Sinar gamma - cahaya paling terang dan paling kuat di alam semesta - berlayar melintasi langit yang tidak terlihat oleh mata manusia. Semburan radiasi yang luar biasa energik ini meledak dari ledakan supernova, memicu bintang-bintang neutron yang bertabrakan, dan memuntahkan keluar dari lubang hitam yang paling lapar.
Ketika para astronom dapat menangkap mereka dengan teleskop sinar gamma, kembang api yang tak terlihat ini menunjuk ke beberapa struktur paling eksplosif dari alam semesta. Sekarang, tim peneliti internasional berharap bahwa sinar yang sangat kuat itu juga dapat menyebabkan sesuatu yang jauh lebih aneh dan lebih sulit dipahami - zat tak terlihat yang dikenal sebagai materi gelap.
Dalam sebuah studi baru yang diterima untuk diterbitkan dalam jurnal Physical Review Letters, dan dirinci pada database preprint arXiv, para peneliti melihat apa yang mereka sebut "latar belakang sinar gamma yang belum terselesaikan" - yaitu, semua sinar gamma yang samar dan misterius. sinyal yang tersisa setelah sumber-sumber yang diketahui seperti lubang hitam dan supernova dicatat. Ketika tim tersebut membandingkan peta sinar gamma yang tidak terselesaikan dengan peta kepadatan materi di bagian yang sama dari alam semesta, mereka menemukan bahwa sinar tersebut tepat bersesuaian dengan daerah gravitasi yang masif di mana materi gelap diprediksi bersembunyi.
Menurut rekan penulis studi Daniel Gruen, korelasi ini menunjukkan bahwa materi gelap mungkin sebagian besar bertanggung jawab atas latar belakang sinar gamma samar di alam semesta. Jika itu masalahnya, itu bisa memberi para astronom beberapa petunjuk penting tentang sifat-sifat zat misterius itu.
"Materi gelap dapat membusuk seperti inti radioaktif, menghasilkan sinar gamma seperti halnya," Gruen, seorang astrofisikawan di Laboratorium Akselerator Nasional SLAC Departemen Energi di Stanford University di California, mengatakan kepada Live Science. "Atau mungkin beberapa partikel materi gelap bertabrakan, menghasilkan sinar gamma saat mereka berinteraksi."
Riak dalam gelap
Materi gelap dianggap membentuk sekitar 85% dari massa alam semesta, meskipun para peneliti masih tidak yakin apa atau di mana itu berada. Sama sekali tidak terlihat oleh instrumen ilmiah modern, barang-barang itu tidak pernah berhasil dideteksi.
"Kami memang tahu beberapa sifat materi gelap," kata Gruen. "Kami tahu bahwa itu sangat umum, dan kami tahu bahwa ia memiliki massa yang berinteraksi secara gravitasi dengan massa lainnya."
Dengan kata lain, meskipun materi gelap tidak terlihat, ia membuat dampak yang terlihat pada alam semesta melalui gravitasi yang kuat. Salah satu dampak itu dikenal sebagai pelensaan gravitasi - pada dasarnya, bagaimana cahaya dari galaksi yang jauh dibelokkan oleh gravitasi dari benda-benda besar yang dilewatinya dalam perjalanan menuju Bumi.
Untuk studi baru, para peneliti melihat peta pelensaan gravitasi di bagian tertentu dari alam semesta, yang disusun oleh sebuah proyek yang disebut Survei Energi Gelap (DES). Dipasang pada teleskop raksasa di Chili, kamera khusus survei ini menghabiskan waktu setahun untuk memotret gambar-gambar definisi tinggi dari ratusan juta galaksi, dengan fokus pada di mana cahaya yang jauh paling tidak terbentuk oleh kantong-kantong gravitasi yang kuat. Sementara beberapa daerah yang paling masif pada peta yang dihasilkan sesuai dengan galaksi yang diketahui, kantong besar lainnya kemungkinan menunjukkan pengaruh tersembunyi materi gelap di tempat kerja, kata Gruen.
Untuk lebih memahami seperti apa pengaruhnya, para peneliti membandingkan peta massa ini dengan peta emisi sinar gamma yang terdeteksi di wilayah yang sama oleh teleskop sinar gamma Fermi NASA selama sembilan tahun terakhir. Menggunakan model matematika, tim menghilangkan semua radiasi yang dapat secara definitif terkait dengan sumber "biasa" seperti lubang hitam dan supernova, berdasarkan pada keluaran energi, jarak, dan berbagai faktor lainnya.
Sekarang, hanya tersisa dengan sumber sinar gamma misterius "yang belum terselesaikan", tim membandingkan kedua peta. Mereka melihat tumpang tindih yang jelas antara daerah radiasi sinar gamma tinggi dan daerah dengan banyak massa.
"Ini adalah studi pertama di mana kita sudah yakin bahwa, di mana ada banyak sinar gamma, ada juga banyak materi gelap," kata Gruen.
Jika dark matter benar-benar memancarkan sinar gamma, itu bisa dengan serius mempersempit bagaimana ia dideteksi dan terbuat dari apa sebenarnya. Namun, masih mungkin bahwa latar belakang sinar gamma yang samar pada peta Fermi tidak ada hubungannya dengan materi gelap, kata Gruen. Model matematika yang digunakan para peneliti untuk menghilangkan sumber-sumber "biasa" dari emisi sinar gamma (seperti lubang hitam) didasarkan pada beberapa asumsi tentang sifat-sifat benda-benda itu. Jika asumsi-asumsi itu salah, lubang hitam yang jauh dapat bertanggung jawab untuk jauh lebih banyak dari latar belakang sinar gamma misterius daripada yang diperhitungkan oleh para peneliti.
"Mungkin model itu tidak lengkap, dan mungkin kita benar-benar belajar sesuatu tentang lubang hitam yang memancarkan sinar gamma ini," kata Gruen. "Mungkin, lubang hitam ini hidup di galaksi yang lebih masif daripada yang kita duga."
Lebih banyak data pada kedua sinar gamma dan lensa gravitasi akan membantu tim mengasah model mereka dan lebih baik menafsirkan peta alam semesta mereka. Sejak kesimpulan penelitian, DES telah mengumpulkan informasi enam kali lebih banyak tentang distribusi massa alam semesta, dan satelit FERMI tetap menjadi salah satu dari banyak teleskop yang melacak ledakan sinar gamma. Sebuah studi lanjutan yang menunjukkan hasil yang lebih jelas harus mengikuti dalam beberapa tahun mendatang, kata Gruen.
