Para ilmuwan telah menangkap bukti langsung pertama mengenai materi gelap, zat yang sulit dipahami dan menyusun lebih dari seperempat alam semesta.
Menggunakan NASAMelalui teleskop Fermi, para peneliti telah mendeteksi radiasi sinar gamma yang kuat yang muncul dari struktur ‘seperti halo’ yang mengelilingi Bima Sakti.
Frekuensi dan intensitasnya menunjukkan bahwa ini mungkin materi gelap.
Menurut penulis penelitian, Profesor Tomonori Totani dari Universitas Tokyo, gambar menakutkan ini adalah pertama kalinya umat manusia dapat ‘melihat’ zat misterius tersebut.
Selama hampir dua dekade, para ilmuwan telah mengetahui adanya pancaran radiasi sinar gamma yang berasal dari jantung Bima Sakti disebut kelebihan pusat galaksi (GC).
Namun, apa yang disebut ‘tanda halo’ yang mengelilingi galaksi kita adalah sesuatu yang belum pernah dilihat oleh ilmuwan sebelumnya.
Berbicara kepada Daily Mail, Profesor Totani menjelaskan: ‘Sementara kelebihan GC terkonsentrasi di pusat galaksi, sinyal halo saya tersebar tipis di wilayah halo.
‘Saya yakin ini sangat menunjukkan radiasi dari materi gelap.’
Para ilmuwan telah menangkap bukti langsung pertama mengenai materi gelap, zat yang sulit dipahami dan menyusun lebih dari seperempat alam semesta
Pengaruh materi gelap yang tak kasat mata membantu menjelaskan hal ini mulai dari rotasi galaksi hingga perluasan alam semesta.
Namun, meskipun materi gelap sangat penting bagi fisika modern, para ilmuwan hanya mampu mengamati materi gelap secara tidak langsung dengan mengukur efek gravitasinya.
Kini, Profesor Totani yakin dia akhirnya menemukan cara untuk mengubah hal ini.
Banyak ilmuwan percaya bahwa materi gelap terdiri dari sesuatu yang disebut partikel masif yang berinteraksi lemah, atau WIMPs.
WIMPS jauh lebih besar dibandingkan partikel normal seperti proton, namun tidak berinteraksi dengan materi konvensional sehingga hampir mustahil untuk dideteksi.
Namun, ketika dua WIMP bertabrakan, keduanya musnah dan melepaskan ledakan foton dalam bentuk radiasi sinar gamma.
Dengan menggunakan data selama 15 tahun dari Teleskop Luar Angkasa Fermi Gamma-ray milik NASA, Profesor Totani mengamati wilayah galaksi tempat berkumpulnya materi gelap.
Di sana, ia menemukan bahwa sinar gamma dengan ‘jumlah energi yang sangat besar’ meluas dalam struktur mirip halo besar, muncul dari pusat galaksi.
Para ilmuwan telah mengetahui selama hampir dua dekade bahwa ada pancaran radiasi gamma yang muncul dari pusat galaksi. Kini, seorang ilmuwan telah menemukan sinyal yang lebih kuat yang mungkin disebabkan oleh materi gelap
Bahkan setelah menghalangi cahaya dari pusat galaksi, data dari teleskop Fermi milik NASA menunjukkan wilayah ‘seperti halo’ dengan radiasi sinar gamma yang kuat yang mungkin disebabkan oleh tumbukan partikel materi gelap.
Energi ini muncul tepat di tempat yang menurut penelitian sebelumnya, konsentrasi materi gelap akan paling terkonsentrasi.
Yang lebih menarik lagi, tingkat energi ini persis seperti yang diperkirakan beberapa ilmuwan akan dihasilkan oleh tumbukan partikel materi gelap.
Ini mungkin pertama kalinya para ilmuwan menemukan cara untuk memandang materi gelap itu sendiri.
Profesor Totani mengatakan kepada Daily Mail: ‘Karena kita mengamati secara langsung sinar gamma yang dipancarkan materi gelap, saya pribadi yakin ini dapat dianggap sebagai ‘pengamatan langsung’.’
