Cahaya misterius di pusat Bima Sakti mungkin berasal dari materi gelap | berita

Astronomi Lihat semua topik Facebook Menciak E-mail Link Tautan Disalin!

Mengikuti Di pusat galaksi kita, terdapat cahaya misterius dan menyebar yang dihasilkan oleh sinar gamma â radiasi kuat yang biasanya dipancarkan oleh objek berenergi tinggi seperti bintang yang berputar atau meledak dengan cepat.

Teleskop Luar Angkasa Sinar Gamma Fermi milik NASA mendeteksi cahaya tersebut tidak lama setelah diluncurkan pada tahun 2008, dan cahaya tersebut telah membingungkan para ilmuwan sejak saat itu, sehingga memicu spekulasi mengenai penyebabnya.

Beberapa astronom percaya bahwa sumber cahaya tersebut berasal dari pulsar â sisa-sisa bintang yang meledak dan berputar â sementara yang lain menunjuk pada partikel materi gelap yang bertabrakan, suatu bentuk materi yang sulit dipahami dan tidak terlihat yang diyakini lima kali lebih melimpah daripada materi biasa.

Banyak penelitian sebelumnya yang mendukung kedua gagasan tersebut, namun tampaknya ada masalah dengan teori materi gelap: Cahaya sinar gamma tampaknya cocok dengan bentuk tonjolan galaksi â wilayah bulat dan padat di pusat Bima Sakti yang sebagian besar terdiri dari bintang-bintang tua, termasuk pulsar.

Pengamatan ini tampaknya mendukung teori pulsar, dengan para ahli berteori bahwa cahaya tersebut akan berbentuk lebih bulat jika sumbernya adalah materi gelap.

Namun, para astronom belum cukup mampu mengamati pulsar yang menghasilkan sinar gamma untuk membuat penilaian yang meyakinkan.

Kini, simulasi baru yang dibuat menggunakan superkomputer menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa tumbukan materi gelap juga bisa menciptakan cahaya berbentuk tonjolan, sehingga menambah bobot teori materi gelap.

âKita berada dalam situasi di mana kita mempunyai dua teori, yang satu menyatakan materi gelap dan mengklaim bahwa teori tersebut dapat menjelaskan data yang kita lihat, dan satu lagi tentang bintang-bintang tua,â kata Joseph Silk, seorang profesor fisika dan astronomi di Universitas Johns Hopkins dan salah satu penulis studi yang merinci temuan baru ini, yang diterbitkan pada hari Kamis di jurnal Physical Review Letters.

âAda kemungkinan 50% bahwa hal tersebut mungkin merupakan materi gelap pada saat ini, dibandingkan dengan penjelasan yang lebih biasa tentang bintang-bintang tua, menurut pendapat saya.â Pancaran sinar gamma terlihat jelas pada gambar ini, dari data teleskop Fermi milik NASA, di sepanjang pusat peta yang menandai bidang pusat galaksi Bima Sakti kita.

Kolaborasi NASA/DOE/Fermi LAT Bukti adanya materi gelap akan menjadi penemuan inovatif.

Astronom Swiss Fritz Zwicky pertama kali berteori tentang keberadaan materi gelap pada tahun 1930an, dan astronom Amerika Vera Rubin dan W.

Kent Ford membenarkannya pada tahun 1970an.

Mereka memperhatikan bahwa bintang-bintang yang mengorbit di tepi galaksi spiral bergerak terlalu cepat untuk dapat disatukan hanya oleh materi yang terlihat dan gravitasi, dan mendalilkan bahwa ada sejumlah besar materi yang tidak terlihat yang menghalangi mereka untuk terbang terpisah.

Meskipun telah dilakukan upaya selama puluhan tahun, para ilmuwan belum pernah mengamati zat misterius tersebut secara langsung, sesuai dengan namanya.

Vera Rubin menemukan pada tahun 1970-an bahwa sebagian besar alam semesta terdiri dari 'materi gelap'.

