Kita tidak bisa melihat atau merasakannya. Namun Lisa Randall percaya bahwa materi gelap dapat menjelaskan banyak hal tentang Alam Semesta kita - termasuk kematian dinosaurus. Namun setiap penggemar astronomi tahu bahwa materi gelap adalah hal yang sangat sulit dipahami. Kita tidak melihatnya, kita tidak mendengarnya, kita tidak merasakannya, kita tidak tahu seperti apa rasanya atau baunya. Bahkan dengan peralatan ilmiah tercanggih di dunia, kita belum mendapatkan bukti bahwa bentuk materi yang telah lama dihipotesiskan ini ada - meskipun alam semesta diyakini penuh dengan materi gelap.
Namun jika keberadaannya tidak lagi diragukan, masih banyak pertanyaan tentang materi gelap – termasuk jenis partikel penyusunnya. Dan, bersama ilmuwan terkemuka lainnya, fisikawan Harvard Lisa Randall mencoba menjawab pertanyaan-pertanyaan ini.
Belum lama ini, editor sains senior Huffington Post berbicara dengan Randall, dan hasilnya adalah wawancara menarik yang akan kami bagikan kepada Anda. Selalu menarik untuk mendengar pendapat seorang spesialis tentang topiknya, dan bahkan dalam bahasa yang mudah dipahami.
Apa itu materi gelap?
Ini adalah bentuk materi yang sulit dipahami yang berinteraksi melalui gravitasi seperti materi normal, namun tidak memancarkan atau menyerap cahaya. Materi gelap tampaknya ada di mana-mana di alam semesta. Namun kita tidak melihatnya secara langsung: hanya melalui pengaruh gravitasinya, karena interaksinya sangat lemah dengan materi biasa yang biasa kita gunakan.
Apakah materi gelap terbuat dari atom?
TIDAK. Ia tidak terbuat dari atom atau bahkan partikel elementer seperti proton dan elektron, yang bermuatan dan berinteraksi dengan cahaya. Namun, ada kemungkinan materi gelap terdiri dari partikel-partikel yang massanya sebanding dengan yang kita ketahui. Jika hal ini benar, dan jika partikel-partikel ini bergerak dengan kecepatan yang dapat kita asumsikan, miliaran partikel materi gelap melewati kita setiap detiknya. Tapi tidak ada yang memperhatikan ini.
Jika tidak terlihat, mengapa kita menyebutnya “gelap”?
Mungkin materi gelap lebih baik disebut “materi transparan”. Biasanya, kita menyebut “gelap” sebagai sesuatu yang, seperti kemeja atau jaket hitam, menyerap cahaya. Namun dalam kasus materi gelap, cahaya melewatinya begitu saja.
Bagaimana kita tahu materi gelap itu ada?
Kita mengetahui keberadaannya karena kita melihat pengaruhnya terhadap bintang dan galaksi. Dengan teleskop dan instrumen lainnya, kita dapat melihat bahwa ada sesuatu selain gravitasi bintang dan galaksi yang kita amati yang mempengaruhi pergerakan bintang dan galaksi tersebut.
Materi gelap memengaruhi perluasan Alam Semesta, jalur yang ditempuh sinar cahaya untuk mencapai kita dari objek jauh, dan banyak fenomena terukur lainnya yang meyakinkan kita akan keberadaan materi gelap. Kita mengetahui tentang materi gelap—dan keberadaan absolutnya—dengan mengukur efek gravitasinya.
Hipotesis materi gelap pertama kali dikemukakan beberapa dekade lalu. Beritahu kami tentang hal itu.
Hipotesis materi gelap pertama kali diajukan pada tahun 1933 oleh Fritz Zwicky, seorang astronom Swiss di California Institute of Technology. Dia mendapatkan ide tersebut setelah mengamati kecepatan bintang-bintang di kelompok raksasa galaksi yang terikat secara gravitasi yang dikenal sebagai Gugus Koma. Gravitasi dalam jumlah tertentu diperlukan untuk menjaga bintang-bintang yang bergerak cepat dalam sebuah cluster agar tidak terbang menjauh. Dan berdasarkan penghitungan kecepatan bintang-bintang, Zwicky menghitung bahwa jumlah massa yang harus dimiliki gugus agar mempunyai tarikan gravitasi yang diperlukan adalah 400 kali lebih besar daripada kontribusi massa cahaya yang diukur - yaitu materi yang memancarkan cahaya. . Untuk menjelaskan semua hal tambahan ini, Zwicky mengusulkan adanya apa yang disebutnya materi dunkle, yang berarti "materi gelap" dalam bahasa Jerman.
