Ada lebih banyak materi gelap daripada materi biasa di Semesta, dan mereka biasanya bercampur menjadi satu di galaksi. Dalam tabrakan antara kluster galaksi raksasa, awan gas panas di kluster mengalami gesekan ketika mereka melewati satu sama lain, memisahkan mereka dari bintang-bintang. Materi gelap juga tidak terpengaruh oleh gesekan ini, sehingga para astronom dapat menghitung efek gravitasinya terhadap materi biasa.
Materi gelap dan materi normal telah terpisah oleh tabrakan luar biasa dari dua kelompok besar galaksi. Penemuan ini, menggunakan Chandra X-ray Observatory NASA dan teleskop lainnya, memberikan bukti langsung untuk keberadaan materi gelap.
"Ini adalah acara kosmik paling energik, selain Big Bang, yang kita ketahui," kata anggota tim Maxim Markevitch dari Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian di Cambridge, Mass.
Pengamatan ini memberikan bukti terkuat bahwa sebagian besar materi di alam semesta gelap. Meskipun ada banyak bukti untuk materi gelap, beberapa ilmuwan telah mengusulkan teori alternatif untuk gravitasi di mana ia lebih kuat pada skala intergalaksi daripada yang diperkirakan oleh Newton dan Einstein, menghilangkan kebutuhan untuk materi gelap. Namun, teori semacam itu tidak dapat menjelaskan efek yang diamati dari tabrakan ini.
"Alam semesta yang didominasi oleh hal-hal gelap tampaknya tidak masuk akal, jadi kami ingin menguji apakah ada cacat dasar dalam pemikiran kami," kata Doug Clowe dari University of Arizona di Tucson, dan pemimpin penelitian. "Hasil ini adalah bukti langsung bahwa materi gelap ada."
Dalam gugusan galaksi, materi normal, seperti atom yang membentuk bintang, planet, dan segala sesuatu di Bumi, terutama dalam bentuk gas dan bintang panas. Massa gas panas di antara galaksi jauh lebih besar daripada massa bintang di semua galaksi. Materi normal ini terikat dalam gugusan oleh gravitasi dari massa materi gelap yang bahkan lebih besar. Tanpa materi gelap, yang tidak terlihat dan hanya dapat dideteksi melalui gravitasinya, galaksi yang bergerak cepat dan gas panas akan dengan cepat terbang terpisah.
Tim diberikan lebih dari 100 jam pada teleskop Chandra untuk mengamati gugusan galaksi 1E0657-56. Cluster ini juga dikenal sebagai cluster peluru, karena mengandung awan berbentuk peluru spektakuler dari gas seratus juta derajat. Gambar X-ray menunjukkan bentuk peluru disebabkan oleh angin yang dihasilkan oleh tabrakan berkecepatan tinggi dari cluster yang lebih kecil dengan yang lebih besar.
Selain pengamatan Chandra, Teleskop Luar Angkasa Hubble, Teleskop Sangat Besar Eropa Selatan dan teleskop optik Magellan digunakan untuk menentukan lokasi massa dalam kelompok. Ini dilakukan dengan mengukur efek pelensaan gravitasi, di mana gravitasi dari gugus mendistorsi cahaya dari galaksi latar belakang seperti yang diprediksi oleh teori relativitas umum Einstein.
Gas panas dalam tabrakan ini diperlambat oleh gaya hambat, mirip dengan hambatan udara. Sebaliknya, materi gelap tidak diperlambat oleh benturan, karena ia tidak berinteraksi langsung dengan dirinya sendiri atau gas kecuali melalui gravitasi. Ini menghasilkan pemisahan materi gelap dan normal yang terlihat dalam data. Jika gas panas adalah komponen paling masif dalam kelompok, seperti yang diusulkan oleh teori gravitasi alternatif, pemisahan seperti itu tidak akan terlihat. Sebaliknya, materi gelap diperlukan.
"Ini adalah jenis hasil yang harus dipertimbangkan oleh teori-teori masa depan," kata Sean Carroll, seorang kosmolog di University of Chicago, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. "Ketika kita bergerak maju untuk memahami sifat sebenarnya dari materi gelap, hasil baru ini tidak mungkin diabaikan."
Hasil ini juga memberikan para ilmuwan lebih percaya diri bahwa gravitasi Newton yang akrab di Bumi dan di tata surya juga bekerja pada skala besar gugusan galaksi.
"Kami telah menutup celah ini tentang gravitasi, dan kami semakin dekat untuk melihat masalah yang tak terlihat ini," kata Clowe.
Hasil ini sedang diterbitkan dalam edisi mendatang The Astrophysical Journal Letters. Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA, Huntsville, Alabama, mengelola program Chandra untuk Direktorat Misi Sains agensi tersebut. Observatorium Astrofisika Smithsonian mengendalikan operasi sains dan penerbangan dari Chandra X-ray Centre, Cambridge, Mass.
Sumber Asli: Siaran Berita Chandra
