Materi Gelap Ternyata Lahir dalam Kondisi "Panas"?

SELAMA puluhan tahun, para ilmuwan meyakini materi gelap (dark matter), zat misterius yang menyusun sebagian besar alam semesta, lahir dalam kondisi "dingin". Namun, penelitian terbaru dari University of Minnesota menunjukkan kemungkinan sebaliknya. Materi gelap mungkin lahir dalam kondisi panas luar biasa, sebuah temuan yang berpotensi merombak total model standar kosmolgi yang kita kenal selama ini.

Materi gelap adalah tantangan besar bagi para peneliti karena tidak berinteraksi dengan cahaya, membuatnya tidak terlihat. Zat ini bukan terdiri dari elektron, proton, atau neutron, namun massanya lima kali lipat lebih banyak dibandingkan materi biasa di alam semesta.

Menantang Teori "Dingin" Selama Empat Dekade

Dalam model standar kosmologi yang disebut Lambda Cold Dark Matter (LCDM), istilah "dingin" bukan merujuk pada suhu, melainkan kecepatan partikel yang jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya. Namun, tim peneliti yang dipimpin Stephen Henrich mengusulkan materi gelap bisa saja lahir dengan kecepatan mendekati cahaya.

Baca juga : Ilmuwan Deteksi Sinyal Misterius Diduga Lubang Hitam Primordial, Tapi Validitasnya Diragukan

"Materi gelap terkenal sangat teka-teki. Salah satu dari sedikit hal yang kita ketahui tentangnya adalah bahwa ia harus dingin," kata Stephen Henrich dalam pernyataan resminya. "Hasil penelitian terbaru kami menunjukkan bahwa hal itu tidaklah mutlak; faktanya, materi gelap bisa saja sangat panas saat lahir, tetapi tetap memiliki waktu untuk mendingin sebelum galaksi mulai terbentuk."

Proses "Pendinginan" yang Cepat

Tim peneliti mendemonstrasikan materi gelap bisa berhenti berinteraksi dengan materi biasa dan radiasi elektromagnetik (proses yang disebut decoupling) saat suhunya masih sangat panas. Jika diproduksi selama periode pemanasan ulang pasca-inflasi setelah Big Bang, materi gelap memiliki cukup waktu untuk mendingin dan mulai berperilaku seperti materi gelap "dingin".

Kondisi dingin inilah yang nantinya membantu pembentukan galaksi pertama melalui tarikan gravitasi yang membuat materi biasa berkumpul. Temuan ini juga membangkitkan kembali kandidat materi gelap yang sempat diabaikan selama 40 tahun, yaitu neutrino bermassa rendah.

Baca juga : Ilmuan Asal Jepang Temukan Sinyal Misterius yang Diduga Materi Gelap

"Sangat menakjubkan bahwa kandidat serupa, jika diproduksi tepat saat alam semesta Big Bang yang panas diciptakan, bisa mendingin hingga pada titik di mana ia akan bertindak sebagai materi gelap dingin," tambah anggota tim, Keith Olive.

Mengintip Masa Lalu Alam Semesta

Penelitian yang diterbitkan di jurnal Physical Review Letters ini membuka pintu untuk memahami periode sejarah alam semesta yang sangat dekat dengan ledakan Big Bang. Tim peneliti kini berencana untuk mencoba memproduksi dan mengamati partikel-partikel ini melalui eksperimen di Bumi menggunakan akselerator partikel yang kuat.

"Dengan temuan baru ini, kita mungkin dapat mengakses periode dalam sejarah alam semesta yang sangat dekat dengan Big Bang," pungkas Yann Mambrini dari Université Paris-Saclay, Prancis. (Space/Z-2)