Materi gelap terdeteksi tergantung

Para astronom untuk pertama kalinya menemukan materi gelap yang tergantung dari filamen masif yang membentang melintasi ruang angkasa membentuk “jaring kosmik” yang memerangkap galaksi seperti embun pagi di jaring laba-laba.

Para peneliti di Universitas Yonsei di Seoul, Korea Selatan menggunakan Teleskop Subaru—teleskop inframerah optik sepanjang 8,2 meter di dekat puncak Maunakea di Hawaii—dan efek gravitasi pada cahaya untuk secara tidak langsung mengamati materi gelap yang berada di untaian jaringan kosmik. . Gugus Koma.

Ini adalah deteksi pertama materi gelap di jaringan kosmik, dan dapat membantu mengkonfirmasi bagaimana struktur ini – dengan filamen yang membentang puluhan juta tahun cahaya – mempengaruhi evolusi alam semesta.

Gugus Coma, juga dikenal sebagai Abell 1656, merupakan kumpulan lebih dari seribu galaksi dan terletak sekitar 321 juta tahun cahaya di arah konstelasi Coma Berenices. Karena ukurannya yang sangat besar dan kedekatannya yang relatif, gugus Koma adalah tempat yang ideal bagi para ilmuwan untuk berburu materi gelap di filamen jaringan kosmik.

Terkait: Teleskop Luar Angkasa James Webb dapat menargetkan galaksi kecil yang terang untuk menyinari materi gelap

Jaringan kosmik adalah jaringan filamen materi yang menyalurkan gas ke galaksi dan membantunya berkembang. Jaringan ini juga membantu menghubungkan galaksi dan mengarahkannya ke cluster.

Untaian utama jaringan kosmik itu sendiri adalah dinding superkluster galaksi, dinding yang berhubungan dengan gugus Coma yang dikenal sebagai
“tembok Besar.” Tembok Besar sebenarnya adalah struktur super besar pertama di luar angkasa yang ditemukan.

Gugusan galaksi diperkirakan berkumpul di titik-titik perpotongan filamen, namun filamen ini diperkirakan berakhir di antara galaksi, membentuk apa yang disebut “filamen antargugus”. Materi gelap diperkirakan berjalan di sepanjang untaian jaring kosmik yang tergantung pada untaian di dalam cluster.

Simulasi komputer tentang galaksi dengan filamen gas yang membentuk jaringan kosmik. (Kredit gambar: Yannick Bahé)

Materi gelap sebagai perancah kosmik

Meskipun jaringan kosmik, struktur terbesar di alam semesta, telah dikenal selama beberapa dekade, para astronom baru melihat cahaya redup dari filamen gasnya ketika disinari oleh daerah terang di jantung galaksi yang ditenagai oleh lubang hitam supermasif. Lubang hitam aktif ini disebut quasar.

Tahun lalu, Keck Cosmic Web Imager, juga di atas Maunakea, menangkap cahaya langsung pertama yang memancar dari filamen tipis jaring yang saling bersilangan dan membentang melintasi sudut ruang angkasa yang paling gelap. Mereka adalah filamen yang terisolasi antar galaksi, di bagian terbesar dan paling tersembunyi dari jaringan kosmik.

Namun, “melihat” lokasi materi gelap di sekitar untaian jaringan kosmik ini adalah cerita yang sangat berbeda.

Hal ini karena, meskipun menyumbang sekitar 85% dari seluruh materi di alam semesta, materi gelap tidak terlihat karena tidak berinteraksi dengan cahaya seperti materi sehari-hari, yang mengandung bintang dan debu.

Dominasi materi gelap atas materi sehari-hari juga berarti bahwa ia mendominasi serat-serat jaringan kosmik, membentuk perancah tak kasat mata yang menjadi landasan pembentukan struktur alam semesta.

Namun, meskipun materi gelap tidak berinteraksi dengan cahaya, ia berinteraksi dengan gravitasi – dan interaksi ini memengaruhi pergerakan materi sehari-hari dan cahaya yang kita lihat.

Tim di balik penelitian ini mengambil konsep ini dan menggunakannya untuk mendeteksi materi gelap pada untaian jaringan kosmik yang terjalin di seluruh gugus Koma.

Diagram menunjukkan bagaimana cahaya dari sumber latar belakang dibelokkan oleh materi, menciptakan efek yang disebut pelensaan gravitasi (Kredit gambar: NASA, ESA & L. Calçada)

Teori gravitasi Albert Einstein tahun 1915, yang disebut teori relativitas umum, menyatakan bahwa benda bermassa besar menyebabkan struktur ruang-waktu melengkung. Teori tersebut, pada gilirannya, menjelaskan bahwa apa yang kita anggap sebagai gravitasi muncul dari kelengkungan ini. Selain itu, ketika cahaya dari sumber latar belakang melewati kelengkungan ini, jalurnya akan dibelokkan.

Hal ini dapat menyebabkan sumber latar belakang di langit bergeser, menguat, atau dalam beberapa kasus ekstrem bahkan muncul di beberapa titik pada gambar yang sama. Ini disebut pelensaan gravitasi.

Jadi, dengan menggunakan cahaya dari galaksi dan bintang di belakang gugus Coma dan sensitivitas tinggi, resolusi tinggi, dan bidang pandang luas dari Hyper Suprime-Cam (HSC) Teleskop Subaru, tim mendeteksi lemahnya efek pelensaan komponen materi gelap. filamen intracluster untuk pertama kalinya.

Deteksi pertama materi gelap di segmen terminal jaringan kosmik membantu mengkonfirmasi lebih lanjut keberadaan struktur berskala besar yang menyebar ke seluruh alam semesta.

Hasil tim dipublikasikan pada bulan Januari di jurnal Nature Astronomy.