Halo lingkaran hantu materi gelap yang seberat bumi dan sebesar tata surya kita adalah struktur pertama yang terbentuk di alam semesta, menurut perhitungan baru dari para ilmuwan di Universitas Zurich, yang diterbitkan dalam edisi Nature minggu ini.
Galaksi kita sendiri masih mengandung segi empat dari lingkaran cahaya ini dengan satu lingkaran yang diperkirakan akan melewati Bumi setiap beberapa ribu tahun, meninggalkan jejak sinar gamma yang terang dan dapat terdeteksi setelahnya, kata para ilmuwan. Hari demi hari, partikel materi gelap acak yang tak terhitung jumlahnya menghujani Bumi dan melalui tubuh kita tanpa terdeteksi.
"Halo lingkaran gelap ini adalah 'lem' gravitasi yang menarik materi biasa, akhirnya memungkinkan bintang dan galaksi terbentuk," kata Prof. Ben Moore dari Institute for Theoretical Physics di University of Zurich, rekan penulis laporan Nature. . "Struktur ini, blok bangunan dari semua yang kita lihat hari ini, mulai terbentuk lebih awal, hanya sekitar 20 juta tahun setelah big bang."
Materi gelap terdiri lebih dari 80 persen dari massa alam semesta, namun sifatnya tidak diketahui. Tampaknya secara intrinsik berbeda dari atom yang membentuk materi di sekitar kita. Materi gelap tidak pernah terdeteksi secara langsung; kehadirannya disimpulkan melalui pengaruh gravitasinya pada materi biasa.
Para ilmuwan Zurich mendasarkan perhitungan mereka pada kandidat utama materi gelap, sebuah partikel teoretis yang disebut neutralino, yang diduga diciptakan dalam big bang. Hasil mereka memerlukan beberapa bulan angka-angka pada zBox, superkomputer baru yang dirancang dan dibangun di Universitas Zurich oleh Moore dan Drs. Joachim Stadel dan Juerg Diemand, rekan penulis dalam laporan tersebut.
"Sampai 20 juta tahun setelah big bang, alam semesta hampir mulus dan homogen," kata Moore. Tetapi sedikit ketidakseimbangan dalam distribusi materi memungkinkan gravitasi untuk menciptakan struktur yang kita kenal sekarang. Daerah dengan kepadatan massa yang lebih tinggi menarik lebih banyak materi, dan daerah dengan kepadatan lebih rendah kehilangan materi. Materi gelap menciptakan sumur gravitasi di ruang angkasa dan materi biasa mengalir ke dalamnya. Galaksi dan bintang mulai terbentuk sebagai hasil sekitar 500 juta tahun setelah big bang, sedangkan alam semesta berusia 13,7 miliar tahun.
Menggunakan superkomputer zBox yang memanfaatkan kekuatan 300 prosesor Athlon, tim menghitung bagaimana neutralino yang dibuat dalam big bang akan berkembang seiring waktu. Neutrino telah lama menjadi kandidat favorit untuk "materi gelap dingin," yang berarti tidak bergerak cepat dan dapat menggumpal bersama untuk membuat sumur gravitasi. Netino belum terdeteksi. Ini adalah partikel "supersymmetric" yang diusulkan, bagian dari teori yang mencoba untuk memperbaiki ketidakkonsistenan dalam model standar partikel elementer.
Selama dua dekade terakhir para ilmuwan percaya bahwa neutralino dapat membentuk lingkaran gelap materi besar dan menyelimuti seluruh galaksi saat ini. Apa yang muncul dari perhitungan superkomputer zBox tim Zurich adalah tiga fakta baru dan menonjol: Halo-massa-bumi terbentuk pertama kali; struktur-struktur ini memiliki inti yang sangat padat yang memungkinkan quadrillion bertahan dari zaman di galaksi kita; juga halo gelap "miniatur" ini bergerak melalui galaksi inangnya dan berinteraksi dengan materi biasa ketika mereka lewat. Bahkan mungkin bahwa lingkaran cahaya ini dapat mengganggu awan komet Oort jauh di luar Pluto dan mengirimkan puing-puing melalui tata surya kita.
"Deteksi halo netralino ini sulit tetapi mungkin?" Kata tim. Lingkaran cahaya itu terus-menerus memancarkan sinar gamma, bentuk cahaya berenergi tertinggi, yang diproduksi ketika netral bertabrakan dan memusnahkan diri sendiri.
"Sebuah lingkaran cahaya yang lewat dalam hidup kita (jika kita seberuntung itu), akan cukup dekat bagi kita untuk dengan mudah melihat jejak sinar gamma yang cerah," kata Diemand, sekarang di Universitas California di Santa Cruz.
Namun, peluang terbaik untuk mendeteksi neutralino adalah di pusat-pusat galaksi, di mana kepadatan materi gelap adalah yang tertinggi, atau di pusat-pusat lingkaran netral-massa-Bumi yang bermigrasi ini. Daerah yang lebih padat akan memberikan peluang lebih besar terjadinya tabrakan netralino dan karenanya lebih banyak sinar gamma. "Ini masih sulit dideteksi, seperti mencoba melihat cahaya satu lilin yang diletakkan pada Pluto," kata Diemand.
Misi GLAST NASA, yang direncanakan diluncurkan pada 2007, akan mampu mendeteksi sinyal-sinyal ini jika ada. Observatorium sinar gamma berbasis darat seperti VERITAS atau MAGIC mungkin juga dapat mendeteksi sinar gamma dari interaksi netralino. Dalam beberapa tahun ke depan Large Hadron Collider di CERN di Swiss akan mengkonfirmasi atau mengesampingkan konsep supersimetri.
Gambar dan animasi komputer dari halo netralino dan struktur awal di alam semesta berdasarkan simulasi komputer tersedia di http://www.nbody.net
Albert Einstein dan Erwin Schringeringer termasuk di antara para profesor sebelumnya yang bekerja di Institute for Theoretical Physics di University of Zurich, yang memberikan kontribusi besar bagi pemahaman kita tentang asal usul alam semesta dan mekanika kuantum. Tahun 2005 adalah ulang tahun keseratus karya Einstein yang paling luar biasa dalam fisika kuantum dan relativitas. Pada tahun 1905 Einstein memperoleh gelar doktor dari Universitas Zurich dan menerbitkan tiga makalah yang mengubah sains.
Catatan untuk editor: Superkomputer inovatif yang dirancang oleh Joachim Stadel dan Ben Moore adalah kubus dari 300 prosesor Athlon yang saling terhubung oleh jaringan dua dimensi berkecepatan tinggi dari Dolphin / SCI dan didinginkan oleh sistem aliran udara yang dipatenkan. Rujuk ke http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/ untuk lebih jelasnya. Stadel, yang memimpin proyek tersebut, mencatat: “Itu adalah tugas yang menakutkan untuk membuat superkomputer kelas dunia dari ribuan komponen, tetapi ketika selesai, itu adalah yang tercepat di Swiss dan superkomputer dengan kepadatan tertinggi di dunia. Kode simulasi paralel yang kami gunakan membagi perhitungan dengan mendistribusikan bagian terpisah dari semesta model ke prosesor yang berbeda. "
Sumber Asli: Institut Fisika Teoritis? Rilis Berita Universitas Zurich
