Ilustrasi konseptual ekspansi alam semesta.
Kelahiran alam semesta adalah salah satu misteri terbesar yang coba dipecahkan oleh ilmu pengetahuan. Dalam ranah ilmu alamiah modern, narasi yang paling diterima dan didukung kuat oleh bukti observasional adalah Teori Big Bang. Teori ini bukan sekadar ledakan di ruang angkasa, melainkan deskripsi tentang bagaimana ruang dan waktu itu sendiri muncul dan terus mengembang hingga membentuk segala sesuatu yang kita kenal hari ini.
Menurut model standar kosmologi, sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu, seluruh materi dan energi di alam semesta terkompresi menjadi satu titik tak terhingga padat dan panas yang dikenal sebagai singularitas. Kondisi ini berada di luar jangkauan fisika kita saat ini. Sesaat setelah singularitas, alam semesta mengalami periode pertumbuhan yang luar biasa cepat yang dikenal sebagai Inflasi Kosmik. Dalam sepersekian detik, alam semesta mengembang lebih cepat daripada kecepatan cahaya (meskipun ini bukan pelanggaran terhadap teori relativitas karena yang mengembang adalah ruang itu sendiri, bukan objek di dalamnya).
Periode inflasi ini sangat krusial karena ia menjelaskan mengapa alam semesta kita terlihat begitu datar (homogen dan isotropik) pada skala besar. Setelah inflasi mereda, alam semesta masih sangat panas dan padat, penuh dengan plasma kuark-gluon primordial. Seiring dengan ekspansi yang berkelanjutan, suhu mulai turun.
Ketika alam semesta mendingin, gaya fundamental (gravitasi, elektromagnetisme, gaya nuklir kuat, dan gaya nuklir lemah) mulai terpisah. Setelah sekitar satu mikrodetik, kuark bergabung membentuk proton dan neutron. Tahap selanjutnya yang penting adalah nukleosintesis Big Bang, yang terjadi dalam beberapa menit pertama. Pada saat ini, suhu cukup rendah untuk memungkinkan proton dan neutron bergabung membentuk inti atom ringan, terutama hidrogen dan helium, serta sejumlah kecil litium.
Bukti kuat yang mendukung tahap awal ini adalah rasio kelimpahan unsur ringan yang teramati di alam semesta saat ini sangat sesuai dengan prediksi teoritis dari nukleosintesis Big Bang. Ini adalah pilar utama dalam pemahaman kita tentang kelahiran alam semesta.
Alam semesta tetap buram selama ratusan ribu tahun karena elektron bebas terus-menerus memantulkan foton (cahaya), seperti kabut tebal. Momen penting berikutnya terjadi sekitar 380.000 tahun setelah Big Bang, dikenal sebagai era Rekombinasi. Suhu telah turun menjadi sekitar 3000 Kelvin, memungkinkan elektron untuk akhirnya terikat pada inti atom membentuk atom netral stabil. Pelepasan foton dari ‘kabut’ ini menghasilkan radiasi yang sekarang kita deteksi sebagai Cosmic Microwave Background (CMB) atau Radiasi Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik.
CMB adalah "bayangan" termal dari masa bayi alam semesta, dan variasi kecil dalam suhu CMB yang diukur oleh satelit seperti Planck memberikan jendela tak ternilai ke kondisi alam semesta saat itu. Studi CMB adalah salah satu area terpenting dalam ilmu alamiah modern untuk menguji model kosmologis.
Setelah CMB, alam semesta memasuki "Zaman Kegelapan" (Dark Ages) karena belum ada bintang yang terbentuk. Gravitasi mulai bekerja pada fluktuasi kepadatan kecil yang diwariskan dari era inflasi. Materi gelap (Dark Matter), yang belum sepenuhnya dipahami tetapi diperkirakan menyusun sebagian besar massa alam semesta, memainkan peran kunci dalam menarik materi biasa ke dalam gumpalan yang semakin padat. Sekitar seratus juta tahun setelah Big Bang, gumpalan gas terpadat ini runtuh di bawah gravitasinya sendiri, memicu fusi nuklir dan melahirkan bintang generasi pertama. Bintang-bintang raksasa pertama ini mulai memproduksi unsur-unsur yang lebih berat (karbon, oksigen, besi) melalui fusi dan menyebarkannya melalui supernova, memulai proses pembentukan galaksi, gugusan bintang, dan akhirnya planet, termasuk Bumi kita.
Pemahaman kita tentang kelahiran alam semesta terus berkembang seiring dengan kemajuan teknologi teleskop dan sensor partikel. Meskipun Teori Big Bang memberikan kerangka kerja yang sangat sukses, fisika yang mendasari singularitas awal dan sifat sejati materi gelap serta energi gelap tetap menjadi batas terdepan penelitian kosmologi saat ini.