Bidang Orbit Galaksi Satelit Menentang Prediksi Materi Gelap (Bagian 2)

Kelanjutan dari artikel: Bidang Orbit Galaksi Satelit Menentang Prediksi Materi Gelap

Sebagaimana diamati dalam panjang gelombang cahaya kasat mata, galaksi Centaurus A terlihat didominasi oleh campuran antara galaksi berbentuk cakram dan elips. Namun pengamatan galaksi-galaksi satelit yang mengorbit menantang penjelasan konvensional CDM, tidak peduli bagaimana kita memodifikasinya.
Christian Wolf & Tim SkyMapper /Universitas Nasional Australia

3.) Ada yang salah dengan gagasan materi gelap. Bagaimanapun juga, pentingnya efek fisik yang tercantum di atas terus diperdebatkan. Seperti yang ditulis oleh penulis makalah studi terbaru: “Meskipun kita menemukan bahwa kinematika galaksi-galaksi katai satelit Centaurus A tidak mungkin terjadi secara kebetulan, fenomena ini tidak memungkinkan kita untuk segera menarik kesimpulan tentang keselarasannya dengan prediksi CMD.” Simulasi yang paling modern gagal untuk mereproduksi apa yang diamati di sekitar galaksi seperti Centaurus A, Bima Sakti, dan Andromeda, dan penulis makalah studi menyatakan bahwa ketidaksesuaian ini adalah alternatif dari penjelasan materi gelap. Hal ini sangat mungkin, seperti yang digagas penulis makalah studi, bahwa galaksi-galaksi satelit dapat muncul dari penggabungan skala masif bersejarah antara dua galaksi berukuran setara. Memang masih diperdebatkan, tapi mungkin akan menarik.

Penggabungan antar galaksi adalah fenomena yang kerap terjadi. Seiring berlalunya waktu, semua galaksi yang terikat secara gravitasi dalam kelompok dan gugus akan bergabung menjadi galaksi tunggal. Penggabungan skala masif menghasilkan galaksi elips raksasa, namun tidak ada yang dapat memastikan apa yang akan terjadi dengan galaksi-galaksi katai satelit.
A. Gai-Yam/Institut Sains Weizmann/ESA/NASA

Setiap perspektif memiliki beberapa bukti untuk mendukungnya, namun prediksi distribusi seperti di lingkaran halo, kecuali galaksi-galaksi satelit yang berukuran sangat kecil, bukanlah fenomena yang terjadi di alam semesta. Untuk tiga galaksi besar, Bima Sakti, Andromeda, dan Centaurus A, fakta oberservasi mengungkap bagaimana galaksi-galaksi satelit katai terlihat di bidang orbit yang mengelilingi galaksi induk yang jauh lebih besar. Lebih jauh lagi, ada bukti sugestif bahwa galaksi-galaksi katai bergerak bersamaan dengan rotasi galaksi induk. Namun, ketika kita melihat lingkungan kosmik di dekatnya, ada faktor penting yang turut berperan, ada arus materi lokal, yaitu materi normal dan materi gelap, ke galaksi-galaksi. Jika ada suatu arah tertentu bagaimana materi jatuh ke dalam galaksi induk, seharusnya ada suatu arah tertentu materi jatuh ke galaksi-galaksi satelit katai yang terikat oleh galaksi induk.

Figur yang menunjukkan arus galaksi saat ini. Arus di sepanjang jalan raya kosmik dan di jembatan menuju Virgo, di wilayah sekitar Bima Sakti, Andromeda dan Centaurus A.
Noam Libeskind et al., 2015

Pada tahun 2015, satu tim astronom yang dipimpin oleh Noam Libeskind menemukan efek ini. “Inilah pertama kalinya kami melakukan verifikasi pengamatan jalan raya filamen yang memberikan jalan bagi galaksi-galaksi melintasi kosmos di sepanjang jembatan materi gelap yang menakjubkan,” kata Libeskind saat itu. Hampir tiga tahun kemudian, gambar dikonfirmasi dengan data dan presisi yang lebih baik. Tidak ada indikasi tambahan untuk perbandingan materi gelap dari penelitian terbaru dengan penelitian sebelumnya. Kendati demikian, tim saat ini cenderung bersikap skeptis terhadap CDM, dan cenderung mencari penjelasan alternatif, seperti penggabungan utama antar galaksi berukuran raksasa untuk menjelaskan asal usul satelit dalam bidang orbit.

