Pertanyaan mengenai seberapa besar alam semesta telah menghantui pemikiran manusia sejak zaman filsafat kuno. Dengan kemajuan teknologi teleskop, kita kini mampu melihat objek-objek yang jaraknya miliaran tahun cahaya. Namun, apa yang kita lihat hanyalah sebagian kecil dari keseluruhan realitas kosmik. Memahami ukuran alam semesta yang sebenarnya adalah upaya yang terus berkembang, melibatkan fisika teoretis, kosmologi, dan observasi canggih.
Alam Semesta Teramati vs. Alam Semesta Keseluruhan
Hal pertama yang perlu dibedakan adalah antara alam semesta teramati (observable universe) dan alam semesta secara keseluruhan. Alam semesta teramati adalah wilayah ruang di mana cahayanya memiliki cukup waktu untuk mencapai kita sejak Big Bang. Berdasarkan pengukuran usia alam semesta (sekitar 13,8 miliar tahun), radius alam semesta teramati secara kasar adalah 46,5 miliar tahun cahaya (bukan 13,8 miliar, karena ekspansi ruang telah memperluas jarak tersebut). Batas ini bukan karena keterbatasan alat kita, melainkan batas fundamental dari kecepatan cahaya dan waktu yang tersedia.
Representasi konseptual perluasan ruang antara pengamat dan batas teramati.
Implikasi Geometri dan Bentuk Alam Semesta
Jawaban atas ukuran sebenarnya sangat bergantung pada geometri alam semesta kita. Fisika modern, berdasarkan Relativitas Umum Einstein, menunjukkan tiga kemungkinan bentuk global untuk alam semesta: datar (flat), tertutup (closed/spherical), atau terbuka (open/hyperbolic). Pengukuran data dari latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) oleh misi seperti WMAP dan Planck sangat mendukung model alam semesta yang sangat datar.
Jika alam semesta benar-benar datar, ini menyiratkan bahwa ia bersifat tak terbatas (infinite). Jika alam semesta tidak terbatas, maka ukuran alam semesta yang sebenarnya akan menjadi tak terhingga. Ini adalah kesimpulan yang paling konsisten dengan data observasional kita saat ini. Meskipun demikian, ketidakpastian dalam pengukuran selalu ada; alam semesta mungkin saja sangat besar namun memiliki kelengkungan yang sangat kecil sehingga tampak datar bagi kita, mirip permukaan bumi yang tampak datar meskipun sebenarnya bulat.
Batasan Bawah Ukuran Jika Alam Semesta Berhingga
Jika alam semesta memang terbatas (tertutup), ia akan memiliki volume yang terhingga, meskipun kita tidak bisa melihat batasnya. Dalam skenario ini, para ilmuwan telah menetapkan batas bawah yang ekstrem untuk ukurannya. Jika alam semesta memiliki kelengkungan negatif (terbuka) atau positif (tertutup), ukurannya harus setidaknya ratusan kali lipat lebih besar daripada alam semesta teramati agar kita tidak mendeteksi efek kelengkungan tersebut dalam pengukuran CMB kita.
Sebagai contoh, jika alam semesta tertutup, kelengkungannya akan menyebabkan cahaya dari objek yang sangat jauh kembali ke kita setelah mengelilingi ruang. Kita mungkin melihat versi "ganda" atau "berulang" dari galaksi-galaksi yang sama. Karena kita belum mengamati pengulangan yang signifikan seperti itu, ukuran alam semesta, jika terbatas, haruslah jauh melampaui horizon teramati kita. Perkiraan konservatif menempatkannya setidaknya 250 kali radius teramati.
Multiverse dan Batas Terakhir
Pembahasan mengenai ukuran alam semesta seringkali merembet ke konsep Multiverse. Dalam beberapa teori inflasi kosmik, alam semesta kita hanyalah salah satu dari banyak "gelembung" atau "kantong" ruang-waktu yang tak terhitung jumlahnya. Dalam pandangan ini, istilah "ukuran alam semesta" menjadi ambigu, karena kita hanya dapat mengukur alam semesta kita sendiri. Ukuran total Multiverse, jika ada, hampir pasti tak terbatas.
Kesimpulan: Sebuah Misteri yang Terbuka
Saat ini, kesimpulan paling kuat yang bisa kita tarik adalah bahwa ukuran alam semesta yang sebenarnya kemungkinan besar tak terhingga, berdasarkan bukti kuat bahwa ruang angkasa datar. Namun, jika ia terbatas, ia pasti jauh lebih besar daripada wilayah yang dapat kita lihat. Apa pun jawabannya, skala kosmik melampaui imajinasi manusia sehari-hari. Alam semesta teramati adalah sekadar tetesan air di lautan yang volumenya mungkin tidak terukur sama sekali, mendorong batas pemahaman kita tentang eksistensi.