Cahaya misterius di pusat Bima Sakti bisa membentuk kembali teori kosmik yang besar
Materi gelap di dekat pusat galaksi kita berbentuk “datar”, tidak bulat seperti yang diperkirakan sebelumnya, demikian ungkap simulasi baru. Penemuan ini mungkin menunjukkan asal mula cahaya misterius berenergi tinggi yang telah membingungkan para astronom selama lebih dari satu dekade, meskipun diperlukan lebih banyak penelitian untuk mengesampingkan teori lain.
“Ketika teleskop luar angkasa Fermi menunjuk ke pusat galaksi, ia mengukur terlalu banyak sinar gamma,” Moor Mihkel Muruseorang peneliti di Institut Leibniz untuk Astrofisika Potsdam di Jerman dan Universitas Tartu di Estonia, mengatakan kepada Live Science melalui email. “Berbagai teori bersaing untuk menjelaskan apa yang menyebabkan kelebihan tersebut, namun belum ada yang memiliki jawaban pasti.”
Sejak awal, para ilmuwan diajukan dari mana cahaya itu berasal materi gelap partikel saling bertabrakan dan saling memusnahkan. Namun, bentuk sinyal yang rata tidak sesuai dengan lingkaran cahaya bulat yang diasumsikan pada sebagian besar model materi gelap. Perbedaan ini menyebabkan banyak ilmuwan memilih teori ini penjelasan alternatif melibatkan pulsar milidetik – bintang neutron kuno yang berputar cepat dan memancarkan sinar gamma.
Kini, sebuah penelitian diterbitkan pada 16 Oktober di jurnal tersebut Surat Tinjauan Fisik dan dipimpin oleh Muru menantang asumsi lama tentang bentuk materi gelap. Menggunakan simulasi lanjutan dari BimasaktiMuru dan rekan-rekannya menemukan bahwa materi gelap di dekat pusat galaksi tidak berbentuk bulat sempurna, melainkan pipih — seperti sinyal sinar gamma yang diamati.
Teka-teki kosmik yang terus-menerus
Sinar gamma adalah bentuk cahaya yang paling energik. Mereka sering kali dihasilkan di lingkungan paling ekstrem di alam semesta, seperti ledakan bintang yang hebat dan materi yang berputar-putar di sekitar lubang hitam. Namun bahkan setelah memperhitungkan sumber-sumber yang diketahui, para astronom secara konsisten menemukan cahaya yang tidak dapat dijelaskan berasal dari bumi Bimasaktiinti.
Salah satu penjelasan yang diajukan adalah bahwa radiasi tersebut berasal dari materi gelap – zat tak kasat mata yang menyusun sebagian besar massa alam semesta. Beberapa model menunjukkan bahwa partikel materi gelap kadang-kadang dapat saling bertabrakan, mengubah sebagian massanya menjadi semburan sinar gamma.
“Karena tidak ada pengukuran langsung terhadap materi gelap, kita tidak tahu banyak tentangnya,” kata Muru. Salah satu teorinya adalah partikel materi gelap dapat berinteraksi satu sama lain dan musnah. Ketika dua partikel bertabrakan, mereka melepaskan energi sebagai radiasi berenergi tinggi.
Namun teori ini tidak lagi disukai karena bentuk sinar gamma yang pipih dan seperti cakram tidak sesuai dengan hipotesis bentuk halo materi gelap – yang dianggap berbentuk bola.
Memikirkan kembali bentuk materi gelap
Muru dan rekan-rekannya meninjau kembali asumsi dasar bahwa materi gelap di galaksi bagian dalam pasti berbentuk bola. Dengan menggunakan simulasi komputer beresolusi tinggi yang dikenal sebagai HESTIA suite, yang menciptakan kembali galaksi mirip Bima Sakti dalam lingkungan kosmik yang realistis, tim mempelajari bagaimana materi gelap berperilaku di dekat pusat galaksi.
Mereka menemukan bahwa penggabungan dan interaksi gravitasi di masa lalu dapat mendistorsi distribusi materi gelap, meratakannya menjadi bentuk oval atau kotak – mirip dengan tonjolan bintang yang terlihat di tengah galaksi kita.
“Hasil terpenting kami adalah menunjukkan bahwa alasan mengapa interpretasi materi gelap tidak disukai berasal dari asumsi sederhana,” kata Muru. “Kami menemukan bahwa materi gelap di dekat pusat galaksi tidak berbentuk bola – melainkan pipih. Hal ini membawa kita selangkah lebih dekat untuk mengungkap apa sebenarnya materi gelap, menggunakan petunjuk yang datang dari jantung galaksi kita.”
Gambaran yang direvisi ini berarti bahwa pola sinar gamma yang diharapkan dari pemusnahan materi gelap secara alami terlihat sangat mirip dengan apa yang diamati para astronom. Dengan kata lain, penjelasan materi gelap mungkin diremehkan hanya karena para ilmuwan menggunakan bentuk yang salah.
Apa yang terjadi selanjutnya
Meskipun temuan baru ini memperkuat argumen bahwa materi gelap adalah asal muasal sinyal sinar gamma, namun tidak menutup perdebatan. Untuk membedakan materi gelap dan pulsar, para astronom membutuhkan pengamatan yang lebih tajam.
“Indikasi yang jelas untuk penjelasan bintang ini adalah penemuan pulsar yang cukup untuk menjelaskan pancaran sinar gamma,” kata Muru. “Teleskop baru dengan resolusi lebih tinggi sedang dibangun, yang dapat membantu menjawab pertanyaan ini.”
Jika instrumen yang akan datang, seperti Square Kilometer Array (SKA) dan Cherenkov Telescope Array (CTA), mengungkap banyak sumber kecil seperti titik di pusat galaksi, hal ini akan mendukung penjelasan pulsar. Sebaliknya, jika radiasi tetap halus dan menyebar, skenario materi gelap akan mendapat dukungan.
“Sebuah 'senjata api' untuk materi gelap akan menjadi sinyal yang sangat cocok dengan prediksi teoritis,” kata Muru, seraya menambahkan bahwa konfirmasi semacam itu akan memerlukan pemodelan yang lebih baik dan teleskop yang lebih baik. “Bahkan sebelum observasi generasi berikutnya, model dan prediksi kami terus membaik. Salah satu prospek masa depan adalah menemukan tempat lain untuk menguji teori kami, seperti wilayah pusat galaksi katai terdekat.”
Misteri kelebihan sinar gamma telah bertahan selama lebih dari 10 tahun, dan setiap penelitian baru menambah sedikit teka-teki tersebut. Apakah cahaya tersebut berasal dari materi gelap, pulsar, atau sesuatu yang sama sekali tidak terduga, hasil yang diperoleh Muru menyoroti bagaimana struktur galaksi itu sendiri dapat menyimpan petunjuk penting. Dengan membentuk kembali pemahaman kita tentang inti gelap Bima Sakti, para ilmuwan semakin dekat untuk menjawab salah satu pertanyaan paling mendalam dalam astrofisika modern – apa sebenarnya materi gelap itu.