Terlepas dari pengamatan awal ini, materi gelap pada dasarnya telah diabaikan untuk waktu yang lama (dan perkiraannya tentang materi yang hilang sebenarnya terlalu besar). Namun gagasan ini muncul kembali pada tahun 1970-an ketika para astronom mengamati pergerakan galaksi satelit—galaksi kecil di sekitar galaksi yang lebih besar—yang hanya dapat dijelaskan dengan adanya tambahan materi tak kasat mata. Pengamatan ini dan pengamatan lainnya telah membawa materi gelap ke dalam bidang penelitian yang serius.
Namun statusnya meningkat pesat pada tahun 1970-an berkat karya Vera Rubin, seorang astronom di Carnegie Institution di Washington. Rubin dan rekannya Kent Ford menemukan bahwa laju rotasi bintang-bintang sebagian besar sama pada jarak berapa pun dari pusat galaksi. Artinya, bintang-bintang berotasi dengan kecepatan konstan bahkan jauh melampaui wilayah yang mengandung materi bercahaya. Satu-satunya penjelasan yang mungkin adalah bahwa ada materi yang tidak dapat dilacak yang membantu menahan bintang-bintang jauh yang bergerak lebih cepat dari yang diperkirakan.
Temuan luar biasa dari para peneliti ini adalah bahwa materi biasa hanya menyumbang seperenam massa yang dibutuhkan untuk menjaga bintang tetap berada di orbit. Pengamatan mereka memberikan bukti paling meyakinkan tentang materi gelap hingga saat ini.
Bagaimana pengetahuan terkini tentang materi gelap?
Para ilmuwan telah mencapai kemajuan besar dalam memahami materi gelap, namun masih ada pertanyaan besar. Bagi peneliti seperti saya, ini adalah situasi yang optimal. Mungkin bisa dikatakan bahwa fisikawan yang mempelajari “kegelapan” berpartisipasi dalam revolusi Copernicus dalam bentuk yang lebih abstrak. Bukan saja bumi secara fisik bukan pusat alam semesta, namun keadaan fisik kita jauh dari pusat sebagian besar materi.
Mengidentifikasi elemen paling dasar dari materi biasa memang sulit, namun penelitian terhadapnya jauh lebih mudah dibandingkan penelitian terhadap materi gelap yang ada di sekitar kita. Meskipun interaksinya lemah, dalam sepuluh tahun ke depan para ilmuwan memiliki peluang nyata untuk mengidentifikasi dan menentukan sifat materi gelap. Dan seiring dengan terakumulasinya materi gelap di galaksi dan struktur lainnya, observasi mendatang terhadap galaksi dan alam semesta akan memungkinkan fisikawan dan astronom mempelajarinya dengan cara baru.
Penemuan baru tentang materi gelap dapat memberi tahu kita tentang asal usul alam semesta?
Tidak ada yang tahu bagaimana alam semesta dimulai, dan memahami materi gelap belum tentu memberi kita ide baru. Namun keberadaan materi gelap membantu kita memahami bagaimana alam semesta berevolusi dan bagaimana struktur seperti galaksi terbentuk. Jika materi gelap memiliki sifat khusus, hal tersebut dapat tercermin dalam ukuran dan distribusi galaksi.
Bagaimana dengan keberadaan banyak alam semesta – yang disebut multiverse?
Materi gelap dan banyak alam semesta sebenarnya tidak berhubungan. Kita mengetahui tentang materi gelap dari pengaruhnya terhadap perluasan Alam Semesta, serta hal-hal lainnya. Alam semesta lain mungkin merupakan materi yang lebih gelap karena jaraknya sangat jauh dari kita sehingga tidak akan mempengaruhi kita secara gravitasi bahkan sekali pun selama masa hidup alam semesta. Tapi ini juga berarti kita tidak bisa mempelajarinya melalui observasi. Saya lebih suka mempelajari "multiverse" yang ada di sini dan saat ini.
Apa hubungan antara materi gelap dan dinosaurus yang Anda tulis di buku Anda?
Saya dan rekan-rekan saya percaya bahwa materi gelap mungkin pada akhirnya (dan secara tidak langsung) bertanggung jawab atas kepunahan dinosaurus. Kita tahu bahwa 66 juta tahun yang lalu, sebuah benda selebar 10 kilometer jatuh ke Bumi dari luar angkasa dan memusnahkan dinosaurus penghuni darat, serta tiga perempat spesies lain di Bumi. Objek ini bisa jadi merupakan komet dari sabuk Oort, wilayah hipotetis komet dan benda lain di luar orbit Neptunus. Namun mengapa komet ini terlempar dari orbit stabilnya di sabuk Oort, tidak ada yang tahu pasti.
