Sejarah Alam Semesta: 12 Zaman dari Big Bang

Alam semesta berusia sekitar 13,8 miliar tahun dan bisa dibagi menjadi 12 zaman: alam semesta purba, zaman partikel, inti dan atom, bintang pertama, galaksi dan unsur, tata surya, asal-usul kimiawi, kehidupan primitif, kehidupan kompleks, asal-usul manusia, peradaban, dan zaman antarbintang yang belum terjadi. Tiga zaman pertama muat dalam 380.000 tahun pertama. Tata surya baru muncul 4,8 miliar tahun lalu, dan seluruh sejarah manusia ada dalam 6 juta tahun terakhir. Jika 13,8 miliar tahun dipadatkan menjadi satu tahun kalender, peradaban hanya menempati 30 detik terakhir pada 31 Desember.

12 zaman sekilas

Kalender kosmik memadatkan sejarah alam semesta menjadi satu tahun. 1 Januari pukul 0:00 adalah Big Bang dan tengah malam 31 Desember adalah hari ini. Hitungannya sederhana: tanggal kalender = satu tahun × (1 − tahun yang lalu ÷ 13,8 miliar). Tabel memakai 13,8 miliar tahun (hasil satelit Planck 2018 adalah 13,787 ± 0,020 miliar).

Untuk mengonversi tahun mana pun, pakai kalkulator kalender kosmik.

1. Alam semesta purba: detik pertama

Alam semesta purba mencakup sekitar 10⁻³² detik pertama: zaman Planck, terpisahnya gravitasi, penyatuan agung, inflasi, dan pemanasan ulang. Selama inflasi ruang melar sekitar 10²⁶ kali. Lalu medan inflaton meluruh, energi vakum berubah menjadi partikel dan radiasi, dan alam semesta yang panas pun dimulai.

Semakin dekat ke awal, semakin besar gambaran itu bertumpu pada teori dan semakin sedikit pada pengamatan langsung. Inflasi adalah kerangka utama, bukan fakta yang sudah final.

2. Zaman partikel: kuark, proton, dan neutron

Zaman partikel dimulai sekitar 10⁻¹² detik dan berakhir beberapa puluh detik kemudian. Kuark bergerak bebas dalam sup panas, terkurung menjadi proton dan neutron pada sekitar 10⁻⁶ detik, neutrino terlepas pada 1 detik, dan elektron serta positron saling memusnahkan pada sekitar 10 detik.

Materi bertahan karena setiap satu miliar pasangan partikel–antipartikel menyisakan satu partikel materi. Mengapa begitu, masih menjadi pertanyaan terbuka.

3. Inti dan atom: unsur ringan dan cahaya pertama

Zaman inti dan atom dimulai pada menit ke-3, ketika sekitar 25% massa menjadi helium, dengan sedikit deuterium dan litium. Alpher, Bethe, dan Gamow menghitungnya di Physical Review tahun 1948, yang terkenal sebagai "makalah αβγ".

Sekitar 380.000 tahun kemudian, elektron ditangkap inti atom dan alam semesta menjadi transparan. Cahaya itu adalah radiasi latar gelombang mikro kosmik. Arno Penzias dan Robert Wilson menemukannya secara tak sengaja di Bell Labs pada 1965 saat mencoba menghilangkan derau antena, dan meraih Nobel Fisika 1978. Satelit COBE mengukur spektrum benda hitamnya yang nyaris sempurna pada 1990 dan menemukan riak suhu sebesar satu per 100.000 pada 1992, benih galaksi.

Di kalender, seluruh zaman ini berada di antara 1 dan 4 Januari. Rekombinasi pada 380.000 tahun jatuh pukul 0:14 pagi Tahun Baru. Setelahnya datang zaman kegelapan: tanpa bintang, hanya hidrogen netral yang perlahan mendingin.

4. Bintang pertama: berakhirnya zaman kegelapan

Sekitar 150 juta tahun setelah Big Bang, kira-kira 4 Januari di kalender, bintang pertama menyala. Gravitasi mengumpulkan gas dalam halo materi gelap, dan bintang yang terbentuk mungkin bermassa ratusan kali Matahari. Cahayanya mengionisasi ulang hidrogen, supernova pertama menyebar unsur berat, lubang hitam pertama terbentuk, dan pada sekitar 700 juta tahun kuasar bersinar.

