Telset.id, Jakarta – Meski hampir berumur 100 tahun, namun misteri tentang Dark Matter masih banyak yang belum terpecahkan. Masih banyak pertanyaan yang belum bisa terjawab oleh para astronom tentang materi gelap di galaksi tata surya kita.
Pada 1930-an, seorang astronom Swiss bernama Fritz Zwicky memperhatikan bahwa galaksi-galaksi dalam kelompok yang jauh mengorbit satu sama lain jauh lebih cepat daripada yang seharusnya diberikan jumlah massa yang terlihat.
Ia mengusulkan bahwa substansi tak terlihat, yang disebut Dark Matter atau materi gelap, mungkin menarik secara gravitasi. Sejak saat itu, para peneliti memastikan bahwa materi misterius itu dapat ditemukan di seluruh kosmos enam kali lebih banyak.
Meskipun telah melihat Dark Matter di seluruh alam semesta, sebagian besar ilmuwan masih “menggaruk-garuk kepala”, karena masih banyak misteri yang belum terpecahkan dari Dark Matter di galaksi tata surya kita.
Pertanyaan yang Belum Terjawab Tentang Dark Matter
Dark Matter masih menjadi misteri yang belum bisa terjawab oleh para ilmuwan, meskipun sudah hampir 100 tahun dilakukan penelitian. Banyak sekali pertanyaan yang belum bisa terjawab oleh para ilmuwan tentang Materi Gelap di galaksi tata surya kita.
Berikut ini 10 pertanyaan terbesar yang belum terjawab tentang Dark Matter, seperti disarikan Telset dari berbagai sumber:
1. Apa itu Dark Matter?
Para peneliti tetap tidak yakin tentang apa sebenarnya Dark Matter. Awalnya, beberapa ilmuwan menduga bahwa massa yang hilang di alam semesta terdiri atas bintang-bintang kecil yang redup dan lubang hitam. Namun, pengamatan rinci belum menemukan cukup banyak objek untuk menjelaskan pengaruh materi gelap.
Seperti yang dikatakan fisikawan Don Lincoln dari Departemen Amerika Serikat. “Pesaing utama” saat ini untuk mantel materi gelap adalah partikel hipotetis yang disebut Partikel Masif Berinteraksi Lemah atau WIMP. Ia akan berperilaku seperti neutron, kecuali antara 10 kali dan 100 kali lebih berat dari proton, seperti yang ditulis Lincoln.
2. Bisakah kita mendeteksi Dark Matter?
Jika dibuat dari WIMP, Dark Matter harus ada di sekitar kita, tidak terlihat dan hampir tidak dapat dideteksi. Jadi, kenapa kita belum menemukannya?
Meskipun Dark Matter tidak akan banyak berinteraksi dengan materi biasa, selalu ada sedikit kemungkinan bahwa partikel materi gelap dapat mengenai partikel normal seperti proton atau elektron saat bergerak melalui ruang angkasa.
Para peneliti telah membangun eksperimen demi eksperimen untuk mempelajari sejumlah besar partikel biasa jauh di bawah tanah, terlindung dari radiasi yang mengganggu dan dapat meniru tabrakan partikel materi gelap.
Setelah puluhan tahun mencari, tidak satu pun dari detektor tersebut yang melakukan penemuankredibel. Fisikawan Hai-Bo Yu dari Universitas California menyebut, partikel materi gelap jauh lebih kecil daripada WIMP atau tidak memiliki sifat mudah dipelajari.
3. Dark Matter punya lebih dari satu partikel?
Materi biasa terdiri atas partikel sehari-hari seperti proton dan elektron, serta kumpulan partikel yang lebih eksotis seperti neutrino, muon, dan pion. Beberapa peneliti bertanya-tanya, apakah materi gelap yang menyusun 85 persen materi di alam semesta mungkin sama rumitnya?
“Tidak ada alasan kuat untuk berasumsi bahwa semua materi gelap di alam semesta dibangun dari satu jenis partikel,” kata fisikawan Andrey Katz dari Universitas Harvard.
Proton gelap dapat bergabung dengan elektron gelap untuk membentuk atom gelap, menghasilkan konfigurasi beragam dan menarik seperti yang ditemukan di dunia kasat mata. Proposal semacam itu semakin banyak di laboratorium fisika, mencari cara untuk mengonfirmasi atau menyangkalnya.
4. Apakah kekuatan gelap itu ada?
Seiring tambahan partikel, ada kemungkinan Dark Matter mengalami gaya serupa dengan yang dirasakan oleh materi biasa. Beberapa peneliti telah mencari “foton gelap”, yang akan menjadi foton seperti yang dipertukarkan antara partikel normal yang menimbulkan gaya elektromagnetik.
Fisikawan di Italia bersiap untuk menghancurkan berkas elektron dan antipartikelnya, yang dikenal sebagai positron, menjadi berlian. Jika foton gelap memang ada, pasangan elektron-positron dapat memusnahkan dan menghasilkan salah satu partikel pembawa gaya aneh, yang berpotensi membuka sektor baru alam semesta.
5. Bisakah Dark Matter Terbuat dari Sumbu?
Ketika fisikawan semakin tidak menyukai WIMP, partikel Dark Matter lain mulai mendapatkan dukungan. Satu pengganti utama adalah partikel hipotetis, yang dikenal sebagai axion. Bobotnya sangat ringan, mungkin hanya 10 yang dinaikkan ke pangkat 31 alias kurang masif daripada proton.
Axion sekarang sedang dicari dalam beberapa percobaan. Simulasi komputer telah meningkatkan kemungkinan bahwa sumbu dapat membentuk objek seperti bintang, yang mungkin menghasilkan radiasi yang dapat dideteksi dan sangat mirip dengan fenomena misterius semburan radio cepat.