Dugaan kami adalah saat tata surya melewati bidang tengah galaksi Bima Sakti, ia bertabrakan dengan piringan materi gelap yang mencabut objek jauh tersebut, sehingga mengakibatkan tabrakan yang sangat dahsyat. Di lingkungan galaksi kita, sebagian besar materi gelap mengelilingi kita dalam lingkaran halo yang sangat halus dan menyebar.
Ilustrasi tersebut menunjukkan pergerakan Matahari melalui bidang galaksi
Jenis materi gelap yang memicu kepunahan dinosaurus tersebar sangat berbeda dari sebagian besar materi gelap di alam semesta. Jenis materi gelap tambahan ini seharusnya membuat halo tetap utuh, namun interaksinya yang berbeda menyebabkannya mengembun menjadi sebuah piringan—tepat di tengah bidang Bima Sakti. Wilayah tipis ini menjadi sangat padat sehingga ketika melewatinya dan Matahari berosilasi ke atas dan ke bawah saat bergerak melalui galaksi kita, pengaruh gravitasi piringan ini menjadi sangat kuat.
Tarikan gravitasinya cukup kuat untuk mengusir komet-komet di tepi luar tata surya, di mana tarikan berlawanan dari Matahari terlalu lemah untuk mengembalikannya ke tempatnya semula. Komet yang lolos tersebut terlempar dari tata surya atau - seketika - diarahkan ke bagian dalam tata surya, di mana mereka berpotensi menabrak Bumi.
Jika materi gelap dapat menjelaskan punahnya dinosaurus, apakah materi gelap juga dapat menjelaskan bagaimana kehidupan dimulai di Bumi?
Material yang jatuh ke Bumi, seperti komet dan asteroid, hampir pasti berperan dalam menentukan komposisi Bumi dan juga dapat berperan dalam memicu proses-proses penting kehidupan. Sebagian besar teori-teori ini masih bersifat spekulatif, namun sesuai dengan gambaran dunia dan sepadan dengan usaha yang dikeluarkan untuk mewujudkannya.
Dan jika materi gelap dapat mengirimkan komet atau asteroid berbahaya ke arah kita, haruskah kita khawatir?
Tentu saja, terkadang asteroid berada cukup dekat. Tabrakan pasti akan terjadi, namun perkiraan frekuensi dan besarnya masih menjadi bahan perdebatan. Apakah sesuatu akan menimpa kita, apakah hal itu akan menyebabkan kerusakan pada kita seiring berjalannya waktu, dan apakah kita harus mengkhawatirkannya masih menjadi pertanyaan yang belum terselesaikan. Secara pribadi, saya tidak menganggap ini sebagai bahaya terbesar bagi umat manusia.
Haruskah kita khawatir? Hal ini bergantung pada skala, biaya, ambang batas kekhawatiran kita, keputusan yang diambil masyarakat, dan apakah kita dapat mengatasi ancaman tersebut. Ancaman seperti ini tidak jarang menimbulkan kegaduhan, meski mungkin ada potensi kerugiannya. Meskipun mereka memang dapat menyerang dan menghancurkan pusat populasi besar, kemungkinan hal ini terjadi di masa mendatang sangatlah kecil.
Pandangan Anda tentang luar angkasa sebagai fisikawan berbeda dengan pandangan orang yang jauh dari sains. Kesimpulan salah apa yang diambil orang-orang seperti itu tentang alam semesta?
Ada banyak, tapi izinkan saya fokus pada materi gelap itu sendiri. Mengingat mereka belum pernah melihatnya (atau merasakan panas atau baunya), banyak orang yang saya ajak bicara terkejut saat mengetahui keberadaan materi gelap dan menganggapnya cukup misterius - atau bahkan bertanya-tanya apakah ada kesalahan di dalamnya. Orang-orang bertanya bagaimana mungkin sebagian besar materi—lima kali lipat jumlah materi normal—tidak dapat dideteksi oleh teleskop modern.
Secara pribadi, saya mengharapkan sesuatu yang sebaliknya (meskipun tidak semua orang berpikir demikian). Ini akan menjadi misteri yang jauh lebih besar bagi saya jika semua materi yang kita lihat dengan mata kita adalah satu-satunya materi yang ada. Mengapa kita memiliki indra sempurna yang dapat merasakan hampir segala hal? Pelajaran besar yang telah dipelajari para fisikawan selama berabad-abad adalah betapa banyak hal yang tersembunyi dari pandangan kita. Dari sudut pandang ini, pertanyaannya seharusnya berbeda: mengapa semua yang kita ketahui harus menyatu dengan kepadatan energi yang dimilikinya?
