Materi gelap, substansi misterius yang membentuk seperempat massa dan energi alam semesta, mungkin dibuat dari partikel yang sangat kecil dan ringan, menurut penelitian baru. Bentuk "kabur" dari materi gelap ini - disebut bahwa karena panjang gelombang partikel-partikel sangat kecil ini akan dioleskan di atas area yang sangat besar-akan mengubah arah sejarah kosmik dan menciptakan filamen panjang dan tipis alih-alih galaksi gumpalan di alam semesta awal, menurut simulasi.
Temuan ini memiliki konsekuensi pengamatan - teleskop yang akan datang akan dapat mengintip kembali ke periode waktu awal ini dan berpotensi membedakan antara berbagai jenis materi gelap, memungkinkan fisikawan untuk lebih memahami sifat-sifatnya.
Materi gelap adalah zat masif yang tidak dikenal yang ditemukan di seluruh kosmos. Ini tidak mengeluarkan cahaya - karena itu dinamai materi gelap - tetapi efek gravitasinya membantu mengikat kluster galaksi dan menyebabkan bintang-bintang di tepi galaksi berputar lebih cepat daripada yang seharusnya. Banyak ilmuwan percaya bahwa sebagian besar materi gelap itu dingin, artinya ia bergerak relatif lambat. Tetapi ada ide yang sama sekali berbeda, seperti kemungkinan itu kecil dan kabur, artinya akan bergerak cepat karena sangat ringan.
"Simulasi kami menunjukkan bahwa galaksi dan bintang pertama yang terbentuk terlihat sangat berbeda di alam semesta dengan materi gelap fuzzy daripada alam semesta yang memiliki materi gelap dingin," Lachlan Lancaster, mahasiswa pascasarjana astrofisika di Universitas Princeton dan salah satu penulis makalah baru. dalam jurnal Physical Review Letters, kepada Live Science.
Lancaster menjelaskan bahwa spekulasi paling umum tentang materi gelap menyarankan itu terdiri dari partikel-partikel masif interaktif lemah (WIMPs), yang akan memiliki beberapa puluh atau ratusan kali massa proton. Simulasi yang menggunakan jenis materi gelap ini sangat bagus untuk menciptakan kembali struktur skala besar alam semesta, termasuk ruang kosong yang luas yang dikelilingi oleh panjang, filamen gas dan debu spidery, sebuah formasi yang dikenal sebagai jaring kosmik. Tetapi pada skala yang lebih kecil, model semacam itu mengandung sejumlah perbedaan dari apa yang diamati oleh para astronom dengan teleskop mereka. Dalam pandangan standar ini, materi gelap seharusnya menumpuk di pusat galaksi, tetapi tidak ada yang melihatnya melakukannya.
Materi gelap yang kabur, sebaliknya, akan menjadi cahaya yang membingungkan, mungkin sepersejuta milyar dari sepersejuta massa elektron, menurut sebuah pernyataan dari MIT. Mekanika kuantum menyatakan bahwa partikel juga dapat dianggap sebagai gelombang, dengan panjang gelombang berbanding terbalik dengan massa mereka, kata Lancaster. Jadi panjang gelombang partikel cahaya seperti itu akan ribuan tahun cahaya.
Karena itu, materi gelap fuzzy akan lebih sulit menggumpal bersama daripada materi dingin WIMP. Dalam simulasi, Lancaster dan rekan penulisnya menunjukkan bahwa alam semesta materi gelap yang dingin akan memiliki galaksi yang terbentuk relatif cepat dari lingkaran cahaya.
Tetapi materi gelap fuzzy akan bergabung menjadi string panjang dan tipis dari material - "lebih banyak filamen raksasa dari pada galaksi yang gumpal," kata Lancaster - dan galaksi kemudian akan terlahir lebih besar dan kemudian. Materi gelap juga akan lebih sulit menumpuk di pusat-pusat galaksi, berpotensi menjelaskan mengapa para astronom tidak mengamati kekasaran ini ketika mereka melihat galaksi.
Instrumen seperti Large Synoptic Survey Telescope (LSST) di Chili dan teleskop kelas 30 meter yang sedang dibangun di seluruh dunia akan segera dapat mengintip kembali ke beberapa hari paling awal di alam semesta. Mereka diharapkan mulai mengambil data dalam dekade mendatang, yang berarti "kita akan mulai melihat efek materi gelap kabur, atau mulai mengesampingkannya," kata Lancaster.
Meskipun peneliti lain berspekulasi tentang fuzzy dark matter, simulasi baru melakukan pekerjaan yang lebih hati-hati dalam mencari efek kosmologisnya, kata Jeremiah Ostriker, astrofisikawan di Universitas Columbia yang tidak terlibat dalam pekerjaan itu.
"Ini membantu menguraikan rincian tentang apa yang akan membentuk struktur dalam teori varian ini," tambah OStriker. "Dan itu salah satu dari teori varian paling menarik di sekitar."
Lancaster mengatakan simulasi timnya di masa depan mungkin fokus pada menangkap lebih detail dari efek materi gelap fuzzy, berpotensi memberikan para astronom ide yang lebih baik dari apa yang mereka harapkan untuk dilihat melalui teleskop mereka.
- 18 Misteri Terbesar yang Belum Terpecahkan dalam Fisika
- 12 Objek Teraneh di Alam Semesta
- Pemegang Rekaman Kosmik: 12 Objek Terbesar di Semesta