6. Apa sifat materi gelap?
Para astronom menemukan materi gelap melalui interaksi gravitasinya dengan materi biasa, menunjukkan bahwa inilah cara utamanya untuk membuat keberadaannya diketahui di alam semesta.
Tetapi ketika mencoba memahami sifat sebenarnya dari materi gelap, para peneliti hanya memiliki sedikit hal untuk dilanjutkan. Menurut beberapa teori, partikel materi gelap seharusnya merupakan antipartikelnya sendiri, yang berarti bahwa dua partikel materi gelap akan musnah satu sama lain saat bertemu.
Eksperimen Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) di Stasiun Luar Angkasa Internasional telah mencari tanda-tanda kehancuran ini sejak 2011 dan telah mendeteksi ratusan ribu peristiwa. Para ilmuwan masih belum yakin apakah ini berasal dari materi gelap, dan sinyal tersebut belum membantu mereka menentukan dengan tepat apa materi gelap itu.
7. Apakah materi gelap ada di setiap galaksi?
Karena ukurannya yang sangat besar melebihi materi biasa, materi gelap sering dikatakan sebagai gaya pengendali yang mengatur struktur besar, seperti galaksi dan gugus galaksi.
Jadi, aneh sekali ketika, awal tahun ini, para astronom mengumumkan bahwa mereka telah menemukan sebuah galaksi bernama NGC 1052-DF2 yang tampaknya hampir tidak mengandung materi gelap sama sekali.
“Materi gelap tampaknya bukan persyaratan untuk membentuk galaksi,” kata Pieter van Dokkum dari Universitas Yale kepada Space.com pada saat itu.
Namun, selama musim panas, tim terpisah memposting analisis yang menunjukkan bahwa tim van Dokkum telah mengukur jarak ke galaksi, yang berarti materi yang terlihat jauh lebih redup dan lebih ringan daripada temuan pertama dan lebih banyak massanya berada di materi gelap daripada sebelumnya.
8. Bisakah materi gelap memiliki muatan listrik?
Sebuah sinyal dari permulaan waktu telah membuat beberapa fisikawan menyatakan bahwa materi gelap mungkin memiliki muatan listrik. Radiasi dengan panjang gelombang 21 sentimeter dipancarkan oleh bintang-bintang di alam semesta, hanya 180 juta tahun setelah Big Bang.
Itu kemudian diserap oleh hidrogen dingin yang ada di sekitar pada waktu yang sama. Ketika radiasi ini terdeteksi pada bulan Februari tahun ini, tanda tangannya menunjukkan bahwa hidrogen jauh lebih dingin daripada yang diperkirakan para ilmuwan.
Ahli astrofisika Julian Muñoz dari Universitas Harvard berhipotesis bahwa materi gelap dengan muatan listrik dapat menarik panas menjauh dari hidrogen yang tersebar di mana-mana, seperti es batu yang mengapung di limun. Namun dugaan tersebut belum bisa dikonfirmasi.
9. Bisakah partikel biasa membusuk menjadi materi gelap?
Neutron adalah partikel materi biasa dengan masa hidup terbatas. Setelah sekitar 14,5 menit, satu neutron yang tidak terikat dari atom akan meluruh menjadi proton, elektron, dan neutrino.
Tetapi dua pengaturan eksperimental yang berbeda memberikan masa hidup yang sedikit berbeda untuk peluruhan ini, dengan perbedaan di antara mereka sekitar 9 detik, menurut eksperimen yang dikutip dalam studi Juli di jurnal Physical Review Letters.
Awal tahun ini, fisikawan menyarankan bahwa jika 1 persen dari waktu, beberapa neutron membusuk menjadi partikel materi gelap, itu bisa menjelaskan anomali ini.
Christopher Morris dari Los Alamos National Laboratory, di New Mexico, dan timnya memantau neutron untuk mencari sinyal yang mungkin merupakan materi gelap tetapi tidak dapat mendeteksi apa pun. Mereka menyarankan bahwa skenario pembusukan lainnya masih mungkin dilakukan.
10. Apakah materi gelap benar-benar ada?
Mengingat kesulitan yang dihadapi para ilmuwan saat mencoba mendeteksi dan menjelaskan materi gelap, seorang penanya yang masuk akal mungkin bertanya-tanya apakah mereka melakukan semuanya dengan salah.
Selama bertahun-tahun, minoritas vokal fisikawan telah mendorong gagasan bahwa mungkin teori gravitasi kita salah, dan gaya fundamental bekerja secara berbeda pada skala besar daripada yang kita perkirakan.
Sering dikenal sebagai “dinamika Newtonian yang dimodifikasi”, atau model MOND, saran ini mengandaikan bahwa tidak ada materi gelap dan kecepatan sangat cepat di mana bintang dan galaksi terlihat berputar mengelilingi satu sama lain adalah konsekuensi dari perilaku gravitasi dengan cara yang mengejutkan.
“Materi gelap masih merupakan model yang belum dikonfirmasi,” tulis fisikawan Don Lincoln dalam penjelasan Live Science. Namun para pengkritik belum meyakinkan bidang yang lebih luas dari ide-ide mereka. Dan bukti terbaru? Ini juga menunjukkan bahwa materi gelap itu nyata.
Ternyata masih banyak misteri di balik teori tentang Dark Matter yang hingga kini belum terpecahkan. Hal itu dibuktikan dengan masih banyaknya pertanyaan tentang materi gelap yang ada di galaksi tata surya kita. Apakah suatu saat manusia bisa menjawabnya? [SN/HBS]
