Paradoks Olbers

—–Asumsikan bahwa alam semesta sangatlah besar dan memiliki bintang dengan jumlah tak berhingga dan terdistribusi, maka malam hari seharusnya tidaklah segelap yang kita alami. Dengan kata lain, anggaplah bahwa alam semesta statis, infinit, kekal, dan secara seragam terisi oleh bintang-bintang atau galaksi. Jika kita melihat ke berbagai arah, garis pandang kita semestinya menuju pada suatu bintang atau galaksi, sebagaimana dapat dianalogikan dengan suatu anak panah tanpa gesekan yang diarahkan pada sembarang arah pada hutan yang penuh dengan pepohonan, maka ia pasti akan menancap pada salah satu pohon. Maka dengan demikian, kemanapun kita melihat, mestinya langit akan selalu nampak terang, bukannya gelap. Bahkan jika pun jika bintang-bintang yang jauh nampak lebih redup, jumlah bintang-bintang di kejauhan akan semakin banyak yang seharusnya mengakibatkan langit tetap terang benderang di malam hari karena semakin banyak cahaya yang sampai ke bumi. Akan tetapi faktanya tidaklah demikian, sebagaimana kita saksikan, langit tetaplah gelap di malam hari. Mengapa langit malam tidak seterang permukaan matahari? Inilah pertanyaannya. Jika kita bayangkan dapat memindahkan matahari dua kali lebih jauh dari kedudukannya sekarang, maka kita akan menerima ¼ kali foton, (kebanyakan bintang-bintang yang jauh akan nampak lebih redup dibandingkan dengan bintang yang lebih dekat, kecerahannya akan menurun sebanding dengan 1/d2 , dengan d merupakan jarak), namun pada saat yang sama, akan terdapat lebih banyak bintang pada jarak yang lebih besar, dan jumlah bintang pada jarak yang lebih besar akan meningkat dengan faktor d2, dengan demikian luasan intensitasnya tetap konstan. Dengan jumlah bintang yang sangat banyak, setiap elemen anguler dari langit akan memiliki bintang, dan seluruh permukaannya akan secerah matahari. Mari kita bayangkan bahwa kita tengah tinggal dalam pusat sebuah cekungan benda hitam dengan temperature 6000 derajat Celcius. Inilah yang disebut dengan paradox Olbers. Hal ini pernah dibahas Kepler pada 1610 dan didiskusikan kembali oleh Halley dan Cheseaux pada abad ke-18. Akan tetapi, hal ini baru populer setelah Olbers memunculkan isu ini pada abad ke-19. Ada beberapa kemungkinan penjelasan untuk hal ini, antara lain: terlalu banyak jumlah ‘debu-debu’ di luar angkasa Alam semesta hanya memiliki jumlah bintang yang terbatas Distribusi bintang tidak homogen, jadi bisa saja terdapat bintang dengan jumlah infinit, akan tetapi posisi sebagiannya tersembunyi, sehingga hanya ada areal anguler yang terbatas tempat bintang-bintang tersebut terposisikan;  Alam semesta mengembang, sehingga bintang-bintang yang jauh mengalami redshift hingga semakin kabur; Alam semesta masih berusia muda sehingga cahaya dari bintang-bintang belum menjangkau kita.

Penjelasan yang pertama tentu tidak tepat. Dalam benda hitam, debu-debu akan mengalami pemanasan juga. Kelakuannya akan lebih seperti perisai radiasi, secara eksponensial meredam cahaya-cahaya bintang yang jauh. Akan tetapi, kita tak dapat meletakkan cukup banyak debu di luar angkasa untuk menghilangkan cahaya dari bintang di kejauhan tadi tanpa juga menutupi cahaya yang dipancarkan matahari, jadi ide ini tidaklah tepat.

Premis yang kedua secara teknis mungkin saja benar, akan tetapi, walaupun jumlahnya finit, tetap saja cukup untuk menerangi seluruh langit, dengan kata lain jumlah total materi yang berkilau di seluruh alam semesta masih jauh lebih besar.  Jumlah bintang-bintang karena banyaknya, hampir infinit.

Penjelasan ketiga mungkin benar separuhnya. Kita hanya tak begitu tahu. Andaikan bintang-bintang terdistribusi sebagaimana fractal, maka akan terdapat celah-celah pada ruang kosong, artinya, langit akan terlihat gelap kecuali pada sedikit area tertentu.

Dua penjelasan terakhir, benar dan dapat dikatakan sebagai bagian dari penyebab paradox Olbers. Ada sejumlah argument yang menyarankan bahwa efek dari usia alam semesta yang masih ‘muda’ merupakan sebab yang paling bertanggung jawab dalam hal ini. Kita tinggal dalam suatu “kulit sferis” dari suatu alam semesta yang teramati/ Observable Universe yang memiliki radius setara dengan waktu hidupnya. Objek yang berusia lebih dari 13.7 ribu juta tahun terlalu jauh bagi mereka sehingga cahayanya dapat mencapai posisi kita.

Waktu hidup bintang sekitar 1010 tahun. Usia untuk alam semesta mencapai kesetimbangan termal kira-kira 1024 tahun. Banyak bintang telah lahir, kemudian mati. Pada dasarnya, pada suatu waktu tidak terdapat cukup banyak bintang yang aktif untuk memenuhi ruang pada alam semesta dengan radiasi yang cukup untuk menerangi langit malam.

Secara historis, setelah Hubble menemukan bahwa alam semesta mengembang, namun sebelum teori mengenai Big Bang secara ajeg diakui dengan penemuan cosmic background radiation, paradox Olbers digunakan sebagai bukti dari teori relativitas khusus. Pergeseran merah/ redshift sebagai efek dari relativitas khusus dibutuhkan untuk “menghilangkan” cahaya bintang. Efek ini juga berkontribusi, namun kembali lagi, penyebab utamanya adalah usia alam semesta itu sendiri.

Referensi:

http://physics.uwstout.edu/deptpages/physqz/olber.htm

Wesson P 1991 Ap. J. 367, 399

Harrison E Darkness at Night: A Riddle of the Universe (Harvard University Press)

http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/olbers.html

http://www.astro.cornell.edu/academics/courses/astro201/olbers_paradox.htm

Newton D Olbers’ Paradox:A Review of Resolutions to this Paradox (Dept. of Physics and Astronomy,University of Leeds)

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s