Washington Times/Shutterstock âTidak ada keraguan bahwa sifat materi gelap adalah salah satu masalah besar yang luar biasa dalam fisika,â kata Silk.

âItu adalah sesuatu yang ada di mana-mana â di dekat kita, jauh dari kita, dan kita tidak tahu apa itu.â Berburu WIMP Ada banyak hipotesis tentang apa itu materi gelap, termasuk sisa-sisa lubang hitam purba atau jenis partikel yang belum ditemukan.

Sebagian besar upaya untuk menemukan materi gelap berpusat pada gagasan terakhir, yang mengarah pada pembangunan detektor seperti Eksperimen Materi Gelap LZ di South Dakota.

Instrumen ini dirancang untuk mengenali salah satu kandidat materi gelap terkemuka, partikel hipotetis yang disebut WIMPs â Partikel Masif Berinteraksi Lemah â yang tidak menyerap cahaya dan dapat melewati materi biasa dengan hampir mulus.

Para ilmuwan percaya bahwa ketika dua WIMP bertemu, mereka saling memusnahkan dan menghasilkan sinar gamma, yang menjadikannya sumber cahaya yang masuk akal.

Artikel terkait Gambar komposit ini menunjukkan gugus galaksi 1E 0657-56, yang juga dikenal sebagai “gugus peluru”.

Gugus ini terbentuk setelah tumbukan dua gugus galaksi besar, peristiwa paling energik yang diketahui di alam semesta sejak Big Bang.

Gas panas yang terdeteksi oleh Chandra dalam sinar-X terlihat sebagai dua gumpalan merah muda pada gambar dan mengandung sebagian besar materi "normal", atau baryonik, di kedua gugus tersebut.

Gumpalan berbentuk peluru di sebelah kanan adalah gas panas dari satu gugus, yang melewati gas panas dari gugus lain yang lebih besar pada saat tumbukan.

Gambar optik dari Magellan dan Teleskop Luar Angkasa Hubble menunjukkan galaksi berwarna oranye dan putih.

Area biru pada gambar ini menunjukkan tempat para astronom menemukan sebagian besar massa di cluster.

Konsentrasi massa ditentukan dengan menggunakan efek yang disebut pelensaan gravitasi, di mana cahaya dari benda-benda jauh terdistorsi oleh materi yang mengintervensinya.

Sebagian besar materi dalam gugus (biru) jelas terpisah dari materi normal (merah muda), memberikan bukti langsung bahwa hampir semua materi dalam gugus adalah gelap.

NASA/CXC/CfA/M.Markevitch dkk.

Para ilmuwan mungkin telah menemukan jawaban atas misteri materi gelap.

Ini melibatkan produk sampingan yang tidak terduga Studi yang dilakukan Silk menggunakan superkomputer untuk membuat peta lokasi materi gelap di Bima Sakti, dengan mempertimbangkan bagaimana galaksi awalnya terbentuk.

âMasalahnya adalah semua model materi gelap di galaksi kita selama 20 tahun terakhir berasumsi bahwa materi gelap pada dasarnya seperti bola.

Tidak ada bentuknya, karena itu model yang paling sederhana,â kata Silk.

âKontribusi kami, untuk pertama kalinya, adalah membuat simulasi komputer nyata mengenai distribusi materi gelap.

Dan lihatlah, kami menemukan bagian tengah materi gelap, tempat sinar gamma dipancarkan, ternyata tergencet â lebih mirip bentuk telur.â Bentuk tergencet ini sangat mirip dengan data teleskop Fermi, jelas Silk.

Teleskop Luar Angkasa Sinar Gamma Fermi NASA, yang ditampilkan di sini, memindai seluruh langit setiap tiga jam saat mengorbit Bumi.

Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA/Chris Smith (USRA/GESTAR) Untungnya, konfirmasi hubungan antara materi gelap dan cahaya mungkin tidak akan lama lagi.