Apakah Anda merasakan keagungan tertentu di Alam Semesta? Atau apakah pengetahuan ilmiah Anda menempatkan segalanya pada tempatnya?
Ketika saya mulai memusatkan perhatian pada ide-ide di balik buku saya, saya kagum dan terpesona tidak hanya oleh pengetahuan kita saat ini tentang lingkungan hidup – lokal, matahari, galaksi, dan universal – tetapi juga oleh seberapa besar harapan kita untuk memahami segala sesuatu di pulau kecil kita. di sini di Bumi. Saya juga dikejutkan oleh banyaknya hubungan antar fenomena yang memungkinkan kita ada.
Asal tahu saja, sudut pandang saya tidak religius. Saya tidak melihat perlunya memberikan segala tujuan atau makna. Namun saya tak berdaya merasakan emosi yang cenderung kita sebut religius ketika saya mencoba memahami luasnya alam semesta, masa lalu kita, dan bagaimana semuanya saling berkaitan. Anda mulai memandang kehidupan sehari-hari yang bodoh secara berbeda. Penelitian baru ini memberi saya perspektif berbeda mengenai dunia dan banyak bagian alam semesta yang menciptakan Bumi—dan kita.
Hipotesis yang benar-benar baru telah diajukan tentang penyebabnya kepunahan dinosaurus dan kemunculan manusia. Jika demikian, maka kehidupan mungkin akan mati dan lenyap setelah bertemu dengannya materi gelap tidak hanya di Bumi, tetapi di seluruh tata surya (jika bisa terjadi di tempat lain di dalamnya), dan, mungkin, secara siklis.
Dari mana asal kehidupan, bagaimana manusia muncul, adalah pertanyaan lama dan abadi. Kita berevolusi dari kera, menurut teori Darwin, dan hal ini juga ditunjukkan oleh kesamaan DNA antara primata dan manusia. Subjek perdebatan abadi kedua adalah mengapa dinosaurus punah, dan mengapa kepunahan massal spesies terjadi di masa lalu di planet kita.
Namun mengapa, seru sebagian besar ilmuwan, ahli paleontologi percaya bahwa kemungkinan besar sekitar 66 juta tahun yang lalu, sebuah benda angkasa raksasa sepanjang 9 kilometer - mungkin sebuah komet - menabrak Bumi. Karenanya, 75% spesies di seluruh planet musnah, termasuk sebagian besar dinosaurus. Namun tidak semua makhluk hidup mati. Kebetulan di antara spesies yang masih hidup terdapat sejumlah kecil monyet.
Selama 66 juta tahun berikutnya, primata ini melakukan diversifikasi, berevolusi, belajar berjalan dengan dua kaki, dan otak mereka menjadi lebih besar, akhirnya mereka tidak hanya mulai memperoleh, tetapi juga menanam makanan mereka sendiri.
Bencana kosmik hanya memberikan peluang bagi perkembangan dan kemakmuran bagi satu spesies yang hidup di Bumi.
Namun, semakin banyak kritik yang muncul terhadap semua teori dan hipotesis ini, karena kekurangan dan inkonsistensi yang jelas dan tersembunyi.
Hipotesis yang berani dan sekilas luar biasa tentang penyebab kepunahan dinosaurus diungkapkan oleh Lisa Randall, seorang ahli fisika teoretis di Universitas Harvard, dalam artikelnya tentang bukunya, berdasarkan penelitian di bidang kosmologi dan fisika partikel, “Materi Gelap dan Dinosaurus.” Dia juga menerbitkan buku nonfiksi terlaris berdasarkan bukunya di New York Times, Warped Passages: Unraveling the Mysteries of the Universe's Hidden Dimensions, di mana salah satu kemungkinan terjemahannya adalah judul "The Warped Gate: Unraveling the Mystery" Alam semesta tersembunyi dalam ukuran."
Dia berpendapat bahwa kepunahan dinosaurus, yang bisa dikatakan merupakan kondisi penting bagi kemunculan manusia, dikaitkan dengan materi gelap. Seperti yang Anda ketahui, materi gelap adalah sebuah misteri yang utuh, yang masih benar-benar ada, namun belum ada yang pernah melihatnya. Namun terdapat cukup bukti mengenai pengaruh gravitasi yang sangat besar di alam semesta kita, dan sebagian besar komunitas ilmiah setuju. Materi gelap adalah suatu bentuk zat misterius yang tidak dapat kita lihat atau sentuh, namun ia harus menembus seluruh kosmos. Menurut para astronom, itu menyumbang 85% dari seluruh materi di alam semesta kita.
