- Lensa gravitasi: Distorsi yang disebabkan oleh lensa gravitasi dapat digunakan untuk mempelajari sifat materi gelap, meskipun tidak memancarkan cahaya.
- Penemuan: Sebuah tim internasional telah menemukan objek gelap di alam semesta jauh yang memiliki massa satu juta kali Matahari. Penemuan ini didasarkan pada analisis efek gravitasi terhadap cahaya dari galaksi lain.
- Teknologi: Jaringan teleskop radio di seluruh dunia, termasuk Green Bank Telescope, mengumpulkan data. Ini membentuk superteleskop virtual yang memungkinkan peningkatan kualitas gambar, bahkan memungkinkan sinyal gravitasi kecil untuk dideteksi.
Materi gelap adalah bentuk materi misterius yang diperkirakan tidak memancarkan cahaya, namun penting untuk memahami bagaimana kekayaan permadani bintang dan galaksi yang kita lihat di langit malam berevolusi. Sebagai bahan penyusun dasar alam semesta, pertanyaan kunci bagi para astronom adalah apakah materi gelap itu halus atau menggumpal, karena hal ini dapat mengungkap bahan penyusunnya. Karena materi gelap tidak dapat diamati secara langsung, sifat-sifatnya hanya dapat ditentukan dengan mengamati efek pelensaan gravitasi, yang mana cahaya dari objek yang lebih jauh terdistorsi dan dibelokkan oleh gravitasi objek gelap tersebut. -Berburu objek gelap yang tampaknya tidak memancarkan cahaya apa pun jelas merupakan tantangan,- kata Devon Powell dari Max Planck Institute for Astrophysics dan penulis utama studi tersebut. -Karena kita tidak dapat melihatnya secara langsung, kita malah menggunakan galaksi yang sangat jauh sebagai cahaya latar untuk mencari jejak gravitasinya.-
Tim ini menggunakan jaringan teleskop dari seluruh dunia, termasuk Green Bank Telescope, Very Long Baseline Array, dan European Very Long Baseline Interferometric Network. Data dari jaringan internasional ini dikorelasikan di Institut Gabungan VLBI ERIC di Belanda, sehingga membentuk teleskop super seukuran Bumi yang dapat menangkap sinyal halus pelensaan gravitasi objek gelap. Mereka menemukan bahwa objek tersebut memiliki massa satu juta kali lebih besar dari Matahari kita dan terletak di wilayah luar angkasa yang jauh, sekitar 10 miliar tahun cahaya dari Bumi, ketika alam semesta baru berusia 6,5 miliar tahun.
Ini adalah objek bermassa terendah yang dapat ditemukan menggunakan teknik ini, dengan faktor sekitar 100. Untuk mencapai tingkat sensitivitas ini, tim harus membuat gambar langit dengan ketelitian tinggi menggunakan teleskop radio yang berlokasi di seluruh dunia. John McKean dari Universitas Groningen, Universitas Pretoria, dan Observatorium Astronomi Radio Afrika Selatan, yang memimpin pengumpulan data dan penulis utama makalah pendamping, menyatakan: -Dari gambar resolusi tinggi pertama, kami segera mengamati penyempitan busur gravitasi, yang merupakan tanda bahwa kami sedang menuju sesuatu. Hanya gumpalan kecil massa antara kita dan galaksi radio jauh yang dapat menyebabkan hal ini.-
Algoritma pemodelan baru
Untuk menganalisis kumpulan data yang sangat besar, tim harus mengembangkan algoritma pemodelan baru yang hanya dapat dijalankan di superkomputer. -Datanya sangat besar dan kompleks sehingga kami harus mengembangkan pendekatan numerik baru untuk memodelkannya. Ini tidak mudah karena belum pernah dilakukan sebelumnya,- kata Simona Vegetti dari Institut Astrofisika Max Planck. -Kami memperkirakan setiap galaksi, termasuk Bima Sakti kita, dipenuhi dengan gumpalan materi gelap, namun untuk menemukannya dan meyakinkan komunitas bahwa mereka ada memerlukan banyak perhitungan,- lanjutnya. Tim menerapkan teknik khusus yang disebut pencitraan gravitasi, yang memungkinkan mereka melihat gumpalan materi gelap yang tak terlihat dengan memetakan efek pelensaan gravitasi terhadap busur radio-luminous.
-Mengingat sensitivitas data kami, kami memperkirakan akan menemukan setidaknya satu objek gelap, jadi penemuan kami konsisten dengan apa yang disebut -teori materi gelap dingin yang menjadi dasar sebagian besar pemahaman kami tentang bagaimana galaksi terbentuk,- kata Powell. -Setelah menemukan satu, pertanyaannya sekarang adalah apakah kita dapat menemukan lebih banyak dan apakah jumlahnya masih sesuai dengan model.-
Tim sekarang menganalisis data lebih lanjut untuk lebih memahami objek gelap misterius itu, tetapi mereka juga melihat ke bagian lain langit untuk melihat apakah mereka dapat menemukan lebih banyak contoh objek gelap bermassa rendah menggunakan teknik yang sama. Jika mereka terus menemukan objek misterius seperti itu di bagian lain alam semesta, dan jika objek tersebut benar-benar tidak memiliki bintang, maka beberapa teori materi gelap mungkin akan dikesampingkan.
Informasi Tambahan:
Pelensaan gravitasi: Ini adalah alat astrofisika yang digunakan para astronom untuk mengukur sifat massa struktur di Alam Semesta. Hal ini merupakan konsekuensi dari Teori Relativitas Umum Einstein, yang menyatakan bahwa massa di alam semesta melengkungkan ruang. Jika massa objek pelensaan di latar depan (biasanya galaksi atau gugus galaksi) cukup padat, maka cahaya dari objek jauh akan terdistorsi dan bahkan banyak gambar yang teramati. Dalam kasus sistem ini, yang disebut B1938+666, galaksi bercahaya inframerah latar depan (terlihat di pusat cincin), menghasilkan cincin Einstein yang indah dari galaksi jauh. Namun, galaksi jauh juga terang pada panjang gelombang radio, menunjukkan berbagai gambar dan busur gravitasi yang indah (terlihat dalam warna merah).
Interferometri Garis Dasar Sangat Panjang: Pengamatan radio dilakukan dengan menggunakan kombinasi teleskop radio yang digabungkan untuk membentuk apa yang disebut Interferometer Garis Dasar Sangat Panjang. Metode observasi ini memungkinkan para astronom untuk meningkatkan ketajaman pencitraan data dan mengungkap fluktuasi kecerahan yang sangat kecil yang tidak dapat dilihat jika tidak. Misalnya, daya penyelesaian data 13 kali lebih baik dibandingkan pencitraan inframerah dari sistem optik adaptif Teleskop WM Keck (juga ditunjukkan dalam gambar hitam putih). Teleskop yang digunakan dalam pengamatan adalah Green Bank Telescope dan Very Long Baseline Array milik National Radio Astronomy Observatory di Amerika Serikat, serta teleskop European Very Long Baseline Interferometric Network.
Pencitraan gravitasi: Ini adalah metode baru yang digunakan para astronom untuk melihat massa di Alam Semesta meskipun tidak memancarkan cahaya apa pun. Metode ini menggunakan busur gravitasi yang diperluas untuk mencari penyimpangan kecil yang hanya dapat disebabkan oleh komponen massa tambahan yang tidak terlihat. Dengan menggabungkan metode ini dan pencitraan resolusi sudut tinggi yang indah dari data, tim dapat mendeteksi keberadaan objek gelap bermassa terendah yang saat ini diukur.
