Misteri energi gelap dan materi gelap kembali menarik perhatian dunia sains setelah sejumlah penelitian terbaru menghadirkan petunjuk baru tentang komposisi alam semesta. Dua komponen misterius ini diyakini memegang peran besar dalam pembentukan galaksi dan percepatan ekspansi kosmos. Namun, para ilmuwan masih mencari jawaban pasti tentang sifat serta hubungan keduanya.
Baca Juga: BepiColombo Semakin Dekat ke Merkurius, Fase Akhir Misi Antariksa Dimulai
Alam semesta menyimpan banyak hal yang belum manusia pahami sepenuhnya. Materi biasa seperti bintang, planet, gas, dan manusia hanya menjadi bagian kecil dari keseluruhan isi kosmos. Selebihnya melibatkan komponen tak terlihat yang terus menjadi fokus penelitian kosmologi modern.
Misteri Energi Gelap dan Materi Gelap, Sinyal Baru dari Eksperimen LUX-ZEPLIN
Penelitian terbaru di Amerika Serikat membuka peluang baru dalam pencarian materi gelap melalui eksperimen LUX-ZEPLIN atau LZ. Fasilitas ini berada sekitar 1,6 kilometer di bawah tanah, tepatnya di Sanford Underground Research Facility, South Dakota. Lokasi tersebut membantu mengurangi gangguan partikel dari luar angkasa.
Tim LZ menggunakan sekitar 10 ton xenon cair untuk mendeteksi interaksi partikel langka. Xenon dapat menghasilkan sinyal cahaya ketika inti atom mengalami tumbukan. Misteri energi gelap dan materi gelap pun terus menarik perhatian karena keduanya sulit diamati secara langsung.
Salah satu sinyal yang terekam diduga berkaitan dengan WIMP atau weakly interacting massive particle. Partikel ini menjadi kandidat materi gelap karena memiliki massa besar dan interaksi yang sangat lemah. Namun, para peneliti masih memerlukan bukti tambahan untuk memastikan temuan tersebut.
WIMP dan Tantangan Membuktikan Materi Gelap
Materi gelap tidak memancarkan, menyerap, maupun memantulkan cahaya. Astronom mengenali keberadaannya melalui pengaruh gravitasi terhadap bintang dan galaksi, sehingga teleskop belum dapat menangkap wujudnya secara langsung.
Baca Juga: Mass Balance Uji Laboratorium Kimia Otonom di Luar Angkasa
Eksperimen LZ memanfaatkan tumbukan partikel dengan xenon yang dapat menghasilkan kilatan sinar ultraviolet kecil. Sensor berpresisi tinggi kemudian menganalisis sinyal dan recoil atau hentakan pada inti atom.
Misteri energi gelap dan materi gelap semakin kompleks karena bukti langsung masih terbatas. Sam Eriksen dari University of Bristol menilai temuan terbaru berpotensi menjadi petunjuk awal, meski satu kejadian belum cukup menjadi bukti statistik final.
Satu Sinyal Belum Menjadi Jawaban
Sains membutuhkan pengulangan dan verifikasi sebelum penemuan mendapat pengakuan luas. Tim LUX-ZEPLIN perlu memastikan sinyal tidak berasal dari neutron, gangguan radioaktif, atau partikel lain. Penyaringan menjadi bagian metode ilmiah.
Astrofisikawan UCLA sekaligus anggota tim LZ, Alvine Kamaha, menegaskan pengujian ketat. Ilmuwan harus menyingkirkan penjelasan sebelum mengaitkan sinyal dengan materi gelap. Pendekatan ini menjaga hasil kuat secara empiris.
Jika WIMP teridentifikasi, fisika memperoleh informasi baru tentang struktur alam semesta. Materi gelap diduga seperti lem kosmik yang membantu materi membentuk galaksi. Tanpa gravitasi tambahan, kosmos mungkin berkembang berbeda.
