19 Galaksi Tampaknya Hilang Materi Gelap. Tidak Ada yang Tahu Mengapa



Sembilan belas galaksi kerdil yang baru ditemukan tampaknya kehilangan materi gelap mereka, dan fisikawan tidak yakin mengapa.

Temuan ini secara dramatis meningkatkan jumlah galaksi yang tampaknya hilang materi gelap, hal-hal misterius dan tak terlihat yang mengerahkan tarikan gravitasi, namun tidak memancarkan cahaya. Materi gelap dianggap sebagai bahan utama dalam pembentukan galaksi, dengan gravitasinya menyatukan atom-atom gas untuk membentuk galaksi. Kita dapat mengatakan bahwa materi gelap hadir di sebuah galaksi karena itu membuat materi di galaksi itu berputar lebih cepat daripada jika materi yang kita lihat membentuk seluruh massa galaksi. Berputar lebih cepat ini telah muncul di setiap galaksi yang dapat diukur secara tepat. Namun baru-baru ini, para peneliti telah menemukan bahwa galaksi-galaksi kecil tertentu, yang sekarang termasuk ke-19 ini, berperilaku seolah-olah mereka didominasi oleh baryon – partikel yang membentuk materi biasa. Bukti untuk lingkaran cahaya gelap mereka yang tak terlihat hilang.

Kyle Oman, seorang astrofisikawan di Universitas Durham di Inggris, yang tidak terlibat dalam penemuan ini, mengatakan bahwa galaksi-galaksi ini merupakan daftar terpanjang dari benda-benda bebas materi yang kelihatannya gelap yang belum dilaporkan. Tapi mereka bukan yang pertama.

Terkait: 11 Pertanyaan Terbesar Yang Belum Terjawab Tentang Materi Gelap

Penemuan galaksi yang paling banyak dilaporkan yang kelihatannya tidak memiliki materi gelap datang pada bulan Maret 2018. Sebuah tim astrofisika yang dipimpin oleh Pieter van Dokkum, seorang astrofisikawan di Universitas Yale, menunjukkan bahwa kecepatan rata-rata kluster bola di galaksi NGC 1052 – DF2 cocok. model galaksi satu-satunya baryon, meskipun banyak yang mempertanyakan validitas hasilnya, seperti yang dilaporkan Live Science.

Bahkan ketika cerita itu dimainkan, tim tambahan menemukan galaksi yang tampaknya tidak memiliki materi gelap. Para peneliti tersebut menggunakan metode yang berbeda, yang memilih gerakan atom hidrogen di galaksi yang jauh – "kurva rotasi H1" galaksi – untuk menunjukkan bahwa awan gas berputar seolah-olah mereka tidak di bawah pengaruh materi gelap. Oman mengerjakan satu makalah semacam itu, yang diterbitkan 25 September di The Astrophysical Journal Letters.

Makalah terbaru, yang diterbitkan 25 November dalam jurnal Nature Astronomy, mengidentifikasi 19 galaksi bebas-materi gelap menggunakan metode yang sama.

"Kurva rotasi H1 ini lebih akurat" daripada metode yang digunakan oleh tim van Dokkum, kata Till Sawala, ahli astrofisika di University of Helsinki. Namun, katanya, masih ada "ketidakpastian sistematis" dalam pengukuran yang belum diselesaikan.

Misalnya, jika sudut galaksi inang relatif terhadap Bumi tidak diukur dengan benar, itu dapat mengacaukan perhitungan, kata Oman. Dan peristiwa seperti supernova dapat mempercepat gas di galaksi normal, menciptakan kurva rotasi yang terlihat dari Bumi seperti galaksi di makalah baru ini, kata Sawala. Either way, lebih banyak pekerjaan tindak lanjut diperlukan untuk mengkonfirmasi klaim bebas materi gelap, semua ahli (termasuk penulis studi) mengatakan.

Jika ternyata galaksi tertentu tidak memiliki jumlah materi gelap yang normal, itu adalah masalah bagi teori saat ini tentang bagaimana alam semesta terbentuk.

Fisikawan menjelaskan bagaimana alam semesta terbentuk dan berperilaku menggunakan model yang dikenal sebagai materi gelap dingin Lambda (ΛCDM). Ini menggambarkan tiga fitur utama dari alam semesta: konstanta kosmologis (Λ), materi gelap dan energi gelap.

ΛCDM menjelaskan cara galaksi terbentuk, kata Sawala, dan tidak mudah menjelaskan bagaimana galaksi-galaksi tertentu ini dapat terbentuk tanpa materi gelap.

Beberapa contoh yang muncul, kata Oman, dapat dijelaskan oleh ΛCDM. Sebagai contoh, galaksi kerdil di tengah kelompok galaksi yang padat memiliki banyak sumber gravitasi di sekitar untuk menghilangkan materi gelap mereka. Namun dalam makalah ini, kata Oman, beberapa galaksi bebas-materi gelap adalah soliter, jauh dari sumber gravitasi lainnya.

"Itu tantangan," kata Oman.

Beberapa peneliti telah menyajikan bukti galaksi bebas-materi gelap sebagai pukulan KO dalam pertempuran antara ΛCDM dan sekumpulan teori lain yang dikenal sebagai Modified Newtonian Dynamics (MOND). Teori-teori MOND menolak materi gelap demi tweak terhadap fisika gravitasi. Karena gravitasi harus bertindak di mana-mana di alam semesta, MOND akan memprediksi bahwa apa yang kita sebut materi gelap juga ada di mana-mana, termasuk setiap galaksi. Tetapi jika galaksi-galaksi ini melanggar MOND, mereka juga melanggar ΛCDM, jadi itu bukan pukulan KO bagi MOND, kata Sawala.

Fisikawan mengatakan satu-satunya cara untuk mencari tahu apa yang terjadi adalah dengan mempelajari galaksi-galaksi ini secara lebih rinci menggunakan alat yang berbeda dan mengkonfirmasi bahwa apa yang tampaknya terjadi di sana benar-benar terjadi.

Awalnya diterbitkan pada Sains Langsung.