Penelitian baru menunjukkan bahwa pemahaman kita tentang materi gelap – zat tak kasat mata yang menyusun sebagian besar alam semesta – mungkin memiliki kelemahan mendasar. Sebuah studi baru-baru ini tentang cahaya bintang yang melengkung sangat mendukung materi gelap kabur (FDM) dibandingkan teori materi gelap dingin (CDM) yang sudah lama mendominasi, sehingga menantang asumsi kosmologis selama beberapa dekade.
Teka-teki Materi Gelap
Selama bertahun-tahun, fisikawan mengandalkan CDM sebagai penjelasan utama materi gelap: partikel yang bergerak lambat dan berinteraksi lemah yang menyediakan struktur gravitasi galaksi. Namun, CDM menghadapi tantangan yang terus-menerus dalam menjelaskan anomali yang diamati pada kurva rotasi galaksi dan perilaku galaksi katai. Perbedaan ini mendorong para ilmuwan untuk mengeksplorasi model alternatif, termasuk materi gelap yang berinteraksi sendiri dan FDM yang lebih radikal.
Hal ini penting karena materi gelap menentukan bagaimana galaksi terbentuk dan berevolusi. Jika model kita salah, perhitungan kita terhadap alam semesta di masa lalu, sekarang, dan masa depan juga salah.
Lensa Gravitasi Mengungkapkan Petunjuk Baru
Studi yang dipublikasikan di server pracetak arXiv ini menganalisis pelensaan gravitasi – pembelokan cahaya di sekitar objek masif – untuk memetakan distribusi materi gelap. Dengan mengamati bagaimana cahaya terdistorsi dari galaksi jauh, para peneliti menguji tiga teori terkemuka: CDM, materi gelap yang berinteraksi sendiri, dan FDM.
Hasilnya sangat menentukan: data sangat tidak disukai model materi gelap halus berdasarkan CDM dan interaksi diri. Sebaliknya, pola pelensaan paling selaras dengan prediksi FDM. Hal ini menunjukkan bahwa materi gelap mungkin tidak terdiri dari partikel-partikel terpisah, melainkan “kabut” kuantum gelombang ultra-cahaya.
Tiga Rasa Kegelapan
Teori-teori terkemuka tentang materi gelap dapat diringkas sebagai berikut:
- Cold Dark Matter (CDM): Partikel kecil yang bergerak lambat membentuk gumpalan padat (“lingkaran cahaya”) yang menjadi jangkar galaksi.
- Materi Gelap yang Berinteraksi Sendiri: Partikel CDM dengan sedikit lengket, menghaluskan daerah padat dan mengubah keruntuhan galaksi.
- Fuzzy Dark Matter (FDM): Gelombang kuantum partikel ultra-ringan, menciptakan struktur yang beriak dan kurang jelas.
Implikasinya bagi Kosmologi
Jika dikonfirmasi, penemuan ini mempunyai implikasi besar. FDM menyiratkan bahwa materi gelap berperilaku seperti medan kuantum, bukan kumpulan partikel. Hal ini memerlukan perombakan signifikan terhadap model kosmologis saat ini, yang sebagian besar bergantung pada CDM.
Pertanyaan kuncinya sekarang adalah bagaimana FDM berinteraksi dengan materi biasa, dan apa sebenarnya sifat partikel eksotik ini. Penelitian lebih lanjut dan tinjauan sejawat akan sangat penting untuk memvalidasi temuan ini.
“Untuk waktu yang lama, CDM adalah tersangka utama. Namun petunjuknya, terutama dari cahaya bintang yang bengkok, kurang tepat.”
Alam semesta mungkin lebih kabur dari yang kita duga, dan pemahaman kita tentang landasan fundamentalnya sedang berubah.
