Penemuan “bintang sumbu” yang sangat tidak stabil dan eksplosif dapat membantu para ilmuwan akhirnya menjelaskan hal paling misterius di alam semesta: materi gelap.
Meskipun materi gelap diperkirakan menyumbang 85% massa alam semesta, materi gelap tetap tidak terlihat karena tidak berinteraksi dengan cahaya. Ini juga berarti bahwa ia tidak dapat terdiri dari partikel-partikel seperti elektron dan proton yang membentuk atom-atom yang bergabung membentuk bintang, planet, bulan, dan tubuh kita.
Hal ini mendorong para ilmuwan untuk mencari partikel yang sulit dipahami yang sebenarnya bisa menjelaskan materi gelap. Salah satu dugaan utama materi gelap disebut “axion,” partikel materi terang yang pertama kali diteorikan pada tahun 1977. Penelitian baru menunjukkan bahwa axion dapat ditemukan jika para ilmuwan mencari wilayah di mana partikel-partikel tersebut dapat menggumpal. Gugus tersebut berpotensi membentuk bintang aksial – dengan hasil yang luar biasa.
Terkait: Materi gelap yang tergantung di jaringan kosmik telah terdeteksi untuk pertama kalinya
“Axion adalah salah satu kandidat utama materi gelap. Kami menemukan bahwa mereka memiliki kemampuan untuk memanaskan alam semesta dengan cara yang sama seperti supernova dan bintang biasa setelah mereka bergabung menjadi gugus padat,” kata anggota tim Malcolm Fairbairn, seorang profesor di King’s College London. dalam pernyataan itu. “Berbekal pengetahuan ini, kami mengetahui dengan lebih pasti ke mana harus mengarahkan instrumen kami di lapangan untuk menemukannya.”
Rahasia materi gelap mungkin terungkap
Materi gelap mungkin tidak berinteraksi dengan foton cahaya, partikel yang terkait dengan gaya elektromagnetik, namun berinteraksi dengan salah satu dari empat gaya fundamental alam semesta lainnya: gravitasi.
Faktanya, materi gelap pertama kali ditemukan ketika para ilmuwan menyadari bahwa beberapa galaksi berputar sangat cepat sehingga gravitasi yang dikombinasikan dengan semua materi terlihat di dalamnya tidak akan cukup untuk menyatukan mereka. Pasti ada sesuatu yang lain. Terlebih lagi, selain penemuan bahwa materi gelap mencegah galaksi untuk menyebar, para ilmuwan kini percaya bahwa sebagian besar, jika tidak semua, galaksi besar diselimuti oleh lingkaran cahaya materi gelap yang melampaui cakram yang terlihat dan lingkaran cahaya bintang, gas, dan galaksi. debu. .
Artinya, jika materi gelap tersusun dari sumbu, partikel bermassa rendah ini harus ada dalam jumlah besar untuk memperhitungkan efek gravitasi yang diamati. Hal ini juga berarti bahwa ada wilayah yang sumbunya padat. Di wilayah ini, sumbu mungkin akan mulai bekerja secara seragam berdasarkan hukum fisika kuantum. Hal ini dapat menyebabkan gugusan besar akson di jantung galaksi membentuk bintang akson.
Namun, bintang-bintang axion ini tidak akan berumur panjang seperti halo materi gelap yang mengelilingi galaksi, kata tim tersebut.
Ilustrasi tersebut menunjukkan galaksi spiral terang yang diselimuti lingkaran materi gelap. (Kredit gambar: ESO/L Calçada)
Bintang aksial, jika ada, akan menjadi tidak stabil setelah mencapai massa tertentu. Hal ini akan menyebabkan bintang meledak dan melepaskan semburan radiasi.
Tim percaya bahwa radiasi ini mungkin telah memanaskan gas yang pernah ada di antara galaksi selama periode waktu antara pembentukan atom pertama di alam semesta dan pembentukan bintang-bintang pertama, sekitar 50 juta hingga 500 juta tahun setelah Big Bang.
Pengikatan elektron ke proton untuk membentuk atom pertama pada era alam semesta yang disebut era rekombinasi juga berarti bahwa elektron bebas tidak lagi menghamburkan foton tanpa batas. Alam semesta tiba-tiba menjadi transparan terhadap cahaya, dan “cahaya pertama” ini sekarang dapat dilihat dalam bentuk fosil kosmik yang memenuhi alam semesta secara seragam, radiasi yang disebut “latar belakang gelombang mikro kosmik” atau “CMB”.
Tim di balik penelitian ini berpendapat bahwa ledakan bintang aksial di alam semesta awal mungkin telah meninggalkan jejaknya di CMB. Oleh karena itu, pencarian tanda ini menggunakan gelombang radio yang dikenal sebagai pengukuran 21 sentimeter dapat mengkonfirmasi sifat aksionik materi gelap.
“Bintang aksial yang koheren, bahkan yang relatif kompak, berpotensi meledak menjadi lingkaran cahaya dan elektromagnetisme,” kata Fairbairn. “Mengetahui jenis struktur yang dapat dibentuk oleh materi gelap axion dan dampaknya terhadap gas antargalaksi di sekitarnya dapat membuka cara baru untuk mendeteksinya.
“Kemampuan menemukan sumbu mungkin akan membantu kita memecahkan salah satu pertanyaan ilmiah terbesar yang telah berkembang selama lebih dari satu abad dan membantu mengungkap sejarah awal alam semesta.”
Menghitung jumlah bintang aksial yang ada pada akhirnya dapat mengungkap potensi ledakan penuh dari gumpalan materi gelap yang tidak stabil ini dan membantu menjelaskan bagaimana ledakan tersebut dapat berinteraksi dengan gas antargalaksi. Hal ini pada gilirannya akan memberi tahu kita tentang besarnya sinyal yang tersembunyi di CMB.
“Pengukuran 21cm secara luas dianggap sebagai masa depan kosmologi, dan perannya dalam pencarian sumbu adalah alasan besarnya,” kata peneliti King’s College London, David Marsh. “Ada banyak sekali pencarian axion yang sedang dibangun saat ini, termasuk proyek seperti Dark Matter Radio. Ini adalah saat yang sangat, sangat menyenangkan untuk menjadi ahli astrofisika saat ini.”
Penelitian tentang bintang axion telah dipublikasikan di sejumlah artikel di jurnal Physical Review D.
+ There are no comments
Add yours