Penulis menemukan bahwa di galaksi kita terdapat materi gelap (garis hitam sempit di bagian atas gambar), yang terlokalisasi dalam bentuk piringan sempit raksasa - pancake, yang terletak di jalur Tata Surya. Gumpalan materi gelap ini mungkin bertanggung jawab atas keberadaan kehidupan di planet kita, dan khususnya spesiesnya – manusia.
Materi gelap cenderung terkonsentrasi pada lingkaran cahaya besar di sekitar galaksi, seperti gelembung raksasa. Namun Randall yakin materi jenis ini bisa jadi merupakan piringan gelap dengan latar belakang bintang, planet, dan awan gas di galaksi kita.
Jika memang demikian, maka sudah jelas bahwa piringan semacam itu memiliki pengaruh gravitasi yang kuat terhadap benda-benda di sekitarnya - termasuk di tata surya kita.
Namun tata surya kita terus bergerak, berputar mengelilingi pusat Bima Sakti, dan tidak selalu berada dalam zona pengaruh piringan materi gelap. Dan Bumi kita, yang berputar mengelilingi Matahari, bergerak ke atas dan ke bawah, berosilasi di dekat bidang Galaksi kita. Jadi, kecepatan fluktuasinya cukup menarik.
Gambar tersebut menunjukkan ilustrasi osilasi Tata Surya kita, dengan titik oranye di persegi panjang kiri bawah adalah Matahari kita, dan garis hitam yang familiar di tengah adalah piringan energi gelap.
Tim astronom membuat perkiraan kasar tingkat goyangan ini, dengan menghitung bahwa tata surya kita melewati bidang Bima Sakti setiap 32 juta tahun sekali, yang berarti jika memang ada piringan gelap, maka kita sedang melewatinya. dengan kecepatan yang sama.
Jadi, ada alasan untuk percaya bahwa kepunahan massal di masa lalu di Bumi terjadi pada masa ini, atau kira-kira satu kali dalam rentang waktu 25 hingga 35 juta tahun.
Kesamaan antara laju kepunahan massal dan laju osilasi tata surya kita di Galaksi inilah yang ditemukan oleh Randall dan rekannya di Harvard, Matthew Reece.
Randall berpendapat bahwa selama perjalanan tata surya melalui piringan gelap, perubahan gravitasi mempengaruhi wilayah luar tata surya kita, seperti mempengaruhi awan Oort.
Awan Oort terletak antara 1.000 hingga 100.000 unit astronomi (90 miliar hingga 9 triliun mil) dari Matahari dan diperkirakan berisi miliaran objek es yang lebarnya setidaknya 12 mil.
Jika salah satu dari benda-benda selebar 12 mil ini menabrak bumi saat ini, hal ini berarti berakhirnya kehidupan di planet ini. Dan Randall yakin inilah yang terjadi pada dinosaurus 66 juta tahun lalu, yang pada gilirannya membuka pintu bagi evolusi primata secara luas.
Membuktikan keberadaan piringan materi gelap akan semakin memajukan teori Randall.
Pemahaman teori ini difasilitasi oleh penelitian dan materi yang tersedia tentang kecepatan pergerakan dan arah bintang di galaksi kita. Banyak hal yang tidak dapat dijelaskan oleh banyaknya materi normal yang terlihat di sekitar mereka, yang menunjukkan adanya piringan gelap.
Tapi ini adalah tugas yang sangat sulit. Memang ada sekitar 100 miliar bintang yang terlihat di Bima Sakti, namun perburuan materi gelap sangatlah sulit.
Semua detektor yang berfungsi di bumi, di permukaan bumi, dan di luar angkasa tidak mampu mendeteksi partikel materi gelap. Jika ya, ini akan menjadi langkah signifikan dalam mendukung hipotesis Randall.
(Materinya berdasarkan artikel jurnalis sains Jessica Orwig).
Tandai artikel ini untuk kembali lagi dengan mengklik tombol Ctrl+D . Anda dapat berlangganan pemberitahuan tentang publikasi artikel baru melalui formulir “Berlangganan ke situs ini” di kolom samping halaman. Jika ada yang tidak jelas, maka bacalah.
Fisikawan Harvard Lisa Randall percaya bahwa materi gelap dapat menjelaskan banyak hal tentang alam semesta kita, termasuk kematian dinosaurus.
Dia menguraikan versinya ke Huffington Post.
Apa itu materi gelap?