DESI Memetakan Jejak Energi Gelap
Di sisi lain, misteri energi gelap dan materi gelap juga mendapat perhatian melalui proyek Dark Energy Spectroscopic Instrument atau DESI. Instrumen tersebut beroperasi di Gurun Sonoran, Arizona, dengan kemampuan memetakan jutaan objek langit secara detail. Para astronom memanfaatkan data itu untuk memahami sejarah ekspansi alam semesta.
Peta online DESI Legacy Imaging Surveys memiliki sekitar 5,6 triliun piksel dan memuat informasi sekitar 4 miliar objek langit. Data tersebut mencakup bintang, galaksi jauh, quasar, lubang hitam, hingga asteroid. Sekitar 5.000 serat optik atau “mata mekanis” membantu instrumen mengamati wilayah langit dalam skala besar.
Proyek ini mencakup sekitar 75 persen langit malam dan merekam cahaya tampak hingga near-infrared. Pengumpulan data utama berlangsung selama lima tahun dengan dukungan lebih dari 160 ilmuwan dari berbagai negara. Fondasi penelitian tersebut juga berkembang melalui kerja ilmiah yang telah berlangsung sekitar 13 tahun sebelumnya.
Indikasi Energi Gelap Berubah Seiring Waktu
Data DESI pada 2024 dan 2025 mengindikasikan energi gelap mungkin tidak konstan. Analisis galaksi, supernova, dan radiasi latar kosmik menunjukkan kekuatannya dapat berubah sepanjang sejarah alam semesta. Temuan ini menantang model kosmologi standar yang selama puluhan tahun menganggap energi gelap relatif tetap.
Pengamatan DESI menelusuri sejarah kosmik hingga sekitar 11 miliar tahun lalu. Ilmuwan menganalisis puluhan juta galaksi dan quasar untuk mengukur jarak serta laju pemuaian kosmos. Energi gelap mungkin mencapai kekuatan tertinggi sekitar 2 miliar tahun lalu sebelum melemah.
Misteri energi gelap dan materi gelap kini mendorong model baru tentang interaksi kedua komponen tersebut. Fisikawan menduga perubahan massa materi gelap dapat berkaitan dengan perubahan kepadatan energi gelap. Gagasan ini masih memerlukan pengujian lebih lanjut melalui data dan observasi baru.
Dimensi Gelap dan Ketegangan Hubble
Fisikawan Justin Khoury telah meneliti kemungkinan interaksi energi gelap dan materi gelap sejak 2005. Bersama peneliti lain, ia mengembangkan model yang terinspirasi quantum chromodynamics. Model tersebut memungkinkan kedua komponen berubah secara dinamis. Studi lain mengusulkan transfer energi dari materi gelap menuju energi gelap pada awal kosmos.
Proses ini dapat mengurangi efek gravitasi materi gelap sehingga ekspansi alam semesta berlangsung lebih cepat. Interaksi tersebut juga berpotensi menjelaskan Hubble tension, yakni selisih sekitar 9 persen antara pengukuran ekspansi kosmos awal dan modern. Pada 2022, studi string theory mengusulkan dark dimension berukuran orde mikron sebagai penghubung kedua komponen.
Para ilmuwan masih membutuhkan data baru untuk menguji teori tersebut. LUX-ZEPLIN mencari sinyal partikel langka, sedangkan DESI mempelajari sejarah ekspansi kosmos. Analisis lengkap lima tahun DESI dijadwalkan pada 2027. Teleskop generasi baru, kecerdasan buatan, dan pengamatan tidal tail dapat membantu menguji kemungkinan gaya tambahan dari sektor gelap. Data tersebut penting untuk membedakan teori kuat dari gagasan spekulatif.
Baca Juga: Ilmuwan Ciptakan Sel Sintetis SpudCell dari Nol, Bisa Tumbuh
Jadi, misteri energi gelap dan materi gelap tetap menjadi salah satu pertanyaan terbesar dalam fisika modern. Penemuan sinyal baru dari LUX-ZEPLIN serta perubahan yang terindikasi melalui DESI memberi harapan bagi lahirnya pemahaman baru tentang alam semesta. Karena itu, misteri energi gelap dan materi gelap akan terus mendorong manusia menelusuri rahasia terdalam kosmos. (R10/HR-Online)
