1 hour ago
2
Peta distribusi galaksi yang diamati oleh kolaborasi DESI, yang memungkinkan pengukuran kecepatan galaksi secara akurat/Credit: Claire Lamman/DESI collaboration; custom colormap package by cmastro.Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah berupaya memahami materi gelap—zat misterius dan tak kasat mata yang menyusun sekitar 85% dari seluruh materi di alam semesta.
Materi gelap tidak memancarkan atau memantulkan cahaya, sehingga mustahil untuk dilihat secara langsung, dan sifatnya tetap menjadi salah satu teka-teki terbesar dalam fisika.
Kini, sebuah studi baru dari para peneliti di Universitas Jenewa (UNIGE) dan kolaborator internasional mereka menunjukkan bahwa materi gelap berperilaku sangat mirip dengan materi biasa dalam hal gravitasi.
Temuan yang dipublikasikan di Nature Communications ini menunjukkan bahwa materi gelap jatuh ke dalam sumur gravitasi —wilayah ruang yang terdistorsi oleh tarikan benda-benda masif— sama seperti materi normal.
Penemuan ini mendukung gagasan bahwa materi gelap mengikuti teori relativitas umum Einstein dan tidak dipengaruhi oleh "gaya kelima" yang misterius.
Namun, hasil penelitian ini masih membuka kemungkinan adanya gaya yang belum ditemukan, meskipun jauh lebih lemah daripada gravitasi.
Materi biasa—jenis yang menyusun bintang, planet, dan manusia—merespons empat gaya yang telah diketahui: gravitasi, elektromagnetisme, dan gaya nuklir kuat dan lemah yang bekerja di dalam atom.
Namun, materi gelap, yang berinteraksi sangat sedikit dengan apa pun selain gravitasi, telah lama diduga mungkin mematuhi gaya tambahan yang tidak diketahui.
Untuk menguji hal ini, tim yang dipimpin UNIGE meneliti pergerakan galaksi di seluruh alam semesta.
Karena galaksi sebagian besar terbuat dari materi gelap, pergerakannya seharusnya mengungkapkan bagaimana materi gelap berperilaku di bawah pengaruh gravitasi.
“Kami membandingkan kecepatan galaksi dengan kedalaman sumur gravitasi tempat mereka jatuh,” jelas Camille Bonvin, fisikawan teoretis di UNIGE dan salah satu penulis studi tersebut.
Jika materi gelap mengikuti aturan yang berbeda dari materi biasa, galaksi akan bergerak dengan cara yang tak terduga—jatuh lebih cepat atau lebih lambat ke dalam sumur ini tergantung pada apakah ada gaya lain yang bekerja padanya. Namun, data tidak menunjukkan penyimpangan semacam itu.
"Hasil kami menunjukkan bahwa materi gelap mematuhi persamaan yang sama yang menggambarkan materi biasa," kata Bonvin.
Secara spesifik, para peneliti menemukan bahwa persamaan Euler, yang menggambarkan bagaimana materi bergerak di bawah pengaruh gravitasi, masih berlaku untuk materi gelap.
Namun, mereka memperingatkan bahwa hal ini tidak sepenuhnya menghilangkan kemungkinan adanya gaya baru yang sangat lemah.
Menurut Nastassia Grimm, penulis utama studi ini, jika gaya kelima tersebut ada, kekuatannya harus kurang dari 7% dari gravitasi, atau pasti sudah terdeteksi.
Tujuan tim selanjutnya adalah untuk mendorong batasan ini lebih jauh lagi.
Survei astronomi di masa mendatang—seperti Legacy Survey of Space and Time (LSST) dan Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)—akan mengumpulkan data yang lebih akurat tentang gerakan galaksi.
Observasi baru ini dapat mendeteksi gaya yang sekecil 2% dari kekuatan gravitasi, menawarkan wawasan yang lebih mendalam tentang sifat sejati materi gelap.
"Studi ini menandai sebuah langkah maju yang penting," kata Isaac Tutusaus, rekan penulis dan peneliti di Universitas Toulouse.
"Kita sekarang tahu materi gelap tidak sepenuhnya melawan gravitasi—tetapi alam semesta mungkin masih menyembunyikan gaya-gaya halus yang belum kita ungkap."
CAPTION: Peta distribusi galaksi yang diamati oleh kolaborasi DESI, yang darinya memungkinkan pengukuran kecepatan galaksi secara akurat/Credit: Claire Lamman/DESI collaboration; custom colormap package by cmastro.