Ini adalah bentuk materi yang sulit dipahami yang berinteraksi melalui gravitasi seperti materi normal, namun tidak memancarkan atau menyerap cahaya. Materi gelap tampaknya ada di mana-mana di alam semesta. Namun kita tidak melihatnya secara langsung: hanya melalui pengaruh gravitasinya, karena interaksinya sangat lemah dengan materi biasa yang biasa kita gunakan.
Apakah materi gelap terbuat dari atom?
TIDAK. Ia tidak terbuat dari atom atau bahkan partikel elementer seperti proton dan elektron, yang bermuatan dan berinteraksi dengan cahaya. Namun, ada kemungkinan materi gelap terdiri dari partikel-partikel yang massanya sebanding dengan yang kita ketahui. Jika hal ini benar, dan jika partikel-partikel ini bergerak dengan kecepatan yang dapat kita asumsikan, miliaran partikel materi gelap melewati kita setiap detiknya. Tapi tidak ada yang memperhatikan ini.
Jika tidak terlihat, mengapa kita menyebutnya “gelap”?
Mungkin materi gelap lebih baik disebut “materi transparan”. Biasanya, kita menyebut “gelap” sebagai sesuatu yang, seperti kemeja atau jaket hitam, menyerap cahaya. Namun dalam kasus materi gelap, cahaya melewatinya begitu saja.
Bagaimana kita tahu materi gelap itu ada?
Kita mengetahui keberadaannya karena kita melihat pengaruhnya terhadap bintang dan galaksi. Dengan teleskop dan instrumen lainnya, kita dapat melihat bahwa ada sesuatu selain gravitasi bintang dan galaksi yang kita amati yang mempengaruhi pergerakan bintang dan galaksi tersebut.
Materi gelap memengaruhi perluasan Alam Semesta, jalur yang ditempuh sinar cahaya untuk mencapai kita dari objek jauh, dan banyak fenomena terukur lainnya yang meyakinkan kita akan keberadaan materi gelap. Kita mengetahui tentang materi gelap—dan keberadaan absolutnya—dengan mengukur efek gravitasinya.
Hipotesis materi gelap pertama kali dikemukakan beberapa dekade lalu. Beritahu kami tentang hal itu.
Hipotesis materi gelap pertama kali diajukan pada tahun 1933 oleh Fritz Zwicky, seorang astronom Swiss di California Institute of Technology. Dia mendapatkan ide tersebut setelah mengamati kecepatan bintang-bintang di kelompok raksasa galaksi yang terikat secara gravitasi yang dikenal sebagai Gugus Koma. Gravitasi dalam jumlah tertentu diperlukan untuk menjaga bintang-bintang yang bergerak cepat dalam sebuah cluster agar tidak terbang menjauh. Dan berdasarkan penghitungan kecepatan bintang-bintang, Zwicky menghitung bahwa jumlah massa yang harus dimiliki gugus agar mempunyai tarikan gravitasi yang diperlukan adalah 400 kali lebih besar daripada kontribusi massa cahaya yang diukur - yaitu materi yang memancarkan cahaya. . Untuk menjelaskan semua materi tambahan ini, Zwicky mengusulkan keberadaan apa yang disebutnya dunkle materie, yang berarti “materi gelap” dalam bahasa Jerman.
Terlepas dari pengamatan awal ini, materi gelap pada dasarnya telah diabaikan untuk waktu yang lama (dan perkiraannya tentang materi yang hilang sebenarnya terlalu besar). Namun gagasan ini muncul kembali pada tahun 1970-an ketika para astronom mengamati pergerakan galaksi satelit—galaksi kecil di sekitar galaksi yang lebih besar—yang hanya dapat dijelaskan dengan adanya tambahan materi tak kasat mata. Pengamatan ini dan pengamatan lainnya telah membawa materi gelap ke dalam bidang penelitian yang serius.
Namun statusnya meningkat pesat pada tahun 1970-an berkat karya Vera Rubin, seorang astronom di Carnegie Institution di Washington. Rubin dan rekannya Kent Ford menemukan bahwa laju rotasi bintang-bintang sebagian besar sama pada jarak berapa pun dari pusat galaksi. Artinya, bintang-bintang berotasi dengan kecepatan konstan bahkan jauh melampaui wilayah yang mengandung materi bercahaya. Satu-satunya penjelasan yang mungkin adalah bahwa ada materi yang tidak dapat dilacak yang membantu menahan bintang-bintang jauh yang bergerak lebih cepat dari yang diperkirakan.