Yang penting, tanda halo benar-benar berbeda dari pengamatan kelebihan GC sebelumnya.
Tidak hanya tanda halo yang lebih tersebar, namun juga 10 kali lebih kuat dibandingkan radiasi gamma yang ditemukan pada kelebihan GC.
Hal ini penting karena belum diketahui jenis bintang atau lubang hitam yang menghasilkan energi jenis ini.
Dr Moorts Muru, pakar materi gelap dari Institut Astrofisika Leibniz yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan kepada Daily Mail: ‘Tidak ada objek bintang yang diketahui memancarkan energi pada tingkat setinggi itu, dan dengan demikian, Totani sangat condong ke arah hipotesis materi gelap.’
Energi yang dihasilkan oleh sinyal halo ini 10 kali lebih kuat daripada radiasi sinar gamma yang berasal dari pusat galaksi, dan setara dengan sinyal yang diharapkan ditemukan oleh para peneliti dari materi gelap (diilustrasikan). Garis merah dan biru menunjukkan prediksi sinyal materi gelap, sedangkan lingkaran menunjukkan titik data yang dikumpulkan Fermi
Meskipun Dr Muru mengatakan ini bukan ‘bukti pasti’, ia menambahkan bahwa ini adalah ‘dorongan signifikan untuk memahami materi gelap’.
Namun, tidak semua orang yakin.
Profesor Joe Silk, peneliti materi gelap dari Universitas Johns Hopkins yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan kepada Daily Mail bahwa menurutnya klaim deteksi materi gelap adalah ‘prematur’.
Pertama, prediksi Profesor Totani mengenai berapa banyak energi yang harus dihasilkan WIMP jauh lebih tinggi dibandingkan perhitungan beberapa ilmuwan.
‘Tentu saja, prediksi kami bisa saja salah, tapi jika dia benar, kami seharusnya melihat sinyal sinar gamma dari galaksi katai terdekat yang didominasi materi gelap,’ kata Profesor Silk.
Selain itu, Profesor Silk berpendapat bahwa sinar gamma yang kuat ini mungkin merupakan hasil ledakan besar yang berasal dari lubang hitam pusat galaksi sekitar 10 miliar tahun yang lalu.
Ledakan ini menciptakan struktur masif yang dikenal sebagai ‘gelembung Fermi’ yang memanjang di kedua sisi galaksi, namun bisa juga memicu reaksi berantai yang kuat.
Profesor Silk berkata: ‘Apa yang tidak dia pertimbangkan adalah fakta bahwa ledakan yang menyebabkan gelembung Fermi dikaitkan dengan guncangan hebat dengan medan magnet turbulen yang dikenal sebagai akselerator partikel raksasa.
Tidak semua orang yakin dengan temuan ini, karena beberapa ilmuwan berpendapat bahwa radiasi sinar gamma mungkin muncul dari ‘partikel energik’ yang terperangkap dalam ‘gelembung Fermi’ (disorot) yang muncul di atas dan di bawah bidang galaksi.
‘Jadi mereka bisa saja menyuntikkan banyak partikel energik yang difusi dan interaksi selanjutnya dengan gas sekitar akan menghasilkan pancaran sinar gamma tambahan. Dalam hal ini, kita tidak memiliki bukti adanya materi gelap.’
Dalam makalahnya yang diterbitkan dalam Journal of Cosmology and Astroarticle Physics, Profesor Totani mengakui bahwa diperlukan lebih banyak pengamatan untuk membuktikan bahwa ini benar-benar materi gelap.
Jika wilayah lain yang seharusnya memiliki banyak materi gelap, seperti galaksi katai di dekatnya, memiliki tanda sinar gamma yang serupa, hal ini akan menjadi bukti kuat untuk klaimnya.
Namun, peneliti tetap yakin bahwa lebih banyak data di masa depan hanya akan memberikan lebih banyak bukti bahwa sinar gamma berasal dari materi gelap.
