Ilustrasi galaksi di alam semesta (Foto: Earth)
Jakarta, Jurnas.com - Materi gelap tidak bisa dilihat langsung dengan teleskop. Namun, pengaruh gravitasinya terasa hampir di seluruh alam semesta, mulai dari cara galaksi berputar, proses pembentukan gugus galaksi, hingga perkembangan kosmos sejak awal waktu. Tanpa materi gelap, gambaran alam semesta yang kita kenal sekarang tidak akan masuk akal.
Sebuah studi baru mengusulkan gagasan menarik. Jika partikel materi gelap sesekali saling bertabrakan, maka peristiwa itu bisa mengubah struktur galaksi dari dalam. Artinya, meski tak terlihat, materi gelap mungkin meninggalkan `sidik jari` yang suatu hari bisa dikenali oleh para astronom.
Dikutip dari Earth pada Selasa (27/1), penelitian ini menjadi penting karena selama ini sebagian besar model menganggap materi gelap hanya berinteraksi lewat gravitasi.
Dalam pandangan klasik tersebut, partikel materi gelap tidak pernah saling menyentuh. Studi terbaru justru mengeksplorasi kemungkinan bahwa materi gelap bisa saling bertabrakan, meskipun tetap tidak berinteraksi dengan materi biasa seperti atom atau cahaya.
Jenis materi gelap ini dikenal sebagai self-interacting dark matter atau SIDM. Dalam model ini, tabrakan antarpartikel bersifat elastis, artinya energi total tetap, tetapi energi bisa berpindah dari satu bagian ke bagian lain di dalam halo materi gelap yang menyelimuti galaksi.
Halo materi gelap dapat dibayangkan sebagai gumpalan besar tak kasat mata yang mengelilingi galaksi. Galaksi seperti Bima Sakti berada di dalam halo semacam ini. Halo tersebut bukan sekadar latar pasif, tetapi ikut menentukan bagaimana galaksi tumbuh, bergerak, dan berevolusi.
Menurut James Gurian, peneliti pascadoktoral yang terlibat dalam studi ini, halo materi gelap jauh lebih rapat dibandingkan rata-rata kepadatan alam semesta. Jika partikel di dalamnya bisa bertukar energi lewat tabrakan, struktur bagian dalam halo bisa berubah drastis dibandingkan model lama yang tanpa tabrakan.
Salah satu dampak paling menarik adalah aliran panas di dalam halo. Dalam sistem yang terikat oleh gravitasi, perilaku panas bisa terasa aneh. Kehilangan energi tidak selalu berarti menjadi lebih dingin. Justru, inti sistem bisa menjadi semakin panas dan padat seiring waktu.
Dalam SIDM, tabrakan memungkinkan energi berpindah ke arah luar halo. Akibatnya, bagian tengah halo perlahan memanas dan memadat. Proses ini bisa berujung pada kondisi ekstrem yang disebut keruntuhan gravotermal, di mana inti halo menjadi sangat rapat dalam jangka panjang.
Jika benar terjadi, pusat halo materi gelap tidak lagi stabil dan tenang. Ini menjadi wilayah yang aktif dan terus berubah. Inilah yang membuat SIDM menarik, karena perubahan tersebut berpotensi memengaruhi struktur galaksi yang terlihat.
Masalahnya, selama bertahun-tahun para ilmuwan kesulitan memodelkan SIDM secara akurat. Metode simulasi lama terbagi dua. Metode pertama menggunakan simulasi partikel yang cocok untuk wilayah jarang dengan sedikit tabrakan. Metode kedua memperlakukan materi gelap seperti fluida, yang efektif saat kepadatannya sangat tinggi.
Namun, kondisi nyata di alam semesta sering berada di tengah-tengah. Sebuah halo bisa renggang di bagian luar, tetapi sangat padat di pusatnya. Di wilayah “abu-abu” inilah metode lama mulai gagal memberikan hasil yang andal.
Untuk mengatasi masalah tersebut, Gurian dan Simon May mengembangkan alat simulasi baru bernama KISS-SIDM. Alat ini dirancang agar mampu menangani berbagai kondisi, dari wilayah jarang hingga padat, tanpa membutuhkan komputer super yang mahal.
Keunggulan KISS-SIDM adalah efisiensinya. Jika sebelumnya peneliti harus menggunakan pusat komputasi besar untuk menguji satu skenario, kini simulasi bisa dijalankan lebih cepat, bahkan di komputer pribadi. Ini membuka peluang untuk menguji banyak variasi model SIDM dalam waktu singkat.
Hal ini penting karena SIDM bukan satu model tunggal, melainkan keluarga besar kemungkinan. Setiap asumsi tentang kekuatan interaksi dapat menghasilkan struktur galaksi yang berbeda. Semakin mudah simulasi dilakukan, semakin luas pula eksplorasi ilmiah yang bisa dikerjakan.
Minat terhadap SIDM juga meningkat karena beberapa pengamatan galaksi kecil menunjukkan perilaku yang sulit dijelaskan oleh model materi gelap tanpa tabrakan. Beberapa struktur galaksi tampak tidak pas dengan teori lama, sehingga memicu dugaan adanya fisika baru di sektor gelap.
Menurut Neal Dalal dari Perimeter Institute, metode baru ini tidak dimaksudkan untuk membuktikan bahwa SIDM benar. Namun, alat ini memungkinkan pengujian yang jauh lebih realistis dan sistematis dibandingkan sebelumnya.
Salah satu pertanyaan paling menarik adalah apa yang terjadi jika keruntuhan di pusat halo berlangsung sangat jauh. Apakah kondisi ekstrem ini bisa berperan dalam pembentukan lubang hitam, atau setidaknya meninggalkan tanda yang bisa diamati? Studi ini belum memberikan jawaban pasti, tetapi membuka jalan menuju pertanyaan tersebut.
Studi ini dipublikasikan dalam jurnal Physical Review Letters.
Google News: http://bit.ly/4omUVRy
Terbaru: https://jurnas.com/redir.php?p=latest
Langganan : https://www.facebook.com/jurnasnews/subscribe/
Youtube: https://www.youtube.com/@jurnastv1825?sub_confirmation=1
materi gelap galaksi tabrakan materi gelap struktur galaksi