Temuan luar biasa dari para peneliti ini adalah bahwa materi biasa hanya menyumbang seperenam massa yang dibutuhkan untuk menjaga bintang tetap berada di orbit. Pengamatan mereka memberikan bukti paling meyakinkan tentang materi gelap hingga saat ini.
Bagaimana pengetahuan terkini tentang materi gelap?
Para ilmuwan telah mencapai kemajuan besar dalam memahami materi gelap, namun masih ada pertanyaan besar. Bagi peneliti seperti saya, ini adalah situasi yang optimal. Mungkin bisa dikatakan bahwa fisikawan yang mempelajari “kegelapan” berpartisipasi dalam revolusi Copernicus dalam bentuk yang lebih abstrak. Bukan saja bumi secara fisik bukan pusat alam semesta, namun keadaan fisik kita jauh dari pusat sebagian besar materi.
Mengidentifikasi elemen paling dasar dari materi biasa memang sulit, namun penelitian terhadapnya jauh lebih mudah dibandingkan penelitian terhadap materi gelap yang ada di sekitar kita. Meskipun interaksinya lemah, dalam sepuluh tahun ke depan para ilmuwan memiliki peluang nyata untuk mengidentifikasi dan menentukan sifat materi gelap. Dan seiring dengan terakumulasinya materi gelap di galaksi dan struktur lainnya, observasi mendatang terhadap galaksi dan alam semesta akan memungkinkan fisikawan dan astronom mempelajarinya dengan cara baru.
Penemuan baru tentang materi gelap dapat memberi tahu kita tentang asal usul alam semesta?
Tidak ada yang tahu bagaimana alam semesta dimulai, dan memahami materi gelap belum tentu memberi kita ide baru. Namun keberadaan materi gelap membantu kita memahami bagaimana alam semesta berevolusi dan bagaimana struktur seperti galaksi terbentuk. Jika materi gelap memiliki sifat khusus, hal tersebut dapat tercermin dalam ukuran dan distribusi galaksi.
Bagaimana dengan keberadaan banyak alam semesta – yang disebut multiverse?
Materi gelap dan banyak alam semesta sebenarnya tidak berhubungan. Kita mengetahui tentang materi gelap dari pengaruhnya terhadap perluasan Alam Semesta, serta hal-hal lainnya. Alam semesta lain mungkin merupakan materi yang lebih gelap karena jaraknya sangat jauh dari kita sehingga tidak akan mempengaruhi kita secara gravitasi bahkan sekali pun selama masa hidup alam semesta. Tapi ini juga berarti kita tidak bisa mempelajarinya melalui observasi. Saya lebih suka mempelajari "multiverse" yang ada di sini dan saat ini.
Apa hubungan antara materi gelap dan dinosaurus yang Anda tulis di buku Anda?
Saya dan rekan-rekan saya percaya bahwa materi gelap mungkin pada akhirnya (dan secara tidak langsung) bertanggung jawab atas kepunahan dinosaurus. Kita tahu bahwa 66 juta tahun yang lalu, sebuah benda selebar 10 kilometer jatuh ke Bumi dari luar angkasa dan memusnahkan dinosaurus penghuni darat, serta tiga perempat spesies lain di Bumi. Objek ini bisa jadi merupakan komet dari sabuk Oort, wilayah hipotetis komet dan benda lain di luar orbit Neptunus. Namun mengapa komet ini terlempar dari orbit stabilnya di sabuk Oort, tidak ada yang tahu pasti.
Dugaan kami adalah saat tata surya melewati bidang tengah galaksi Bima Sakti, ia bertabrakan dengan piringan materi gelap yang mencabut objek jauh tersebut, sehingga mengakibatkan tabrakan yang sangat dahsyat. Di lingkungan galaksi kita, sebagian besar materi gelap mengelilingi kita dalam lingkaran halo yang sangat halus dan menyebar.
Jenis materi gelap yang memicu kepunahan dinosaurus tersebar sangat berbeda dari sebagian besar materi gelap di alam semesta. Jenis materi gelap tambahan ini seharusnya membuat halo tetap utuh, namun interaksinya yang berbeda menyebabkannya mengembun menjadi sebuah piringan—tepat di tengah bidang Bima Sakti. Wilayah tipis ini menjadi sangat padat sehingga ketika Tata Surya melewatinya dan Matahari berosilasi ke atas dan ke bawah saat bergerak melalui galaksi kita, pengaruh gravitasi piringan ini menjadi sangat kuat.
