 |
| Kredit: NASA, ESA, M. J. Jee dan H. Ford (Universitas Johns Hopkins) |
Menggunakan Teleskop Antariksa Hubble NASA, satu tim astronom telah menemukan cincin materi gelap yang diperkirakan
telah terbentuk sejak lama ketika terjadi fenomena tabrakan dahsyat antara dua
gugus galaksi masif.
Penemuan cincin materi gelap adalah salah satu bukti terkuat atas eksistensi materi gelap. Para astronom telah lama
mencurigai eksistensi materi tak kasat mata yang menjadi sumber gravitasi
tambahan penyatu struktur gugus galaksi, karena gugus galaksi dipastikan akan
tercerai-berai jika hanya mengandalkan gravitasi dari objek-objek kasat mata di dalam galaksi. Meskipun belum bisa memahami asal usul materi gelap,
para astronom berhipotesis materi gelap adalah sejenis partikel
elementer yang menyelimuti alam semesta.
“Inilah pertama kalinya kami berhasil
mendeteksi materi gelap yang strukturnya sangat unik dan berbeda dibandingkan
gas dan galaksi di dalam gugus,” ungkap anggota tim M. James Jee Universitas Johns Hopkins di Baltimore Maryland.
Tim menemukan cincin materi gelap
secara tidak sengaja ketika memetakan distribusi materi gelap di dalam gugus
galaksi Cl 0024+17 (ZwCl 0024+1652) yang terletak 5 miliar tahun cahaya dari
Bumi. Cincin materi gelap berukuran 2,6 juta tahun cahaya. Meskipun belum bisa
melihat materi gelap secara langsung, para astronom bisa menyimpulkan
eksistensinya di gugus galaksi melalui observasi gravitasi gugus yang mendistorsi cahaya dari galaksi latar belakang yang jaraknya lebih jauh.
“Meskipun sebelumnya telah ditemukan di gugus
galaksi lain, materi tak kasat mata sebesar itu tidak pernah terdeteksi terpisah
dari gas panas dan galaksi-galaksi yang membentuk gugus galaksi,” jelas Jee. “Dengan
melihat struktur materi gelap yang tidak dilacak melalui galaksi-galaksi dan
gas panas, kita bisa mempelajari bagaimana perilakunya yang berbeda dari materi
normal.”
Selama tim menganalisis materi gelap, mereka
melihat sebuah riak dalam substansi misterius yang agak mirip dengan riak di
sebuah kolam ketika batu dijatuhkan ke dalam air.
“Sebenarnya saya merasa kesal ketika melihat
cincin itu, karena saya mengira itu adalah artefak yang akan menyiratkan kesalahan
dalam pengurangan data kami,” tambah Jee. “Saya tidak bisa mempercayai hasil yang
saya peroleh. Tetapi semakin saya mencoba mengabaikan cincin itu, selisih hasil
perhitungan menjadi semakin besar. Butuh waktu lebih dari satu tahun agar saya
bisa yakin cincin itu nyata. Saya telah melihat sejumlah gugus galaksi dan
belum pernah menemukan yang seperti ini.”
Didorong rasa penasaran mengapa cincin seperti itu
bisa berada di dalam gugus dan bagaimana proses yang membentuknya, Jee menemukan data dari penelitian
sebelumnya yang menyatakan gugus galaksi tersebut pernah bertabrakan dengan
gugus galaksi lain antara 1-2 miliar tahun yang lalu. Makalah ilmiah yang melaporkan studi tabrakan
antar galaksi yang dipublikasikan pada tahun 2002 oleh Oliver Czoske dari Argeleander-Institut fur Astronomie di
Universitat Bonn, didasarkan pada pengamatan spektroskopi terhadap struktur 3D gugus. Studi ini mengungkap dua pengelompokan berbeda dari gugus
galaksi, yang mengindikasikan telah terjadi fenomena tabrakan dahsyat antara
kedua gugus.
Para astronom bisa memiliki visi head-on terhadap fenomena tabrakan karena
secara kebetulan berada di sepanjang garis pandang para pengamat di Bumi. Dari
perspektif ini, struktur materi gelap tampak seperti cincin.
