Bahan Yang Hilang

Hasil pengamatan terbaru gugus galaksi memperlihatkan ada ketidakcocokan dengan yang diprediksi berdasarkan teori.

Gugus galaksi MACSJ 1206. Tampak di area tengah ada busur kecil terbentuk akibat efek pelensaan gravitasi dari galaksi di area tersebut. Kredit: NASA, ESA, G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), P. Natarajan (Yale University), the CLASH team, dan M. Kornmesser (ESA/Hubble)
Gugus galaksi MACSJ 1206. Tampak di area tengah ada busur kecil terbentuk akibat efek pelensaan gravitasi dari galaksi di area tersebut. Kredit: NASA, ESA, G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), P. Natarajan (Yale University), the CLASH team, dan M. Kornmesser (ESA/Hubble)

Alam semesta itu penuh misteri. Ada banyak yang belum terjawab di Alam Semesta. Salah satu pertanyaan terbesar yang masih dicari jawabannya adalah apa yang membentuk Alam Semesta.

Bahkan, materi yang menyusun Alam Semesta yang bisa kita amati pun hanya sekitar 5%. Sisanya justru materi yang tidak terlihat. Jadi, alam semesta justru disusun oleh 24% materi gelap, dan 72% energi gelap. Seperti apa materi gelap ataupun energi gelap itu masih misterius. Para astronom pun belum bisa memahaminya.

Materi Gelap Nan Misterius

Yang kita ketahui dari materi gelap hanya materi ini tidak memancarkan cahaya dan tentu saja sama sekali tidak terlihat. Inilah mengapa kita menyebut materi misterius ini materi gelap.

Materi gelap hanya berinteraksi dengan materi normal (yang disusun oleh elektron, neutron, proton dll) lewat gravitasi. Karena itulah kita bisa tahu kalau materi gelap itu ada.

Yang dideteksi adalah efek interaksi materi gelap dengan objek di sekelilingnya. Mirip seperti jejak tapak yang dibuat oleh anjing yang tak terlihat di permukaan salju. Seperti itulah materi gelap.

Efek interaksi gravitasinya dengan benda-benda di alam semesta membuat kita tahu kalau materi ini memang ada di sekeliling galaksi.

Contoh bagaimana kita tahu materi gelap itu ada bisa dilihat saat mengamati rotasi galaksi. Dari bentuk dan jumlah materi di dalam galaksi, kita bisa tahu bagaimana seharusnya rotasi galaksi tersebut. Ternyata hasil pengamatan memperlihatkan galaksi tersebut rotasinya berbeda. Keanehan itu hanya bisa dijelaskan dengan keberadaan halo materi gelap yang gravitasinya mempengaruhi gerak bintang.

Kumpulan Kota Galaksi

Efek keberadaan materi gelap juga bisa kita temukan pada kumpulan galaksi yang kita kenal sebagai gugus galaksi.

Gugus galaksi bisa beranggotakan lebih dari seribu galaksi tunggal. Di dalam gugus galaksi ini terdapat materi gelap yang berperan seperti lem yang menyatukan semua galaksi terikat dalam satu gugus.

Lagi-lagi kita bisa mengetahui keberadaan materi gelap dari interaksinya dengan materi normal. Dalam hal ini yang dilihat adalah perubahan perilaku gugus galaksi lewat efek pelensaan gravitasi.

Efek ini melibatkan sebuah objek yang sangat masif dan bertindak sebagai lensa. Ketika cahaya dari benda yang lebih jauh melintasi objek masif tersebut, cahayanya akan dibengkokkan.

Semakin banyak materi gelap di dalam gugus galaksi itu artinya massa gugus galaksi makin besar dan gravitasi makin kuat. Dengan demikian, efek pembengkokkan cahayanya juga akan semakin dramatis.

Bagi pengamat, cahaya dari objek yang lebih jauh tampak terdistorsi dan melengkung seperti busur panas, cincin, atau gumpalan-gumpalan yang mengelilingi objek masif yang bertindak sebagai lensa. Dalam kasus ini, yang bertindak sebagai lensa gravitasi adalah galaksi.

Lensa Gravitasi Galaksi

Untuk mengetahui keberadaan materi gelap, para astronom membuat peta efek pelensaan gravitasi. Dengan cara ini para astronom bisa mengetahui sebaran materi normal maupun materi gelap di dalam gugus galaksi.

