak
   Penentuan jarak galaksi menjadi langkah krusial. Walau supernova tipe Ia tergolong metode tepercaya, astronom harus mempertimbangkan variasi luminositas intrinsik supernova yang sulit diprediksi secara mutlak. Para peneliti masih mengembangkan teknik baru untuk mengurangi galat pengukuran.

2. Model Kosmologi
   Ketika para ilmuwan mengekstrapolasi data CMB, mereka memakai model Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM) dengan asumsi tertentu tentang materi gelap, energi gelap, serta parameter lain. Jika salah satu asumsi ini keliru atau tidak lengkap, maka hasil perhitungan laju ekspansi akan bergeser.

3. Faktor Fisika Baru
   Beberapa peneliti menduga adanya entitas fisika yang belum dipahami, misalnya energi gelap variabel, neutrino steril, atau bentuk materi gelap yang lain. Penambahan komponen tersebut ke dalam model kosmologi bisa mengubah prediksi Konstanta Hubble.

   Also Read: Superyacht Bertenaga Nuklir Thor: Terobosan Industri Pelayaran

4. Potensi Sistem Galat Observasional
   Pengukuran cahaya supernova, pengaruh debu galaksi, dan variabilitas instrumen juga berpeluang menambah ketidakpastian. Tim peneliti berupaya memperbaiki teknik kalibrasi agar hasilnya semakin konsisten.

Dampak Perbedaan Nilai Konstanta Hubble

Konstanta Hubble memengaruhi berbagai aspek dalam kosmologi. Jika laju ekspansi alam semesta lebih cepat, maka kita akan memperkirakan alam semesta lebih muda daripada perkiraan yang didapat dari angka ekspansi lebih lambat. Sebagai contoh, perbedaan 68 km/s/Mpc dan 72 km/s/Mpc terdengar sepele, tetapi konsekuensinya dapat mengubah beberapa ratus juta tahun pada estimasi usia kosmos.

Selain itu, nilai Konstanta Hubble menentukan seberapa cepat galaksi bergerak saling menjauh di masa kini. Astronom memakai laju ekspansi tersebut untuk memprediksi nasib alam semesta. Apabila laju ekspansi tinggi, skenario di masa depan mungkin mengarah pada “Big Freeze,” di mana tiap galaksi semakin jauh dan terisolasi, hingga alam semesta menjadi dingin dan gelap.

Upaya Menyelesaikan Hubble Tension

Para ilmuwan menggunakan berbagai pendekatan untuk mencari jawaban. Berikut beberapa di antaranya:

1. Penyempurnaan Metode Supernova Tipe Ia
   Observasi supernova menjadi lebih detail. Para astronom meneliti populasi supernova yang berbeda, mengevaluasi faktor debu antarbintang, serta membandingkan luminositas puncak dengan ketelitian lebih tinggi. Harapannya, kesalahan perhitungan jarak dapat ditekan seminimal mungkin.

2. Pengembangan Teknik Astrometri
   Satelit Gaia dari ESA, misalnya, mengukur posisi bintang dengan akurasi luar biasa. Data ini membantu kalibrasi jarak bintang yang menjadi acuan supernova tipe Ia. Dengan kalibrasi jarak yang lebih tepat, ketepatan nilai Konstanta Hubble akan meningkat.

3. Analisis Lebih Lanjut Terhadap CMB
   Tim peneliti yang menggunakan data Planck terus meninjau ulang asumsi dalam model kosmologi. Mereka mencermati detail fluktuasi suhu dan kepadatan di CMB untuk memastikan bahwa interpretasi data tidak keliru. Jika model ΛCDM perlu modifikasi, mungkin akan menjelaskan perbedaan laju ekspansi.

4. Observasi Teleskop Masa Depan
   Kemunculan James Webb Space Telescope (JWST) membuka peluang untuk meneliti galaksi-galaksi sangat jauh dan redup. JWST bisa membantu mengisi celah data antara “zaman dekat” dan “zaman awal,” sehingga kita memperoleh gambaran lebih komprehensif.