Simulasi komputer kedua gugus galaksi yang bertabrakan yang dibuat oleh tim, menunjukkan materi gelap jatuh ke pusat gabungan gugus dan diaduk. Saat mencoba bergerak keluar,
materi gelap mulai melambat di bawah tarikan gaya gravitasi dan menumpuk, layaknya
mobil yang terkumpul di jalan bebas hambatan saat terjadi kemacetan lalu lintas.
“Dengan mempelajari tabrakan ini, kita bisa melihat
bagaimana materi gelap merespons gaya gravitasi,” ujar anggota tim Holland Ford sesama astronom dari Universitas Johns Hopkins. “Seolah alam
sedang melakukan eksperimen bagi kita yang tidak bisa dilakukan di
laboratorium dan konsisten dengan model teoretis kita.”
Materi gelap membentuk sebagian besar komposisi
materi di alam semesta. Komposisi materi normal yang membentuk bintang dan planet hanya beberapa persen dari total materi alam semesta.
Menelusuri materi gelap bukanlah tugas yang
mudah, mengingat materi gelap tidak bersinar atau memantulkan cahaya. Para astronom
hanya bisa mendeteksi pengaruhnya melalui gaya gravitasinya yang memengaruhi
cahaya. Untuk menemukannya, para astronom mempelajari bagaimana cahaya redup yang
berasal dari galaksi-galaksi yang lebih jauh terdistorsi dan membentuk pola
mirip busur dan garis karena gaya gravitasi materi gelap di dalam gugus galaksi
latar depan, sebuah bantuan dari alam yang disebut pelensaan gravitasi. Dengan
memetakan distorsi cahaya, para astronom bisa menyimpulkan massa gugus dan
melacak distribusi materi gelap di sebuah gugus galaksi.
“Fenomena tabrakan antara kedua gugus
galaksi menciptakan riak-riak materi gelap yang meninggalkan ‘jejak kaki’ yang berbeda
dari bentuk galaksi latar belakang,” Jee menjelaskan. “Bagaikan melihat kerikil
di dasar kolam dengan riak-riak di permukaan, bentuk kerikil akan berubah ketika
dilewati riak. Demikian pula dengan bentuk galaksi-galaksi di belakang cincin
yang menunjukkan perubahan koheren ketika dilihat melalui cincin padat.”
Jee bersama para kolega memanfaatkan
instrumen Advanced Camera for Surveys
Hubble untuk mendeteksi galaksi-galaksi jauh yang redup dan terdistorsi di belakang gugus galaksi yang tidak bisa diamati
menggunakan teleskop berbasis darat. “Sensitivitas tiada banding Hubble dalam
menghasilkan gambar-gambar menakjubkan dari galaksi redup menjadikannya
satu-satunya alat yang bisa diandalkan untuk pengukuran semacam ini,” pungkas anggota tim Richard
White dari Space
Telescope Science Institute di Baltimore Maryland.
 |
| Dua sudut pandang interaksi antar gugus galaksi. Kredit: NASA, ESA, M.J. Jee (Universitas Johns Hopkins), dan A. Feild (STScI) |
Pengamatan sebelumnya menggunakan Hubble dan Observatorium
Sinar-X Chandra terhadap Gugus Bullet juga menyajikan pemandangan serupa antara
dua gugus galaksi. Namun orientasi sudut pandang Gugus Bullet adalah edge-on, berarti kita hanya bisa melihatnya dari samping. Dalam tabrakan dahsyat itu, materi gelap memang ditarik
terpisah dari gas panas, tetapi masih mengikuti distribusi gugus. Cl 0024+17
adalah gugus galaksi pertama yang menunjukkan perbedaan antara distribusi
materi gelap dengan distribusi galaksi dan gas panas.
Makalah ilmiah yang melaporkan penemuan cincin
materi gelap telah dipublikasikan di Astrophysical
Journal edisi 1 Juni.
Ditulis oleh: Staf hubblesite.org
Sumber: Hubble Finds Ring of Dark Matter
Komentar
Posting Komentar