Untuk itu, para astronom menggabungkan data dan foto dari Teleskop Hubble NASA/ESA dan Very Large Telescope yang dioperasikan ESO di Chili.

Hasilnya, mereka menemukan hal yang menarik: ada sesuatu yang hilang dari pemahaman kita tentang perilaku materi gelap!

Dalam penelitian ini, para astronom menyelediki 11 gugus galaksi yang memiliki massa dan jarak berbeda-beda. Tujuannya, mereka ingin melihat bagaimana gugus galaksi membengkokkan cahaya yang datang dari galaksi latar belakang atau galaksi yang lebih jauh.

Seperti yang diharapkan, para astronom berhasil melihat keberadaan busur panjang dari cahaya galaksi jauh akibat efek lensa gravitasi.

Tapi tak cuma itu. Ada sejumlah busur skala kecil pada foto di area pusat gugus galaksi dimana galaksi paling masif berada. Fenomena ini ditemukan pada tiga gugus galaksi yakni  MACS J1206.2-0847, MACS J0416.1-2403, dan Abell S1063.

Busur-busur kecil itu dihasilkan oleh efek pelensaan gravitasi dari galaksi yang bertindak sebagai lensa gravitasi. Itu artinya, dalam galaksi yang bertindak sebagai lensa itu ada konsentrasi massa yang luar biasa besar.

Bahan Yang Hilang

Untuk memahami apa yang terjadi, para astronom melakukan simulai untuk dibandingkan dengan hasil pengamatan. Simulasi interaksi gugus galaksi dibuat sesuai dengan yang diamati dan tentu saja dengan data massa dan jarak gugus galaksi yang sudah diketahui dari pengamatan.

Dengan cara ini, para astronom berharap bisa mengetahui seberapa banyak dan seberapa sering galaksi tunggal bertindak sebagai lensa gravitasi.

Hasilnya ternyata mengejutkan. Peristiwa pelensaan gravitasi oleh galaksi pada gugus galaksi ternyata 10 kali lebih sering dibanding yang ada di simulasi. Hal ini justru membingungkan karena seharusnya hasil simulasi sesuai dengan pengamatan. Setelah diteliti, rupanya ada satu yang berbeda antara simulasi dan pengamatan.

Halo materi gelap di sekeliling galaksi!

Para astronom melakukan pengukuran massa galaksi-galaksi tunggal dari kecepatan bintang bergerak di dalam galaksi. Semakin masif sebuah galaksi maka semakin kuat juga gravitasinya. Dengan demikian, bintang pun bergerak semakin cepat.

Dari informasi inilah, para astronom menemukan kalau halo materi gelap pada ketiga galaksi tersebut lebih padat dibanding yang diprediksi simulasi.

Mengapa halo lebih padat dari yang diduga berdasarkan teori masih belum diketahui jawabannya. Bisa saja ini karena interaksi materi dan materi gelap ternyata berbeda dari yang selama ini diduga, atau justru menjadi indikasi bahwa pemahaman terkait perilaku materi gelap belum lengkap atau malah ada yang hilang.

Fakta keren:

Apakah kamu bisa melihat garis yang tampak melekuk-lekuk pada foto? Itu adalah galaksi! Galaksi itu tampak aneh karena cahayanya melengkung saat melewati galaksi masif dan materi gelap.


Sumber: Artikel ini merupakan publikasi ulang yang dikembangkan dari Space Scoop Universe Awareness edisi Indonesia. Space Scoop edisi Indonesia diterjemahkan oleh langitselatan.

Ditulis oleh

Avivah Yamani

Avivah Yamani

Tukang cerita astronomi keliling a.k.a komunikator astronomi yang dulu pernah sibuk menguji kestabilan planet-planet di bintang lain. Sehari-hari menuangkan kisah alam semesta lewat tulisan dan audio sambil bermain game dan sesekali menulis makalah ilmiah terkait astronomi & komunikasi sains.

Avivah juga bekerja sebagai Project Director 365 Days Of Astronomy di Planetary Science Institute dan dipercaya IAU sebagai IAU OAO National Outreach Coordinator untuk Indonesia.