Selama puluhan tahun, para ilmuwan dihadapkan pada misteri yang mengganggu: seharusnya ada jauh lebih banyak materi di alam semesta dibanding yang teramati. Kini, tim peneliti dari MIT telah menemukan di mana materi “hilang” itu berada.
Setelah Ledakan Besar (Big Bang) yang melahirkan alam semesta, ilmuwan menghitung bahwa sekitar 83 persen dari semua materi adalah materi gelap yang tidak terlihat, sementara 17 persen sisanya adalah materi biasa atau materi yang membentuk bintang, planet, dan segala yang bisa kita lihat. Namun, ketika ilmuwan menghitung materi biasa yang ada di bintang dan galaksi hari ini, jumlahnya jauh lebih sedikit dari prediksi. Ini menciptakan teka-teki kosmik: ke mana sisa materi biasa itu pergi?
Para ilmuwan MIT yang bekerja sama dengan Kolaborasi CHIME/FRB menemukan jawabannya dengan menggunakan sinyal radio yang datang dari jarak jauh. Mereka mengembangkan metode baru untuk melacak materi yang hilang dengan menggabungkan data lokasi galaksi dengan pendeteksian kilatan radio cepat, atau dikenal sebagai Semburan Radio Cepat atau FRB (Fast Radio Burst).
FRB adalah kilatan cahaya radio yang sangat terang dan berlangsung hanya sekejap mata dalam hitungan milidetik, yang dipancarkan oleh fenomena energi ekstrem di alam semesta yang jauh. Saat sinyal FRB merambat melalui ruang angkasa, gelombang radionya mengalami perubahan atau “terdistorsi” dalam waktu. Semakin banyak materi yang hilang dan dilewati sinyalnya, semakin besar distorsi yang terjadi.
Tim MIT mengukur seberapa besar distorsi yang dialami oleh ribuan sinyal FRB yang terdeteksi di Bumi. Kemudian mereka membandingkan tingkat distorsi setiap FRB dengan lokasi galaksi di seluruh alam semesta untuk menentukan berapa banyak distorsi yang disebabkan oleh materi galaksi versus materi yang hilang.
Menemukan Awan Materi Tersembunyi
Penemuan mereka, yang dilaporkan dalam jurnal Physical Review Letters, mengungkapkan bukan hanya bahwa materi hilang itu ada, tetapi juga di mana keberadaannya. Para peneliti menemukan materi itu berada dalam awan-awan yang sangat tipis dan menyebar (seperti kabut) yang mengelilingi kelompok-kelompok galaksi. Ukuran awan-awan ini jauh lebih luas dari yang pernah diprediksi ilmuwan sebelumnya.
“Kami menemukan bahwa secara keseluruhan, di mana ada lebih banyak galaksi, cenderung ada lebih banyak materi hilang di sekitarnya,” jelas Haochen Wang, seorang mahasiswa pascasarjana di Institut Kavli MIT untuk Astrofisika dan Penelitian Luar Angkasa.
Hasil ini mendukung teori bahwa materi terlempar keluar dari galaksi melalui jet lubang hitam, ledakan bintang, dan proses energi tinggi lainnya. Lebih penting lagi, penemuan ini menunjukkan bahwa proses-proses tersebut jauh lebih kuat dari yang diperkirakan.
“Kami menemukan materi hilang yang terdorong keluar ke jarak yang lebih jauh,” kata Kiyoshi Masui, profesor fisika di MIT. “Pengukuran kami menunjukkan bahwa aktivitas bintang dan aktivitas lubang hitam lebih kuat dan jauh lebih violent dari yang diprediksi.”