5. Eksperimen Partikel dan Teori Baru
   Kosmologi dan fisika partikel saling berhubungan. Jika ditemukan partikel baru—misalnya neutrino dengan massa berbeda—maka perhitungan evolusi alam semesta bisa bergeser. Fenomena ini mungkin berdampak pada nilai Konstanta Hubble dan menerangkan Hubble Tension.

Implikasi Lebih Luas dalam Kosmologi

Konstanta Hubble tidak hanya sekadar angka. Ia merupakan simpul yang menghubungkan berbagai gagasan kosmologi. Ketika nilainya bergeser, kita berpotensi mengoreksi pemahaman tentang usia semesta, kapan galaksi mulai terbentuk, seberapa banyak materi gelap yang tersimpan di sudut-sudut kosmos, dan bagaimana energi gelap mengatur dinamika perluasan ruang-waktu.

Selain itu, perdebatan ilmiah ini memperlihatkan dinamika sains yang selalu siap direvisi sesuai data terbaru. Para ilmuwan berupaya menguji teori standar lewat observasi, dan perbedaan hasil mendorong hipotesis baru. Hubble Tension menunjukkan bahwa alam semesta mungkin lebih kompleks daripada perkiraan semula.

Masa Depan Penelitian Konstanta Hubble

Sebagian astronom optimistis bahwa data-data baru akan mempertemukan perbedaan hasil pengukuran. Metode pengukuran jarak galaksi dan supernova akan semakin akurat berkat perbaikan instrumen dan analisis statistik. Di sisi lain, tim kosmolog yang menggali data CMB juga dapat menemukan revisi model teoretis. Apabila kedua sisi bertemu di angka yang sejalan, Hubble Tension akan terselesaikan.

Namun, segelintir ilmuwan justru mendambakan ketidakcocokan tersebut tetap bertahan. Mengapa demikian? Karena setiap perbedaan tajam merangsang lahirnya fisika baru. Dalam sejarah, teori-teori baru sering muncul ketika hasil eksperimen tidak selaras dengan prediksi arus utama. Sains akan berkembang jika ada anomali yang menuntut penjelasan radikal.

Kesimpulan

Konstanta Hubble memiliki peran penting dalam menentukan laju ekspansi alam semesta. Angka ini turut memengaruhi estimasi usia kosmos, perkiraan nasib galaksi, dan validitas model ΛCDM. Sejak Edwin Hubble mengajukan angka sekitar 500 km/s/Mpc pada 1929, para astronom telah memangkasnya menjadi rentang 50–100 km/s/Mpc. Teleskop Luar Angkasa Hubble memberikan angka sekitar 72 km/s/Mpc, sedangkan analisis CMB menampilkan angka sekitar 68 km/s/Mpc.

Perbedaan antara 68 dan 72 km/s/Mpc, meskipun tipis, mengarah pada polemik Hubble Tension. Para ilmuwan belum sepakat mengapa hal tersebut terjadi. Ada kemungkinan kesalahan pada metode pengamatan, atau ada muatan fisika baru yang belum dimasukkan dalam model. Upaya penyempurnaan terus berlangsung, dari peningkatan data astrometri Gaia hingga penggunaan JWST. Adanya perbedaan ini justru menjadi pendorong bagi sains untuk mencari jawaban lebih menyeluruh.

Ketika nilainya disepakati suatu saat nanti—atau ketika fisika baru ditemukan—pemahaman kita mengenai alam semesta akan naik ke level yang lebih tinggi. Laju ekspansi kosmos bukan cuma perkara angka, melainkan jendela menuju sejarah, struktur, dan mungkin takdir akhir jagat raya. Karena itu, Hubble Tension menawarkan semangat segar bagi kosmologi modern. Semua pihak menunggu momen di mana ketidakselarasan ini akan terklarifikasi, atau malah membuka jalan bagi terobosan ilmiah yang tak terpikirkan sebelumnya.