Selama beberapa dekade, para ilmuwan terjebak dalam permainan petak umpet kosmik dengan materi gelap, zat tak kasat mata yang menyusun 85% massa alam semesta. Penelitian baru menunjukkan bahwa aturan main ini mungkin sepenuhnya salah. Model standar mengasumsikan materi gelap bersifat “dingin”, yang berarti partikel-partikelnya bergerak lambat. Namun semakin banyak bukti yang mengisyaratkan bahwa ia mungkin terlahir “panas”,** dan bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya. Jika benar, penemuan ini dapat membalikkan teori-teori yang sudah ada tentang bagaimana galaksi terbentuk dan membentuk kembali pemahaman kita tentang momen-momen awal alam semesta.
Teka-teki Materi Gelap
Materi gelap terkenal sulit dipelajari karena tidak berinteraksi dengan cahaya. Artinya, kita tidak bisa melihat secara langsung, kita hanya dapat menyimpulkan keberadaannya melalui efek gravitasinya pada materi tampak. Hal ini juga membuat mustahil untuk tersusun dari benda-benda yang sama seperti benda-benda sehari-hari (elektron, proton, neutron), yang semuanya berinteraksi dengan cahaya. Meskipun menyusun materi lima kali lebih banyak daripada apa pun yang dapat kita lihat, materi gelap tetap menjadi misteri.
Teori terkemuka telah lama menyukai materi gelap dingin (CDM), partikel yang bergerak cukup lambat untuk menggumpal dan menjadi benih pembentukan galaksi. Namun model ini tidak sempurna; pengamatan tertentu menantang prediksinya. Di sinilah hipotesis materi gelap “panas” muncul.
Kisah Asal yang Lebih Panas
Penelitian baru ini mengusulkan bahwa materi gelap mungkin berasal segera setelah Big Bang, selama periode yang disebut pemanasan ulang pasca-inflasi. Ini adalah era kacau ketika alam semesta berkembang pesat, mengubah energi menjadi sup partikel yang panas dan padat. Jika materi gelap lahir di lingkungan ini, pergerakannya akan sangat cepat.
Kuncinya adalah bahkan pada kecepatan ini, materi gelap bisa saja cukup dingin sehingga berperilaku seperti versi “dingin” yang kita harapkan. Proses ini, yang disebut “decoupling,” akan memungkinkannya untuk akhirnya mengumpul dan mendorong pembentukan galaksi.
Menghidupkan Kembali Kandidat Lama
Penemuan ini juga dapat menghidupkan kembali kandidat materi gelap yang telah lama diabaikan: neutrino bermassa rendah. Beberapa dekade yang lalu, partikel-partikel ini dikesampingkan karena dianggap bergerak terlalu cepat untuk memungkinkan terbentuknya galaksi. Tapi jika mereka dilahirkan dalam keadaan panas dan kemudian mendingin, mereka bisa memainkan peran penting dalam pembentukan struktur.
“Neutrino menjadi contoh utama materi gelap yang panas… Sungguh menakjubkan bahwa kandidat serupa, jika diproduksi tepat saat alam semesta Big Bang yang panas sedang diciptakan, dapat mendingin hingga ke titik di mana ia akan bertindak sebagai materi gelap yang dingin,” kata Keith Olive, peneliti yang terlibat dalam penelitian ini.
Menguji Teori
Tim tersebut kini berencana menguji ide mereka melalui eksperimen di Bumi, menggunakan akselerator partikel, dan mencari bukti awal alam semesta. Jika berhasil, hal ini dapat membuka gambaran yang lebih jelas tentang momen-momen awal alam semesta.
“Dengan temuan baru kami, kami mungkin bisa mengakses periode dalam sejarah alam semesta yang sangat dekat dengan Big Bang,” kata Yann Mambrini, peneliti lain dalam proyek tersebut. Perburuan materi gelap masih jauh dari selesai, namun penyelidikan baru ini akhirnya bisa membawa kita lebih dekat untuk memecahkan salah satu misteri terbesar kosmologi.
Pada akhirnya, penemuan materi gelap panas tidak hanya akan mengungkap sifat sebenarnya dari materi yang sulit dipahami ini, tetapi juga memaksa para kosmolog untuk menilai kembali pemahaman mendasar mereka tentang evolusi alam semesta.