Tabrakan dahsyat yang melibatkan empat gugus galaksi menunjukkan pemisahan antara sinar-X (pink) dan gaya gravitasi (biru), adalah indikasi materi gelap. Pada skala besar, CDM diperlukan, namun pada skala yang lebih kecil, belum dapat ditentukan.
X-ray: NASA/CXC/UVic./A.Mahdavi et al

Dalam sebuah wawancara dengan Marcel Pawlowski dari Universitas California, rekan penulis makalah studi Irvine mengemukakan pernyataan berikut: “Pada skala besar, simulasi CDM benar-benar dapat diterapkan. Saya pikir, secara umum kita harus lebih beragam dalam pendekatan kita. Di sisi lain, MOND telah memprediksi dinamika berskala kecil. Saya ingin melihat kemungkinan penggabungan keduanya. Superfluid materi gelap adalah salah satu kemungkinan menarik yang memberi kita keberhasilan berskala besar dalam materi gelap, namun juga menghasilkan efek MOND pada skala kecil. Saya pikir kita harus mendorong dan menyelidiki kemungkinan ini lebih jauh. Saya tidak berpikir kita harus menyerah pada apapun, tapi saya pikir bidang penelitian ini harus menerapkan pendekatan alternatif ini.”

Namun, sama seperti penemuan elemen berat yang tidak diproduksi oleh bintang di awal alam semesta, tidak otomatis membuat teori Big Bang salah, mungkin dua perspektif yang saling bersaing sama-sama benar. Ada kemungkinan barion, materi pembentuk galaksi, mengalir ke galaksi-galaksi melalui jalur filamen. CDM bertanggung jawab atas struktur berskala besar dan fitur kosmos dan galaksi-galaksi katai satelit yang berasal dari penggabungan utama antar galaksi raksasa itu sendiri bukanlah prediksi CDM. Jika memang demikian, kita benar-benar mengharapkan galaksi-galaksi yang disembunyikan oleh lingkaran halo, didominasi oleh barion, bukannya materi gelap. Menariknya, dalam beberapa kasus, galaksi-galaksi katai satelit justru menunjukkan percampuran. Hasil studi sesuai dengan prediksi lingkaran halo CDM, sementara di studi yang lain, perkiraan CDM tampaknya terlalu melebih-lebihkan massa materi gelap. Model terpadu yang menghitung seluruh rangkaian pengamatan, masih menghindari kita.

Masih berbeda dengan simulasi penggabungan galaksi Bima Sakti dan Andromeda. Ketika penggabungan skala masif semacam ini terjadi, barangkali sejumlah besar puing-puing dikeluarkan sehingga menciptakan galaksi-galaksi satelit yang didominasi oleh materi normal.
NASA, ESA, Z. Levay, R. van der Marel, T. Hallas, dan A. Mellinger

Lantas, siapa yang benar? Seiring simulasi yang lebih baik untuk menambahkan dinamika lain seperti interaksi antara materi gelap, radiasi dan materi normal, umpan balik dari pembentukan bintang, efek kecepatan lokal tertentu dan lebih banyak lagi, kinerja simulasi cenderung sesuai dengan observasi, meskipun belum benar-benar sempurna dan tentunya tidak universal. Di sisi lain, alternatif penjelasan materi gelap masih menemui jalan buntu saat mencoba mereproduksi jaringan kosmik, latar belakang gelombang mikro kosmik atau dinamika tabrakan antara gugus galaksi. Namun penting untuk tetap berpikiran terbuka asalkan bukti tak terbantahkan untuk CDM hilang. Ingat, ini adalah teka-teki evolusi dan penggabungan galaksi, bukan tentang materi gelap. Seperti yang dijelaskan Michael Boylan-Kolchin, “Hasil penelitian dapat memberikan pemahaman yang lebih baik tentang pembentukan galaksi dalam CDM atau dorongan untuk menggulingkan asumsinya yang fundamental.”

Karena rangkaian keberhasilan di semua skala, materi gelap tetap terlibat, setidaknya untuk saat ini. Namun pembentukan dan evolusi galaksi, terutama pada skala yang lebih kecil, akan tetap menjadi area penelitian yang diselimuti banyak teka-teki yang belum terpecahkan selama tahun-tahun mendatang.

Ditulis oleh: Ethan Siegel, kontributor www.forbes.com

Sumber: Satellite Galaxies Live In The Same Plane As Their Hosts, Defying Dark Matter Predictions

#terimakasihgoogle