Gambar: Ilustrasi sinar matahari yang menembus pepohonan dengan kecepatan cahaya. (Pixabay).
Pernahkah Anda bertanya-tanya seberapa cepatkah cahaya melaju?
Cahaya adalah radiasi elektromagnetik yang terpancar, dari panjang gelombang manapun, baik yang terlihat oleh mata manusia maupun yang tidak. Jadi bukan hanya cahaya tampak saja, tetapi gelombang radio, gelombang mikro, sinar gamma, dan sinar-X pun juga termasuk cahaya.
Dalam ruang vakum, cahaya melaju dengan kecepatan 299.792.458 meter per detik (nyaris 300.000 km/detik). Nilai ini merupakan salah satu konstanta fisika yang penting dan ditetapkan sebagai Satuan Internasional (SI) pada tahun 1983. Konferensi Internasional menggunakan kecepatan cahaya untuk mendefinisikan satuan meter, dimana “Meter, adalah panjang lintasan yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama interval waktu 1/299.792.458 detik.”
Dalam fisika, kecepatan cahaya dinotasikan dengan c. Menurut hukum relativitas khusus Einstein, c adalah batas kecepatan yang dapat ditempuh oleh materi ataupun energi lain di alam semesta. Dengan kata lain, tidak ada yang bisa melebihi kecepatan cahaya. Hal ini disebabkan karena partikel cahaya (foton) adalah partikel elementer (partikel dasar yang tidak tersusun dari partikel lain) yang tidak bermassa. Sehingga partikel apapun yang memiliki massa tidak akan bisa menyaingi kecepatan foton yang tidak bermassa.
Gambar: Jarak rata-rata dari Bumi ke Matahari adalah 149-150 juta kilometer. Cahaya matahari memerlukan waktu sekitar 8 menit 17 detik untuk mencapai Bumi. Sehingga sinar matahari yang kita lihat di Bumi adalah sinar yang dipancarkannya 8 menit lalu. (Wikimedia).
Semua bentuk radiasi elektromagnetik bergerak dengan kecepatan cahaya. Dalam banyak penggunaannya di Bumi, cahaya dan gelombang elektromagnetik lain tampak bergerak sekejap mata. Tapi dalam jarak yang sangat jauh seperti di luar angkasa, efek dari kecepatannya yang terbatas sangat terasa. Komunikasi dengan wahana antariksa misalnya, dibutuhkan waktu beberapa menit hingga beberapa jam bagi sinyal untuk bergerak dari wahana ke Bumi ataupun sebaliknya.
Komunikasi antara pengendali dan rover penjelajah di Mars memerlukan waktu 5 sampai 20 menit, tergantung jarak dan posisi relatif kedua planet. Hal ini berarti apabila rover di Mars menghadapi masalah, para pengendali di Bumi tidak akan mengetahuinya hingga 5 sampai 20 menit kemudian, dan kemudian akan membutuhkan waktu 5 sampai 20 menit lagi untuk mengirimkan sinyal perintah/petunjuk.
Bahkan wahana antariksa terjauh, Voyager 1; memerlukan waktu 22,5 jam hanya untuk menerima sinyal radio dari Voyager 1. Dan tentunya memerlukan waktu yang sama pula untuk mengirimkan sinyal balasan. Voyager 1 saat ini berjarak sekitar 24 miliar kilometer jauhnya, merupakan wahana antariksa milik NASA sekaligus objek buatan manusia dengan posisi terjauh dari Bumi.
Gambar: Ilustrasi Voyager 1 di kedalaman antariksa. Wahana ini diluncurkan oleh NASA pada 5 September 1977 untuk mempelajari bagian luar tata surya dan medium antar-bintang di luar heliosfer matahari. Voyager 1 saat ini telah berada di luar tata surya. (NASA/JPL-Caltech).
Dalam pengukuran jarak benda-benda astronomi bahkan lebih jauh lagi. Jarak astronomi biasanya dinyatakan dalam satuan tahun cahaya (light year), yang berarti jarak yang ditempuh oleh cahaya selama satu tahun perjalanan. Satu tahun cahaya memiliki nilai sekitar 9.460.730.472.580,8 km (9,46 triliun kilometer).
Sebagai contoh, galaksi Andromeda yang merupakan galaksi terdekat dengan Bima Sakti, berjarak sekitar 2,5 juta tahun cahaya dari Bumi. Itu artinya, cahaya dari Andromeda membutuhkan waktu 2,5 juta tahun untuk sampai ke Bumi, sehingga gambar galaksi Andromeda yang diambil hari ini adalah gambar penampakan mereka 2,5 juta tahun lalu. Jika galaksi Andromeda tiba-tiba menghilang, penduduk Bumi tidak akan menyadarinya hingga 2,5 juta tahun kemudian.
Gambar: Galaksi Andromeda yang berjarak 2,5 juta tahun cahaya dari Bumi. Cahaya yang ditangkap oleh lensa teleskop adalah cahaya yang dipancarkan galaksi itu 2,5 juta tahun yang lalu. (Wikimedia). [1]
Efek ini dimanfaatkan oleh para astronom untuk meneliti tentang asal-usul alam semesta. Dengan meneliti objek-objek antariksa yang sangat jauh, mereka dapat melihat masa lalu alam semesta sesuai dengan jarak objek yang mereka amati. Laju cahaya yang terbatas memungkinkan para astronom untuk menyimpulkan evolusi bintang, galaksi, bahkan alam semesta itu sendiri.
Sejauh ini, galaksi terjauh yang berhasil diamati para astronom adalah JADES-GS-z14-0, berjarak 13,5 miliar tahun cahaya dari Bumi. Alam semesta sendiri diperkirakan berusia 13,8 miliar tahun. Itu artinya galaksi ini terbentuk hanya 290 juta tahun setelah dentuman besar (big bang). Gambar galaksi yang diambil hari ini merupakan keadaannya 13,5 miliar tahun lalu ketika alam semesta masih sangat-sangat muda.
Gambar: Galaksi terjauh yang berhasil diamati para astronom, JADES-GS-z14-0. Berjarak 13,5 miliar tahun cahaya. Gambar galaksi yang diambil hari ini merupakan gambaran keadaan alam semesta ketika baru berusia 290 juta tahun. (NASA).
Demikian penjelasan singkat tentang c, kecepatan cahaya. Di antariksa, kecepatan cahaya pun masih terasa sangat lambat untuk ukuran perjalanan antar-bintang. Wahana antariksa tercepat buatan manusia, Parker Solar Probe milik NASA, mampu mencapai kecepatan 176,5 km/detik atau sekitar 635.000 km/jam. Ini bahkan belum mencapai 1% kecepatan cahaya. Membuat wahana antariksa yang mampu mencapai setidaknya 1% kecepatan cahaya (±300 km/detik) adalah sebuah tantangan besar bagi para insinyur dan ilmuwan hari ini.
Semoga bermanfaat!
Baca juga: Alcubierre Warp Drive, Konsep Kendaraan yang Dapat Bergerak Melebihi Kecepatan Cahaya
[1]: Brucewaters, M31, the Andromeda Galaxy, Killarney Provincial
Park Observatory, CC BY 4.0
Dirangkum dari: berbagai sumber.
