ARTOPHYCS 1 (Juara 2): MATERI GELAP DAN ENERGI GELAP SEBAGAI ZAT MISTERIUS PENGISI ALAM SEMESTA

 

Abstrak

Alam semesta begitu luas, besar, dan misterius. Segala sesuatu dibumi dan segala yang pernah kita amati planet, bintang, galaksi, atau semua materi normal ternyata menghasilkan kurang dari 5% massa alam semesta. Bahkan jika dipikir  mungkin seharusnya tidak bisa disebut materi normal sama sekali karena hanya berupa bayangan kecil dari alam semesta. Hal itu mungkin merupakan fakta paling mengejutkan pada abad ke-20. Lalu jika semua itu hanya kurang dari 5%, apa sisanya yang lebih dari 95% itu?

Sisa alam semesta tampak terbuat dari zat misterius yang tidak terlihat yang disebut materi gelap atau dark matter yaitu sebanyak 23% dan sebagian besarnya sekitar 73% adalah kekuatan menolak gravitasi yang dikenal sebagai energi gelap atau dark energy. Sudah jelas bahwa energi gelap jauh mendominasi tatanan alam semesta ini. Jarak antara materi gelap dan semua materi yang telah teramati saja sudah sangat jauh persentasenya. Jumlah materi yang tidak bisa menghasilkan cahaya seperti planet, satelit, atau asteroid ditambah dengan materi yang mampu menghasilkan cahaya seperti bintang benar-benar tidak mencapai 5%.

Materi gelap adalah materi yang tidak dapat terdeteksi dari radiasi yang dipancarkan atau penyerapan radiasi yang datang ke materi tersebut tetapi kehadirannya dapat dibuktikan dari efek gravitasi materi-materi yang tampak seperti bintang dan galaksi. Ilmuwan belum melihat materi gelap secara langsung, namun ilmuwan yakin akan eksistensi materi gelap karena efek gravitasi yang terlihat pada galaksi dan gugus galaksi. Para ilmuwan menduga bahwa ledakan bigbang menciptakan partikel sub atom tak terlihat yang tak terkira jumlahnya. Sejak tahun 1993 ketika materi gelap ditemukan secara teoritis para astronom berjuang mencari tahu mengenai partikel pembentuk materi gelap di alam semesta. Bahkan ketika para peneliti menemukan bahwa gugus galaksi yang bernama ABELL 2744 memiliki materi gelap yang merespon gaya yang lebih kuat dari pada gaya gravitasi, teori mengenai pembentukan partikel gelap di alam semesta pun kembali mencuat.  

Sumber:ESA/Hubble & NASA

warna biru menunjukkan total konsentrasi massa (dominan materi gelap)

WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles) atau partikel lemah berukuran besar yang saling berinteraksi di alam semesta diduga peneliti sebagai pembentuknya. Jika gravitasi bekerja dengan menarik partikel ini justru mendorong partikel lain. Hipotesis lain yang lebih utama adalah materi gelap terdiri dari partikel eksotis yang tidak ada interaksi dengan materi normal atau cahaya, namun tetap memberikan tarikan gravitasi. Beberapa kelompok ilmiah termasuk CERN’S LARGE HADRON COLLIDER saat ini bekerja untuk menghasilkan partikel materi gelap untuk studi di lab. 

Selanjutnya energi gelap atau dark energy yang lebih misterius dari pada materi gelap. Penemuanya pada 1990-an mengejutkan para ilmuwan. Yang dimaksud energi gelap adalah sesuatu yang menyebabkan alam semesta berekspansi dipercepat. Meski jumlah total materi tidak memungkinkan itu terjadi keberadaan energi gelap yang menjadi komposisi utama alam semesta merupakan salah satu penemuan terbesar dalam kosmologi. Energi gelap ini mendominasi alam semesta dan menyebabkan alam semesta berada dalam fase ekspansi yang dipercepat. Namun penemuan keberadaan energi gelap merubah semuanya. Dalam alam semesta dengan energi gelap hubungan antara geometri alam semesta dengan nasib kedepan alam semesta itu menjadi runtuh. Meski alam semesta saat ini memiliki geometri datar tapi masih terbuka kemungkinan bahwa nasib alam semesta kedepannya akan terus mengembang seperti model alam semesta terbuka pada model standar kosmologi atau mengembang dengan kecepatan mendekati 0 atau bahkan runtuh kembali. Akhir yang seperti mana yang akan dialami alam semesta bergantung pada sifat dari energi gelap itu sendiri dan ini membuat penelitian tentang energi gelap menjadi topik yang sangat menarik dalam kosmologi. Sampai saat ini sangat sedikit yang diketahui tentang energi gelap tapi setidaknya kita mengetahui sedikit tentang properti energi gelap. Yang pertama tidak memancarkan gelombang elektromagnetik. Yang kedua memiliki tekanan negatif yang besar. Besarnya tekanan yang berorder sama dengan densitas energinya menunjukkan bahwa energi gelap ini lebih bersifat energi dari pada materi yaitu pada materi tekanan jauh lebih kecil dibanding densitasnya, karena itu energi gelap ini berbeda dengan materi gelap. Yang ketiga tidak mengumpul membentuk gugus dengan materi secara signifikan. Setidaknya sampai seukuran gugus galaksi.

Sumber: 

Gov,ScienceNasa.2013.“DarkEnergy,DarkMatter”,https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-is-dark-energy, diakses pada 03 November 2022 pukul 19.34.

Nama: Zakaria

NIM: H1021221003