Tarikan gravitasinya cukup kuat untuk mengusir komet-komet di tepi luar tata surya, di mana tarikan berlawanan dari Matahari terlalu lemah untuk mengembalikannya ke tempatnya semula. Komet yang lolos tersebut terlempar dari tata surya atau - seketika - diarahkan ke bagian dalam tata surya, di mana mereka berpotensi menabrak Bumi.
Jika materi gelap dapat menjelaskan punahnya dinosaurus, apakah materi gelap juga dapat menjelaskan bagaimana kehidupan dimulai di Bumi?
Material yang jatuh ke Bumi, seperti komet dan asteroid, hampir pasti berperan dalam menentukan komposisi Bumi dan juga dapat berperan dalam memicu proses-proses penting kehidupan. Sebagian besar teori-teori ini masih bersifat spekulatif, namun sesuai dengan gambaran dunia dan sepadan dengan usaha yang dikeluarkan untuk mewujudkannya.
Dan jika materi gelap dapat mengirimkan komet atau asteroid berbahaya ke arah kita, haruskah kita khawatir?
Tentu saja, terkadang asteroid berada cukup dekat. Tabrakan pasti akan terjadi, namun perkiraan frekuensi dan besarnya masih menjadi bahan perdebatan. Apakah sesuatu akan menimpa kita, apakah hal itu akan menyebabkan kerusakan pada kita seiring berjalannya waktu, dan apakah kita harus mengkhawatirkannya masih menjadi pertanyaan yang belum terselesaikan. Secara pribadi, saya tidak menganggap ini sebagai bahaya terbesar bagi umat manusia.
Haruskah kita khawatir? Hal ini bergantung pada skala, biaya, ambang batas kekhawatiran kita, keputusan yang diambil masyarakat, dan apakah kita dapat mengatasi ancaman tersebut. Ancaman seperti ini tidak jarang menimbulkan kegaduhan, meski mungkin ada potensi kerugiannya. Meskipun mereka memang dapat menyerang dan menghancurkan pusat populasi besar, kemungkinan hal ini terjadi di masa mendatang sangatlah kecil.
Pandangan Anda tentang luar angkasa sebagai fisikawan berbeda dengan pandangan orang yang jauh dari sains. Kesimpulan salah apa yang diambil orang-orang seperti itu tentang alam semesta?
Ada banyak, tapi izinkan saya fokus pada materi gelap itu sendiri. Mengingat mereka belum pernah melihatnya (atau merasakan panas atau baunya), banyak orang yang saya ajak bicara terkejut saat mengetahui keberadaan materi gelap dan menganggapnya cukup misterius - atau bahkan bertanya-tanya apakah ada kesalahan di dalamnya. Orang-orang bertanya bagaimana mungkin sebagian besar materi—lima kali lipat jumlah materi normal—tidak dapat dideteksi oleh teleskop modern.
Secara pribadi, saya mengharapkan sesuatu yang sebaliknya (meskipun tidak semua orang berpikir demikian). Ini akan menjadi misteri yang jauh lebih besar bagi saya jika semua materi yang kita lihat dengan mata kita adalah satu-satunya materi yang ada. Mengapa kita memiliki indra sempurna yang dapat merasakan hampir segala hal? Pelajaran besar yang telah dipelajari para fisikawan selama berabad-abad adalah betapa banyak hal yang tersembunyi dari pandangan kita. Dari sudut pandang ini, pertanyaannya seharusnya berbeda: mengapa semua yang kita ketahui harus menyatu dengan kepadatan energi yang dimilikinya?
Apakah Anda merasakan keagungan tertentu di Alam Semesta? Atau apakah pengetahuan ilmiah Anda menempatkan segalanya pada tempatnya?
Ketika saya mulai memusatkan perhatian pada ide-ide di balik buku saya, saya kagum dan terpesona tidak hanya oleh pengetahuan kita saat ini tentang lingkungan hidup – lokal, matahari, galaksi, dan universal – tetapi juga oleh seberapa besar harapan kita untuk memahami segala sesuatu di pulau kecil kita. di sini di Bumi. Saya juga dikejutkan oleh banyaknya hubungan antar fenomena yang memungkinkan kita ada.
Asal tahu saja, sudut pandang saya tidak religius. Saya tidak melihat perlunya memberikan segala tujuan atau makna. Namun saya tak berdaya merasakan emosi yang cenderung kita sebut religius ketika saya mencoba memahami luasnya alam semesta, masa lalu kita, dan bagaimana semuanya saling berkaitan. Anda mulai memandang kehidupan sehari-hari yang bodoh secara berbeda. Penelitian baru ini memberi saya perspektif berbeda mengenai dunia dan banyak bagian alam semesta yang menciptakan Bumi—dan kita.
LAGI