Tanggal pastinya masih belum pasti. Pada 2024 Teleskop Antariksa James Webb mengonfirmasi sebuah galaksi, JADES-GS-z14-0, dengan pergeseran merah 14,32 (Carniani dkk., Nature, 2024), sekitar 290 juta tahun setelah Big Bang, lebih awal daripada perkiraan model lama.

5. Galaksi dan unsur: bintang sebagai tempa

Mulai sekitar 1 miliar tahun setelah Big Bang (12,8 miliar tahun lalu, 27 Januari), zaman galaksi dan unsur dimulai. Galaksi tumbuh lewat tabrakan, dan Bimasakti adalah galaksi spiral berpalang.

Bintang menempa unsur: tiga inti helium melebur menjadi karbon, pembakaran karbon menghasilkan oksigen, fusi berhenti di besi, dan emas, platina, serta uranium berasal dari penggabungan bintang neutron. Halaman tempa unsur menunjukkan asal masing-masing.

6. Tata surya: sudut kita

Tata surya mulai terbentuk sekitar 9 miliar tahun setelah Big Bang, yaitu sekitar 4,8 miliar tahun lalu (27 Agustus). Zat padat tertua di tata surya berumur 4,567 miliar tahun (Connelly dkk., Science, 2012), dan Matahari menyala sekitar masa itu, pada 2 September di kalender. Jupiter tumbuh cepat; sekitar 4,5 miliar tahun lalu benda bernama Theia menabrak Bumi muda dan puingnya membentuk Bulan. Pengeboman Hebat Akhir sekitar 4,1 miliar tahun lalu membawa air, dan 4 miliar tahun lalu permukaan cukup dingin sehingga hujan mengisi samudra pertama.

7. Asal-usul kimiawi: bahan baku kehidupan

Antara 4 dan 3,8 miliar tahun lalu, asal-usul kimiawi mengumpulkan bahan baku: asam amino, nukleotida, membran lipid, dunia RNA, molekul yang menyalin diri, dan akhirnya protosel. Pada 1953 Stanley Miller menghasilkan asam amino lewat eksperimen loncatan listrik yang meniru Bumi purba, titik awal bidang ini.

Bagaimana kehidupan bermula masih pertanyaan terbuka, dan setiap langkah adalah penjelasan kandidat. Di kalender, ini terjadi sekitar 17 September.

8. Kehidupan primitif: 3 miliar tahun mikroba

Kehidupan primitif dimulai sekitar 3,8 miliar tahun lalu (22 September). Leluhur bersama terakhir semua makhluk hidup, LUCA, hidup sekitar 3,7 miliar tahun lalu. Bakteri dan arkea berpisah sekitar 3,5 miliar tahun lalu, dan hamparan mikroba meninggalkan fosil stromatolit.

Sianobakteri memulai fotosintesis penghasil oksigen sekitar 3 miliar tahun lalu. Peristiwa Oksidasi Besar sekitar 2,4 miliar tahun lalu (29 Oktober di kalender) menaruh oksigen di udara dan memusnahkan banyak organisme anaerob. Mitokondria muncul lewat endosimbiosis sekitar 2 miliar tahun lalu, dan sel berinti sekitar 1,8 miliar tahun lalu. Hampir sepanjang zaman ini kehidupan tetap bersel tunggal.

9. Kehidupan kompleks: dari multisel hingga dinosaurus

Kehidupan kompleks dimulai sekitar 640 juta tahun lalu (15 Desember) dengan makhluk multisel. Pada ledakan Kambrium sekitar 540 juta tahun lalu (17 Desember), muncul mata, cangkang, dan pemangsa. Tumbuhan naik ke daratan sekitar 470 juta tahun lalu dan tetrapoda sekitar 370 juta tahun lalu.

Kepunahan Perm sekitar 250 juta tahun lalu menghapus sekitar 96% spesies laut (25 Desember). Tumbukan asteroid sekitar 66 juta tahun lalu mengakhiri zaman dinosaurus (Alvarez dkk., Science, 1980; 30 Desember). Halaman kepunahan massal membahas lima kepunahan besar.

