Ahli Astrofisika, Apakah di Alam Semesta Terdapat Pola? – Paul M. Sutter adalah ahli astrofisika di SUNY Stony Brook dan Flatiron Institute, pembawa acara Ask a Spaceman dan Space Radio, dan penulis How to Die in Space.
Selama beberapa dekade, para kosmolog bertanya-tanya apakah struktur alam semesta berskala besar adalah sebuah fraktal – yaitu, apakah ia terlihat sama tidak peduli seberapa besar skalanya. Setelah menyelesaikan survei besar-besaran terhadap galaksi, para ilmuwan akhirnya mendapatkan jawabannya: Tidak, tapi bisa dibilang, bisa dibilang begitu.
Pada awal abad ke-20, para astronom – dimulai dengan Edwin Hubble dan penemuannya tentang jarak yang sangat jauh dari Andromeda, galaksi terdekat dengan Bima Sakti kita – mulai menyadari bahwa alam semesta sangatlah luas. Mereka juga mengetahui bahwa kita dapat melihat galaksi-galaksi tersebar, baik yang dekat maupun yang jauh. https://www.benchwarmerscoffee.com/
Jadi, tentu saja, timbul pertanyaan: Apakah ada pola tertentu dalam susunan galaksi-galaksi tersebut, atau justru acak?
Pada awalnya, itu tampak acak. Para astronom melihat gugus galaksi raksasa, masing-masing berisi seribu galaksi atau lebih. Dan ada juga kelompok galaksi yang jauh lebih kecil dan galaksi-galaksi yang berkumpul sendiri-sendiri. Secara keseluruhan, pengamatan tersebut membuat seolah-olah tidak ada pola menyeluruh pada kosmos.
Dan para astronom setuju dengan hal itu. Mereka telah lama mengasumsikan gagasan yang disebut prinsip kosmologis — yaitu, bahwa alam semesta sebagian besar bersifat homogen (kira-kira sama dari satu tempat ke tempat lain) dan isotropik (kira-kira sama ke arah mana pun Anda melihat). Sekumpulan galaksi dan gugus acak cocok dengan prinsip tersebut.
Namun pada akhir tahun 1970-an, survei galaksi menjadi cukup canggih untuk mengungkap awal mula pola susunan galaksi. Selain gugus, terdapat juga galaksi filamen yang panjang dan tipis. Ada tembok lebar. Dan kemudian ada kekosongan – hamparan luas yang tidak ada apa-apanya. Para astronom menyebutnya jaringan kosmik. Pola ini melanggar prinsip kosmologis, karena berarti wilayah luas di alam semesta tidak terlihat seperti wilayah besar lainnya di alam semesta.
Alam semesta di dalam alam semesta
Salah satu usulan datang dari ahli matematika Benoit Mandelbrot, bapak fraktal. Fraktal sangat sulit untuk didefinisikan, namun cukup sederhana untuk dipahami secara intuitif: Fraktal adalah pola yang berulang tidak peduli seberapa jauh Anda memperbesar atau memperkecil. Mandelbrot tidak menemukan konsep fraktal – ahli matematika telah mempelajari pola kemiripan diri selama berabad-abad – namun dia menciptakan kata “fraktal” dan mengantarkan kita pada studi modern tentang konsep tersebut.
Fraktal ada dimana-mana. Anda memperbesar titik kepingan salju, Anda akan melihat kepingan salju mini. Jika Anda memperbesar cabang-cabang pohon, Anda akan melihat miniatur cabang-cabangnya. Jika Anda memperbesar garis pantai, Anda akan melihat garis pantai mini. Fraktal mengelilingi kita di alam, dan matematika fraktal telah memungkinkan kita memahami beragam struktur serupa di alam semesta.
Jika fraktal ada dimana-mana, tebak Mandelbrot, mungkin seluruh alam semesta adalah fraktal. Mungkin apa yang kita lihat sebagai pola susunan galaksi adalah langkah awal dari fraktal terbesar yang mungkin ada. Mungkin jika kita melakukan survei yang cukup canggih, kita akan menemukan struktur yang bersarang — jaringan kosmik di dalam jaringan kosmik, memenuhi seluruh alam semesta hingga tak terbatas.
Dihomogenisasi dan dipasteurisasi
Ketika para astronom menemukan lebih banyak tentang jaringan kosmik, mereka belajar lebih banyak tentang sejarah Big Bang, dan mereka menemukan cara untuk menjelaskan keberadaan pola skala besar di alam semesta. Teori-teori tersebut meramalkan bahwa alam semesta masih homogen, hanya saja dalam skala yang jauh lebih besar daripada yang pernah diamati para astronom sebelumnya.
Ujian akhir dari alam semesta fraktal baru akan terjadi pada abad ini, ketika survei yang benar-benar raksasa, seperti Sloan Digital Sky Survey, telah mampu memetakan lokasi jutaan galaksi, melukiskan potret jaringan kosmik pada skala yang belum pernah diamati. sebelum.
Jika gagasan alam semesta fraktal benar, maka kita akan melihat jaringan kosmik lokal kita tertanam di dalam jaringan kosmik yang jauh lebih besar. Jika hal ini salah, maka pada titik tertentu, jaringan kosmik akan berhenti menjadi jaringan kosmik, dan bongkahan alam semesta yang acak dan cukup besar akan terlihat (secara statistik) seperti bongkahan acak lainnya.
