Kita kembali ke tahun 1998, ketika Supernova Cosmology Project (Proyek Kosmologi Supernova) di Berkeley National Laboratory milik Caltech dan Tim Supernova High-z (sebuah konsorsium internasional) menganalisis dan menentukan jarak sebuah supernova tipe Ia yang berada di dekat kecerlangan puncaknya. Dengan teknik pergeseran Doppler, ditentukan pergeseran merah di galaksi dimana supernova tersebut berada dan membandingkannya dengan persamaan Hubble. Pengukuran ini menunjukkan bahwa supernova itu ternyata jauh lebih redup ketimbang yang diramalkan oleh persamaan Hubble. Karena cahaya dari peristiwa ini membutuhkan watu 4 hingga 8 miliar tahun untuk sampai ke kita, pengukuran menunjukkan bahwa alam semesta sekarang mengembang lebih cepat daripada di masa lalu. Dengan kata lain, kecepatan pengembangan alam semesta mengalami percepatan!

Tahun berikutnya, supernova yang lebih jauh ditemukan. Tampaknya supernova tersebut adalah supernova terjauh yang pernah diamati sampai saat itu, yang cahayanya berasal dari 11 miliar tahun lalu. Supernova ini lebih terang dari yang diharapkan. Jadi, 11 miliar tahun lalu, percepatan pengembangan alam semesta pasti menurun karena gravitasi. Namun kemudian, antara 4 sampai 8 miliar tahun lalu, pengembangan alam semesta mulai mengalami percepatan dan galaksi-galaksi mulai menyebar dengan kecepatan lebih tinggi.

Dari sini kita bisa menyimpulkan bahwa apa pun yang menyebabkan percepatan alam semesta sekarang ternyata kurang penting, bahkan belum ada di awal terbentuknya alam semesta. Pengukuran tersebut menjadi penting sekitar setengah jalan dalam pengembangan alam semesta, dan sejak saat itu menjadi dominan. Kalau dianalogikan, kondisi ini mirip dengan pengemudi mobil yang melambat saat mendekati lampu merah, lantas menaikkan kecepatan segera setelah lampu menyala hijau.

Lantas, “benda” apakah yang menyebabkan peningkatan kecepatan kosmologis? Kita belum benar-benar tahu, tapi kita telah memberinya nama. Massa/energi yang hilang belum pernah terlihat sehingga praktis gelap. Dan karena massa/energi bekerja melawan gravitasi, maka massa/energi tidak bisa memiliki massa. Ahli astrofisika Michael Turner dari Universitas Chicago memberinya nama energi gelap (dark energy) pada 1999.

Berkat satu rangkaian percobaan dari sudut pandang yang benar-benar berbeda, kita memiliki perhitungan mengenai seberapa banyak energi gelap ini meskipun kita masih belum tahu apa sebenarnya energi gelap itu. Beberapa percobaan yang berbeda dirancang untuk menyelidiki sifat-sifat geometris keseluruhan ruang angkasa untuk menentukan apakah alam semesta ini terbuka, datar, atau tertutup. Radiasi latar gelombang mikro yang mengisi keseluruhan alam semesta berasal dari peristiwa big bang. Selama 400.000 tahun semenjak big bang, alam semesta sedemikian panas sehingga tidak dapat ditembus oleh radiasi elektromagnetik. Lalu massa/energi menjadi cukup dingin dan radiasi dipancarkan. Selama 400.000 tahun itu, radiasi hanya bisa menempuh jarak terbatas sehingga berbagai fluktuasi di dalamnya juga berukuran terbatas. Akan tetapi, dalam perjalanan sejak saat itu, fluktuasi radiasi dibelokkan oleh lengkungan alam semesta. Menentukan ukuran fluktuasi suhu yang sangat kecil pada radiasi ini membuat kita bisa menentukan kelengkungan seluruh alam semesta. Balon di ketinggian sangat tinggi dan sensor di atas stasiun cuaca di kutub selatan telah digunakan untuk mengukur fluktuasi ini. Proyek BOOMERANG, MAXIMA, dan DASI menganalisis fluktuasi ini dan menentukan bahwa geometri keseluruhan alam semesta adalah datar: Omega bernilai 1 ± 4%.

Sebagai konsekuensi keadaan tersebut, kerapatan energi/massa pasti tepat sama dengan nilai kritisnya. Karena materi biasa dan materi gelap bersama-sama menyusun 27% kerapatan massa/energi kritis, untuk membuat geometri keseluruhan alam semesta menjadi datar, sisanya sebesar 73% pastilah tersusun atas dari energi gelap. Teori ini meninggalkan kejanggalan bagi kita, karena kita dapat menghitung jumlah energi gelap diluar sana tanpa kita tahu sedikit pun tentang sifat dasarnya!

