Dark Matter: Apa Peran yang Dimainkannya?

Kita semua pernah dengar materi gelap - "benda" misterius kosmos itu yang sejauh ini belum terdeteksi secara langsung tetapi dapat disimpulkan oleh efek gravitasi pada "normal" (apa yang para ilmuwan sebut "baryonic") penting. Astronom tahu itu penting dan itu berperan, tapi apa peran itu?

Di alam semesta kita, materi gelap lebih penting daripada materi normal - materi sehari-hari yang kita lihat di sekitar kita dengan faktor 6 banding 1. Efek gravitasi semua materi menyatukan galaksi dan gugusan galaksi. Setiap galaksi dikelilingi oleh lingkaran gelap materi yang beratnya mencapai satu triliun matahari dan memanjang hingga ratusan ribu tahun cahaya.

Pertanyaan terbesar tentang dark matter adalah: terbuat dari apa itu? Apakah itu yang disebut materi gelap "panas"? Atau materi gelap "dingin"? Para astronom masih berusaha mencari tahu itu. Materi gelap tidak bisa dilihat, dirasakan, dicicipi, dicium, atau dicitrakan. Namun, ia dapat dideteksi oleh pengaruhnya terhadap materi lain di alam semesta. Itu termasuk tarikan gravitasinya. Tapi, ada aspek lain dari materi gelap yang masih ditemukan dan dijelaskan oleh para peneliti. Begitu mereka mendapatkan ide yang bagus tentang apa sebenarnya itu, yaitu, dari apa partikel itu dibuat, mereka akan dapat mencirikannya lebih lengkap. Hanya masalah waktu sebelum itu terjadi.

Para astronom mengetahui hal-hal tertentu tentang galaksi: mereka memiliki bintang, planet, nebula, lubang hitam, dan banyak materi gelap. Setiap galaksi masif memiliki lubang hitam di pusatnya. Semakin tinggi galaksi, semakin besar lubang hitamnya. Tapi bagaimana keduanya terkait? Lagi pula, lubang hitam jutaan kali lebih kecil dan lebih kecil daripada galaksi asalnya. Para astronom mempelajari koleksi bintang berbentuk bola yang disebut galaksi elips untuk memahami hubungan antara galaksi dan lubang hitamnya. Ternyata tangan materi gelap yang tak terlihat entah bagaimana memengaruhi pertumbuhan lubang hitam dan pembentukan galaksi. Keberadaan hal yang tidak dapat kita lihat atau sentuh ini pertama kali didalilkan oleh astronom Fritz Zwicky pada awal abad ke-20, dan kemudian diamati dan diverifikasi oleh tim pengamat. dipimpin oleh astronom Vera Rubin.

Galaksi elips kira-kira adalah kumpulan bintang berbentuk telur dengan lubang hitam di hati mereka. Para ilmuwan menggunakan gerakan bintang sebagai cara untuk menimbang lubang hitam pusat galaksi. Pengukuran sinar-X gas panas di sekitar galaksi membantu menimbang materi gelap halo. Ternyata semakin banyak materi gelap yang dimiliki galaksi, semakin banyak gas panas yang bisa dipegangnya. Jadi, di sebuah galaksi dengan "halo" materi gelap besar yang mengelilinginya, hubungan antara keduanya lebih kuat dari itu antara lubang hitam dan bintang-bintang galaksi.

Koneksi ini mungkin terkait dengan bagaimana galaksi elips tumbuh. Mereka terbentuk kapan galaksi yang lebih kecil bergabung, dan bintang-bintang dan materi gelap bercampur dan bercampur. Karena materi gelap melebihi segalanya, ia membentuk galaksi elips yang baru terbentuk dan memandu pertumbuhan lubang hitam pusat. Merger menciptakan cetak biru gravitasi yang akan diikuti oleh galaksi, bintang-bintang, dan lubang hitam untuk membangun diri mereka sendiri.

Para astronom sangat curiga bahwa materi gelap mempengaruhi pertumbuhan galaksi jenis lain juga. Studi teoritis terbaru tentang materi gelap dan pengaruhnya terhadap objek di galaksi menunjukkan bahwa Bumi itu sendiri, dan mungkin bahkan kehidupan itu mendukung, telah dipengaruhi oleh materi gelap dalam beberapa cara ketika Matahari dan planet kita bepergian melalui galaksi lebih dari ratusan juta tahun.

Disk galaksi — wilayah dari Galaksi Bima Sakti tempat tata surya kita hidup - penuh dengan bintang dan awan gas dan debu, dan juga konsentrasi materi gelap yang sulit dipahami - partikel subatomik kecil yang hanya dapat dideteksi oleh gravitasinya efek. Saat Bumi (dan mungkin sistem planet di sekitar bintang-bintang lain) melakukan perjalanan melalui cakram, materi gelap akumulasi mengganggu orbit komet yang berjauhan, mengirim mereka pada kursus tabrakan dengan planet-planet.

Tampaknya juga bahwa materi gelap tampaknya dapat terakumulasi di dalam inti Bumi. Akhirnya, partikel-partikel materi gelap saling memusnahkan, menghasilkan panas yang cukup besar. Panas yang diciptakan oleh penghancuran materi gelap di inti bumi dapat memicu peristiwa seperti gunung berapi letusan, bangunan gunung, pembalikan medan magnet, dan perubahan permukaan laut, yang juga menunjukkan puncak setiap 30 juta tahun.

Materi gelap, tampaknya, memiliki banyak jawaban untuk di alam semesta. Ini adalah bahan yang luar biasa efektif, meskipun belum pernah terlihat. Tangannya yang tak terlihat terasa di mana-mana.