Dark Matter Mungkin Lebih Tua Daripada Big Bang


Dark matter (Materi gelap) adalah adalah materi yang tidak dapat dideteksi dari radiasi yang dipancarkan atau penyerapan radiasi yang datang ke materi tersebut, tetapi kehadirannya dapat dibuktikan dari efek gravitasi materi-materi yang tampak seperti bintang dan galaksi. Perkiraan tentang banyaknya materi di dalam alam semesta berdasarkan efek gravitasi selalu menunjukkan bahwa sebenarnya ada jauh lebih banyak materi daripada materi yang dapat diamati secara langsung. Terlebih lagi, adanya materi gelap dapat menyelesaikan banyak ketidakkonsistenan dalam teori dentuman dahsyat.

Sebuah studi yang telah dipublikasikan pada 7 Agustus 2019 di jurnal Physical Review Letters, memberikan sebuah ide baru tentang bagaimana materi gelap muncul dan bagaimana mengidentifikasinya melalui observasi astronomi.

“Studi ini mengungkapkan hubungan baru antara fisika partikel dan astronomi. Jika materi gelap terdiri dari partikel-partikel baru yang lahir sebelum Big Bang, maka materi gelap tersebut mempengaruhi cara galaksi didistribusikan di langit dengan cara yang unik. Koneksi ini dapat digunakan untuk mengungkapkan identitas materi gelap dan membuat kesimpulan tentang masa-masa sebelum Big Bang terjadi, "kata Tommi Tenkanen, seorang rekan pascadoktoral di Fisika dan Astronomi Universitas Johns Hopkins sekaligus author riset.
Ilustrasi Big Bang
Meskipun tidak banyak yang diketahui tentang asal-usulnya, para astronom telah menunjukkan bahwa materi gelap memainkan peranan penting dalam pembentukan galaksi dan kluster galaksi. Meskipun tidak dapat diamati secara langsung, para ilmuwan tahu bahwa materi gelap itu ada karena efek gravitasinya terhadap bagaimana materi terlihat bergerak dan terdistribusi  di ruang angkasa.

Baca juga berita: Fisikawan Meleburkan Kuantum dan Gravitasi, serta Menemukan Waktu Tetapi Tidak Seperti yang Telah Kita Ketahui Sebelumnya

Dalam waktu yang lama, para peneliti percaya bahwa materi gelap harus menjadi zat sisa dari Big Bang. Para peneliti telah lama mencari jenis materi gelap ini, tetapi sejauh ini semua pencarian yang bersifat eksperimental belum berhasil.

"Jika materi gelap benar-benar merupakan sisa dari Big Bang, maka dalam banyak kasus para peneliti seharusnya melihat sinyal langsung materi gelap dalam berbagai eksperimen fisika partikel tang telah dilakukan," kata Tenkanen.

Dengan menggunakan kerangka matematika baru yang sederhana, studi menunjukkan bahwa materi gelap mungkin telah dihasilkan sebelum Big Bang selama era yang dikenal sebagai inflasi kosmik ketika ruang berkembang sangat cepat. Ekspansi yang sangat cepat diyakini dapat menyebabkan produksi jenis partikel tertentu dalam jumlah banyak yang disebut dengan skalar. Sejauh ini, hanya satu partikel skalar yang ditemukan yakni partikel Higgs Boson yang telah terkenal di kalangan ilmuwan.

"Kita tidak tahu apa itu materi gelap, tetapi jika itu ada hubungannya dengan partikel skalar apa pun, itu mungkin lebih tua daripada Big Bang. Dengan skenario matematika yang diusulkan, kita tidak harus mengasumsikan jenis interaksi baru antara materi terlihat maupun materi gelap di luar gravitasi, yang sudah kita tahu ada di sana, "jelas Tenkanen

Sementara gagasan bahwa materi gelap ada sebelum Big Bang bukanlah hal baru, ahli teori lainnya belum dapat menghasilkan perhitungan yang mendukung gagasan tersebut. Studi baru menunjukkan bahwa para peneliti selalu mengabaikan skenario matematika yang paling sederhana untuk asal usul materi gelap tersebut, katanya.

Studi baru ini juga menyarankan cara untuk menguji asal usul materi gelap dengan mengamati tanda-tanda yang dilalui oleh materi gelap pada distribusi materi di alam semesta.

"Meskipun jenis materi gelap ini terlalu sulit ditemukan dalam eksperimen partikel, akan tetapi ia dapat mengungkapkan keberadaannya dalam pengamatan astronomi. Kami akan segera mempelajari lebih lanjut tentang asal-usul materi gelap ketika satelit Euclid diluncurkan pada tahun 2022 yang akan datang. Hal ini akan menjadi sesuatu yang sangat menarik untuk melihat apa yang akan dilaporkan tentang materi gelap sehingga temuannya dapat digunakan untuk melihat ke masa sebelum Big Bang. " lanjut Tentaken

Jurnal Referensi
Tommi Tenkanen. Dark Matter from Scalar Field Fluctuations. Physical Review Letters, 2019 DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.061302