Alam semesta yang mengembang membuat pengukuran jarak menjadi lebih rumit karena ruang tidak tetap ketika cahaya melewatinya. Galaksi terus memancarkan cahaya, namun cahaya tersebut memerlukan waktu miliaran tahun untuk menjelajahi kosmos sebelum mencapai kita. Selama perjalanan ini, alam semesta terus mengembang, meningkatkan jarak rata-rata antar galaksi (ya, saya tahu terkadang galaksi bisa bertabrakan, tapi yang kita bicarakan di sini adalah rata-rata dalam skala besar).
Artinya, ketika teleskop menangkap cahaya dari galaksi jauh, gambarnya tidak mengungkapkan di mana letak galaksi tersebut saat ini. Ini menunjukkan galaksi seperti saat cahaya memulai perjalanannya. Untuk memperkirakan jaraknya saat ini, para astronom harus menggunakan model kosmologis yang memperhitungkan perluasan alam semesta dari waktu ke waktu.
Model andalan yang digunakan saat ini disebut LCDM. Ini mencakup materi gelap (episode berbeda) dan energi gelap (episode berbeda). Kekuatan dan keterbatasan LCDM patut didiskusikan secara terpisah (episode berbeda), namun model alternatif tidak secara signifikan mengubah gambaran keseluruhan yang dijelaskan di sini.
Batasan alam semesta yang dapat diamati
Alam semesta berusia sekitar 13,77 miliar tahun, namun wilayah terjauh yang dapat kita amati kini berjarak sekitar 45 miliar tahun cahaya. Ruang angkasa meluas saat cahayanya bergerak menuju kita.
Batasan ini dikenal sebagai horizon partikel, horizon kosmologis, atau horizon bergerak, bergantung pada gaya yang Anda rasakan saat itu. Ini mendefinisikan tepi luar gelembung yang dapat kita amati dan menandai jarak terjauh yang dapat kita lihat saat ini.
Sekilas, angka-angka tersebut tampak bertolak belakang. Bagaimana alam semesta teramati bisa menjangkau 45 miliar tahun cahaya padahal usianya baru 13,77 miliar tahun? Jawabannya adalah alam semesta bisa mengembang lebih cepat dari cahaya.
Mengapa ekspansi yang lebih cepat dari cahaya diperbolehkan
Hal ini tidak melanggar hukum fisika. Kecepatan cahaya membatasi seberapa cepat suatu benda dapat bergerak melintasi ruang angkasa di suatu wilayah tertentu. Seorang pengamat tidak akan pernah melihat roket di dekatnya melintas lebih cepat dari kecepatan cahaya.
Ekspansi kosmik berbeda. Galaksi-galaksi jauh belum tentu melintasi ruang angkasa dengan kecepatan tinggi seperti biasanya. Sebaliknya, jarak antara kita dan galaksi-galaksi ini semakin membesar. Relativitas khusus tidak memberikan batasan yang sama mengenai seberapa cepat jarak yang jauh dapat bertambah di alam semesta.
Para astronom dapat memperkirakan seberapa cepat suatu galaksi menyusut dengan mengukur pergeseran merahnya. Saat galaksi menjauh, cahayanya meregang ke arah panjang gelombang spektrum elektromagnetik yang lebih merah. Edwin Hubble menggunakan efek ini untuk menemukan bukti perluasan alam semesta.
Di alam semesta yang mengembang, galaksi-galaksi yang lebih jauh umumnya akan menyusut lebih cepat karena terdapat lebih banyak ruang antara galaksi tersebut dan kita. Lebih banyak ruang berarti lebih banyak jarak yang bisa diperluas.
Titik di mana galaksi mulai menyusut lebih cepat dari kecepatan cahaya disebut jarak Hubble. Jaraknya sekitar 13,77 miliar tahun cahaya.
Mengapa kita masih bisa melihat galaksi bergerak lebih cepat
Kita dapat mengamati galaksi-galaksi di luar jarak Hubble karena cahaya yang mencapai kita saat ini telah dipancarkan sejak dahulu kala, ketika galaksi-galaksi ini berada jauh lebih dekat. Kita juga berpotensi menerima cahaya dari beberapa galaksi yang lebih jauh, asalkan cahaya mulai bergerak ke arah kita saat galaksi-galaksi tersebut semakin dekat.
Namun, ada batas akhir yang disebut cakrawala peristiwa kosmologis (yang sedikit berbeda dengan cakrawala peristiwa lubang hitam). Saat ini jaraknya sekitar 17 miliar tahun cahaya.
Cahaya apa pun yang dipancarkan SEKARANG melampaui batas ini TIDAK AKAN PERNAH mencapai kita, tidak peduli berapa lama pun kita menunggu. Perluasan ruang akan mencegahnya melintasi jarak yang semakin bertambah.
Energi gelap dan alam semesta yang menghilang
Percepatan ekspansi yang disebabkan oleh energi gelap membuat pemisahan ini semakin ekstrim. Cakrawala peristiwa kosmologis akan terus meluas di masa depan, namun pada akhirnya akan mendekati jarak maksimum sekitar 60 miliar tahun cahaya.
Meski begitu, pengamat tidak akan bisa melihat segala sesuatu pada jarak ini. Cahaya dari galaksi terjauh akan meregang hingga panjang gelombang yang sangat besar sehingga menghilang dari pandangan.
Dalam waktu sekitar 100 miliar tahun, semua galaksi di luar kelompok galaksi lokal akan lenyap selamanya. Pengamat di masa depan akan hidup di alam semesta yang tampak jauh lebih kecil dan kosong dibandingkan alam semesta yang kita lihat saat ini.