Berdasarkan data yang ada, kita bisa menyusun gambaran ringkas seperti ini: Setelah dentuman besar, disusul pengembangan awal, alam semesta menetap pada suatu pengembangan dimana kecepatannya menurun oleh adanya materi (biasa dan gelap). Energi gelap tidak penting di tahap-tahap awal dan pasti telah didistribusikan dengan begitu halus sehingga tidak mengganggu pembentukan galaksi dan kluster galaksi. Lalu, beberapa miliar tahun kemudian, energi gelap mulai mengambil alih dan mengeluarkan tekanan negatif, melawan gravitasi, dan menyebabkan alam semesta mengembang semakin cepat. Saat ini, energi gelap sedikit lebih kuat dari gravitasi, tetapi selama alam semesta mengembang lebih cepat, jarak yang makin besar akan makin melemahkan pengaruh gravitasi. Energi gelap akan menjadi dominan dalam waktu lama, mengarah pada peningkatan percepatan pengembangan alam semesta.


Pada catatan bulan Ferbuari 2005, kita pernah berbincang sedikit seputar materi gelap (dark matter). Hingga kini, soal materi tak terlihat yang mengisi sebagian besar alam semesta itu masih menjadi persoalan serius dan belum terpecahkan. Tapi, materi gelap bukanlah persoalan terbesar yang dihadapi oleh astronomi saat ini. Pada akhir dekade 1990-an, para ahli kosmologi mempelajari perkembangan menyeluruh dari alam semesta dari sudut pandang teoritis dan menemukan beberapa kemungkinan yang berbeda-beda bagi perkembangan menyeluruh alam semesta dalam hal ruang dan waktu.

Kita bisa menganalogikan gerakan alam semesta dengan melemparkan sebuah bola ke udara, di sini, di Bumi. Jika Anda melemparnya cukup cepat, maka bola akan melambung tinggi ke udara, untuk sesaat berhenti, lalu kembali menuju ke bawah (selanjutnya terserah Anda untuk menangkapnya dengan tangan atau membiarkannya jatuh ke tanah). Kondisi ini akan terjadi di alam semesta tertutup. Alasan bola bergerak kembali adalah adanya gaya gravitasi yang ditimbulkan oleh massa Bumi yang cukup untuk menariknya kembali. Sekarang lemparkan bola yang sama dengan cara yang sama, tapi bukan di Bumi, tapi tempatnya di sebuah asteroid kecil :). Kalau asteroidnya cukup kecil, bola mungkin akan bergerak cukup cepat untuk lolos dari gaya tarik gravitasi asteroid dan tak akan pernah kembali. Kondisi ini akan terjadi di alam semesta terbuka. Jika anda berdiri di atas sebuah benda dengan massa yang tepat, bola akan mencapai jarak tak terhingga dengan kecepatan nol. Ini terjadi di alam semesta kritis.

Jadi, secara akal, pertanyaan tentang perkembangan menyeluruh alam semesta dapat dipersingkat menjadi semacam ini: Apakah massa alam semesta cukup untuk menghentikan pengembangan alam semesta atau tidak? Pertanyaan ini akan membuat kerapatan materi dan energi keseluruhan menjadi penentu utama perkembangan alam semesta. Baik massa maupun energi harus disatukan karena keduanya tak bisa ditawar-tawar lagi sesuai dengan persamaan E=mc² nya Einstein.

Kerapatan materi/energi biasanya ditulis dalam perbandingan, disebut Omega, dari kerapatan materi/energi relatif terhadap nilai tertentu (kerapatan kritis). Nilai Omega tepat sebesar 1, dimana kerapatan materi/energi adalah tepat sama dengan nilai kerapatan kritis, menunjukkan pengembangan alam semesta sedikit menurun, menuju jarak tak terhingga, dalam waktu yang tak terhingga, dimana alam semesta tidak mengembang dan tidak pula menyusut. Kasus ini disebut alam semesta rapat kritis. Jika adanya massa menentukan adanya geometri ruang-waktu, kerapatan kritis setara dengan alam semesta yang datar. Di alam semesta yang datar, garis-garis paralel akan tetap paralel dan geometri Euclidean berlaku.

Nilai Omega lebih bear dari satu berarti kecepatan pengembangan alam semesta menurun dengan lebih cepat, dan ukuran alam semesta akan mencapai sebuah batas tertentu, lalu akan berbalik arah, bahkan runtuh kembali, menghasilkan apa yang disebut sebagai Benturan Besar (kebalikan dari Dentuman Besar). Kasus ini disebut alam semesta tertutup. Dalam kasus ini, garis-garis paralel akan menjadi cekung dan geometri Euclidean tidak berlaku.

Nilai Omega kurang dari satu menunjukkan alam semesta akan mengembang selamanya, dengan kecepatan pengembangan yang sedikit berkurang. Kasus ini disebut alam semesta terbuka. Disini, garis-garis paralel akan menjadi cembung dan geometri Euclidean juga tidak berlaku.

Berdasarkan materi/energi yang kasat mata, Omega bernilai kurang dari satu, yang menunjukkan sebuah alam semesta terbuka. Perhitungan terakhir terhadap jumlah materi gelap (materi gelap) di alam semesta menunjukkan massa yang jauh lebih besar, tetapi totalnya masih belum mendekati kepadatan kritis. Dengan dasar materi gelap dan kasat mata, alam semesta adalah terbuka, tanpa memperhitungkan apapun hasil dari rincian materi gelapnya. Kasus ditutup? Tidak secepat itu :).