10. Asal-usul manusia: beberapa jam terakhir

Berjalan tegak dimulai sekitar 6 juta tahun lalu, kira-kira pukul 20:11 tanggal 31 Desember, dan membuka zaman asal-usul manusia. Perkakas batu tertua yang penanggalannya baik berumur sekitar 3,3 juta tahun (Harmand dkk., Nature, 2015, Lomekwi, Kenya), dan penggunaan api berasal dari sekitar satu juta tahun lalu. Fosil dari Jebel Irhoud di Maroko menempatkan Homo sapiens paling awal sekitar 300.000 tahun lalu (Hublin dkk., Nature, 2017), pukul 23:48. Kita keluar dari Afrika sekitar 70.000 tahun lalu dan melukis di gua sekitar 40.000 tahun lalu. Untuk spesies-spesiesnya, lihat halaman hominin.

11. Peradaban: 30 detik terakhir

Pertanian dimulai sekitar 12.000 tahun lalu, pukul 23:59:32 di kalender, dan membuka zaman peradaban. Tulisan muncul sekitar 5.200 tahun lalu (23:59:48), disusul perunggu, besi, kertas, dan percetakan. Revolusi ilmiah sekitar 1600, revolusi industri sekitar 1760, dan komputer pertama pada 1946.

Pada 1969 Apollo 11 mendaratkan manusia di Bulan. Carl Sagan mengusulkan kalender kosmik dalam The Dragons of Eden (1977).

12. Peradaban antarbintang: belum terjadi

Peradaban antarbintang adalah satu-satunya dari kedua belas zaman yang belum terjadi. Yang benar-benar terjadi adalah pendaratan di Bulan pada 1969 dan masuknya Voyager 1 ke ruang antarbintang pada 2012 (Stone dkk., Science, 2013). Pangkalan di Mars, kapal bintang, dan bola Dyson masih berupa gagasan.

Telusuri sejarah ini dalam sebuah gim

Cosmos Era adalah gim idle fiksi ilmiah keras yang mengikuti zaman-zaman ini. Di dalam gim kamu mulai dari singularitas dan mengeklik hingga peradaban antarbintang, membuka sumber daya berbeda di tiap zaman. Fiksi gim ditandai terpisah dari sains nyata, dan seluruh bagian antarbintang adalah fiksi gim. Pohon pengetahuan lengkapnya ada di halaman pohon kosmos.

FAQ

Ada berapa zaman dalam sejarah alam semesta?

Tidak ada standar tunggal. Artikel ini memakai 12 zaman dari ensiklopedia Cosmos Era: alam semesta purba, zaman partikel, inti dan atom, bintang pertama, galaksi dan unsur, tata surya, asal-usul kimiawi, kehidupan primitif, kehidupan kompleks, asal-usul manusia, peradaban, dan peradaban antarbintang. Yang terakhir belum terjadi.

Kapan zaman partikel terjadi?

Dari sekitar 10⁻¹² detik sampai beberapa puluh detik setelah Big Bang. Kuark terkurung menjadi proton dan neutron, dan sebagian besar elektron dan positron saling memusnahkan. Di kalender kosmik, zaman ini tidak lewat dari 1 Januari pukul 0:00.

Kapan manusia muncul di kalender kosmik?

Dengan usia 13,8 miliar tahun, leluhur manusia 6 juta tahun lalu muncul sekitar pukul 20:11 tanggal 31 Desember, Homo sapiens modern (300.000 tahun lalu) pukul 23:48, serta pertanian dan peradaban dalam 30 detik terakhir.

Bagaimana kita tahu alam semesta berusia 13,8 miliar tahun?

Terutama dari pengukuran radiasi latar gelombang mikro kosmik. Hasil satelit Planck 2018 adalah 13,787 ± 0,020 miliar tahun, yang biasanya dibulatkan menjadi 13,8.

Di mana tata surya pada kalender kosmik?

Tata surya mulai terbentuk sekitar 27 Agustus, Matahari menyala sekitar 2 September, dan kehidupan tertua di Bumi muncul akhir September. Sagan memakai usia yang lebih besar pada 1977, jadi tanggalnya sedikit berbeda.

Langkah berikutnya

Untuk mencobanya sendiri, mainkan gimnya. Untuk mengonversi tahun lain, pakai kalkulator kalender kosmik.