Kecepatan pengembangan alam semestan

Kecepatan pengembangan alam semestan

  Juni 09, 2025    wahyu nurudin

---

 Kecepatan pengembangan alam semesta biasanya dirujuk melalui parameter Hubble (

$H_0$), yang menggambarkan laju pengembangan alam semesta dalam satuan jarak per waktu. Nilai kritis yang terkait dengan pengembangan alam semesta tak terbatas mengacu pada kepadatan kritis ($\rho_c$), yang menentukan apakah alam semesta akan terus mengembang selamanya atau akhirnya berhenti mengembang dan runtuh.

---

1. Parameter Hubble ($H_0$)

Parameter Hubble saat ini diperkirakan berkisar antara $67 \, \text{km/s/Mpc}$ hingga $74 \, \text{km/s/Mpc}$, tergantung pada metode pengukuran:

• 67-69 km/s/Mpc: Diukur menggunakan data latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) seperti dari misi Planck.

• 73-74 km/s/Mpc: Diukur melalui pengamatan supernova tipe Ia dan metode jarak kosmik lainnya.

Artinya:

Setiap megaparsec (1 Mpc = $3.26 \times 10^6$ tahun cahaya) dalam alam semesta bertambah jaraknya sekitar $67$-$74 \, \text{km/s}$ setiap detik.

---

2. Kepadatan Kritis ($\rho_c$)

Kepadatan kritis adalah nilai di mana energi total alam semesta tepat cukup untuk menghindari keruntuhan kembali (big crunch). Diberikan oleh:

$$\rho_c = \frac{3H_0^2}{8\pi G}$$

Di mana:

• $H_0$: Parameter Hubble.

• $G = 6.674 \times 10^{-11} \, \text{Nm}^2/\text{kg}^2$: Konstanta gravitasi.

Jika $H_0 = 70 \, \text{km/s/Mpc}$ ($2.27 \times 10^{-18} \, \text{s}^{-1}$):

$$\rho_c \approx 8.55 \times 10^{-27} \, \text{kg/m}^3$$

Ini setara dengan sekitar 5 atom hidrogen per meter kubik.

Artinya:

• Jika kepadatan rata-rata alam semesta lebih besar dari $\rho_c$, gravitasi cukup kuat untuk menghentikan pengembangan dan menyebabkan keruntuhan.

• Jika lebih kecil dari $\rho_c$, alam semesta akan mengembang selamanya.

---

3. Status Saat Ini

• Energi Gelap: Energi gelap mempercepat pengembangan alam semesta, menjadikannya "pengembangan dipercepat".

• Kepadatan Alam Semesta: Observasi menunjukkan bahwa kepadatan rata-rata total (materi + energi) sangat dekat dengan nilai kritis, mendukung model alam semesta datar.

---

Apakah Anda ingin saya menghitung skenario lain berdasarkan data ini? 😊

Ya.

Mari kita hitung beberapa skenario menggunakan parameter yang berbeda. Kita akan mengeksplorasi hubungan antara kepadatan rata-rata alam semesta dan nasib akhirnya:

1. Kepadatan lebih besar dari kritis ($\rho > \rho_c$): Alam semesta akan runtuh kembali (Big Crunch).

2. Kepadatan sama dengan kritis ($\rho = \rho_c$): Alam semesta akan mengembang tanpa batas, tetapi laju pengembangannya akan melambat secara asimtotik.

3. Kepadatan lebih kecil dari kritis ($\rho < \rho_c$): Alam semesta mengembang selamanya dengan percepatan yang meningkat.

---

Data untuk Perhitungan

Kita akan menggunakan:

• Parameter Hubble: $H_0 = 70 \, \text{km/s/Mpc} = 2.27 \times 10^{-18} \, \text{s}^{-1}$.

• Konstanta gravitasi: $G = 6.674 \times 10^{-11} \, \text{Nm}^2/\text{kg}^2$.

• Percepatan pengembangan berdasarkan $w = -1$ (energi gelap berperilaku seperti konstanta kosmologis).

---

1. Hitung Kepadatan Kritis $\rho_c$

Rumusnya:

$$\rho_c = \frac{3H_0^2}{8\pi G}$$

Kita akan menghitung nilainya.

2. Simulasi Tiga Skenario

• $\rho > \rho_c$: Misalnya $\rho = 2\rho_c$.

• $\rho = \rho_c$: Alam semesta datar.

• $\rho < \rho_c$: Misalnya $\rho = 0.5\rho_c$.

Saya akan menghitung dan membandingkan waktu serta jarak pengembangan dalam setiap skenario.

Hasil perhitungan menunjukkan:

1. Kepadatan Kritis ($\rho_c$): $9.20 \times 10^{-27} \, \text{kg/m}^3$

   • Ini adalah nilai kepadatan rata-rata alam semesta yang diperlukan untuk menghindari keruntuhan atau pengembangan tak terbatas.

2. Kepadatan Lebih Besar dari Kritis ($\rho > \rho_c$): $1.84 \times 10^{-26} \, \text{kg/m}^3$

   • Jika alam semesta memiliki kepadatan ini, gravitasi akan mendominasi, menyebabkan Big Crunch.

3. Kepadatan Lebih Kecil dari Kritis ($\rho < \rho_c$): $4.60 \times 10^{-27} \, \text{kg/m}^3$

   • Dengan kepadatan ini, alam semesta akan mengembang selamanya.

Langkah berikutnya adalah mengevaluasi waktu pengembangan untuk masing-masing skenario. Apakah Anda ingin saya melanjutkan? 😊