Sebuah instrumen baru, Cherenkov Telescope Array Observatory, atau CTAO, sedang dibangun di dua lokasi â satu di Chili dan satu lagi di Spanyol â dan akan mulai mengembalikan data segera pada tahun 2027.

CTAO akan mendeteksi sinar gamma pada resolusi yang jauh lebih tinggi daripada Fermi, kata Silk, sehingga memungkinkan untuk mengetahui apakah sinar gamma di pusat Bima Sakti adalah produk dari tumbukan materi gelap.

Temuan ini akan menjadi terobosan dalam pencarian zat yang sulit dipahami, tambahnya, serta memberikan bukti bahwa setidaknya beberapa materi gelap terbuat dari WIMP.

Sebaliknya, jika CTAO tidak menghubungkan cahaya dengan materi gelap, para ilmuwan akan kembali ke titik awal dalam pencarian, dengan semua opsi masih tersedia.

Sebuah rahasia mendasar Studi ini membantu membuka kembali kemungkinan bahwa materi gelap dapat menjelaskan cahaya di pusat galaksi kita, meskipun hal ini tidak memberikan bukti positif baru yang mendukung materi gelap, kata Tracy Slatyer, seorang profesor fisika di Massachusetts Institute of Technology yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Namun, dia tidak yakin adanya kecocokan pasti antara bentuk distribusi materi gelap dan tonjolan bintang.

âSaya pikir hipotesis materi gelap masih masuk akal bahkan sebelum penelitian ini dilakukan,â tambahnya.

Pekerjaan ini merupakan dukungan lebih lanjut bagi upaya internasional untuk terus mendorong perburuan WIMP, menurut Chamkaur Ghag, seorang profesor fisika dan astronomi di University College London, yang juga tidak berpartisipasi dalam penelitian Silk.

âMereka tetap menjadi solusi paling elegan terhadap masalah materi gelap yang sudah lama ada,â Ghag menambahkan melalui email, seraya mencatat bahwa dengan lebih banyak detektor untuk WIMP yang sedang dikembangkan, melihat sinyal partikel-partikel ini musnah di ruang angkasa berarti memecahkan teka-teki materi gelap yang sudah berusia hampir satu abad.

Detektor pusat Eksperimen Materi Gelap LZ, yang terletak di Fasilitas Penelitian Bawah Tanah Sanford di South Dakota, terlihat di sini sebelum ditempatkan di bawah tanah.

Matthew Kapust/Fasilitas Penelitian Bawah Tanah Sanford/Laboratorium Nasional Lawrence Livermore Nico Cappelluti, seorang profesor di departemen fisika di Universitas Miami, mengatakan bahwa teleskop Fermi telah menjadi pengubah permainan bagi NASA, dan makalah ini menunjukkan bahwa materi gelap masih berlomba untuk menjelaskan cahaya aneh di pusat galaksi kita.

âMisteri itu masih hidup, dan itulah yang membuat ilmuwan seperti saya tetap terjaga di malam hari,â kata Cappelluti, yang tidak ikut serta dalam penelitian ini.

Mencari tahu apa itu materi gelap telah menjadi pencarian ilmiah di abad ini, ia menambahkan, seraya mencatat bahwa âWIMP, partikel hipotetis ini, telah menjadi tersangka utama kita selama bertahun-tahun.â Fakta bahwa eksperimen di Bumi belum menemukan hal tersebut sungguh membuat frustrasi, katanya.

âTetapi Fermi memberi kita alasan untuk tetap percaya.

Makalah ini mengingatkan kita untuk tidak mencoret WIMP dari daftar dulu â mereka mungkin masih menerangi pusat galaksi kita,â kata Cappelluti.

âDan jika itu benar, kita semakin dekat untuk mengungkap rahasia mendasar alam semesta.â Mendaftarlah untuk buletin sains Wonder Theory Berita.

Jelajahi alam semesta dengan berita tentang penemuan menarik, kemajuan ilmiah, dan banyak lagi.

Astronomi Lihat semua topik Facebook Menciak E-mail Link Tautan Disalin!

Mengikuti