
Galaksi mungkin berlabuh pada “bintang gelap” raksasa – gumpalan materi tak kasat mata yang berada di intinya, menurut penelitian baru.
Meskipun para astronom memiliki banyak bukti bahwa sebagian besar massa di galaksi mana pun tidak terlihat, mereka belum mengetahui identitasnya.materi gelap.” Dalam beberapa dekade terakhir, hipotesis yang paling menjanjikan adalah bahwa materi gelap terbuat dari sejenis partikel berat yang jarang, jika pernah, berinteraksi dengan cahaya atau materi lainnya. Namun hipotesis ini kesulitan menjelaskan kepadatan inti galaksi yang relatif rendah, karena simulasi perilaku materi gelap memperkirakan bahwa materi gelap akan mudah menggumpal hingga kepadatannya sangat tinggi, dan hal ini tidak sesuai dengan pengamatan.
Salah satu jawaban yang mungkin untuk masalah ini adalah bahwa partikel materi gelap sangatlah ringan – miliaran kali lebih kecil dari massa materi gelap neutrinopartikel paling ringan yang diketahui saat ini. Dijuluki “materi gelap kaburpartikel hipotetis ini sangat ringan sehingga sifat gelombang kuantumnya terwujud pada skala makroskopis — bahkan galaksi — yang lebih besar. Artinya, mereka dapat menjadi gumpalan besar materi tak kasat mata dan membentuk bintang gelap.
Hal ini sangat menarik karena bintang-bintang gelap ini dapat tersebar di ruang angkasa sejauh ribuan tahun cahaya, namun masih memiliki massa yang relatif rendah karena partikelnya sangat ringan. Dengan demikian, mereka berpotensi membentuk inti galaksi, menyediakan sebagian besar massa galaksi tanpa menciptakan kepadatan super tinggi di pusat galaksi.
Tapi galaksi terbuat dari lebih dari sekedar materi gelap – kabur atau tidak. Mereka juga mengandung materi normal, tersebar dalam bentuk awan gas dan bintang-bintang yang tersebar, dan unsur-unsur itulah yang benar-benar dapat diamati oleh para astronom. Jadi, untuk menguji gagasan ini, kita perlu memahami hubungan antara materi gelap fuzzy dan materi normal di dalam galaksi.
Terkait: Eksperimen 'DUNE' sepanjang 800 mil bisa mengungkap dimensi tersembunyi alam semesta
'Bulu halus' di bintang kita
Dalam makalah yang diterbitkan 17 Desember 2024 di server pracetak arXivtim astrofisikawan internasional mengeksplorasi bagaimana galaksi dapat berevolusi sebagai respons terhadap materi gelap yang kabur. Untuk langkah pertama ini, mereka tidak berusaha menciptakan kembali keseluruhan galaksi yang kompleks. Sebaliknya, mereka membuat model mainan sederhana yang hanya berisi dua komponen: sebagian besar materi gelap kabur dan sebagian kecil gas ideal sederhana.
Mereka kemudian menghitung bagaimana kedua komponen ini akan berevolusi di bawah pengaruh gravitasi timbal baliknya. Mereka menemukan bahwa, meskipun awalnya berperilaku acak, materi gelap yang kabur dengan cepat berkumpul menjadi gumpalan besar di tengahnya, dengan awan materi gelap yang lebih tersebar di sekitarnya.
Gas tersebut kemudian bercampur dengan materi gelap kabur di tengahnya, menciptakan apa yang para peneliti namakan bintang fermion-boson, mengacu pada dua jenis materi yang bercampur membentuk objek pusat. Bintang ini sama sekali berbeda dengan konsepsi kita pada umumnya. Jumlahnya akan sangat besar – hingga 10.000 tahun cahaya melintang — dan hampir seluruhnya tidak terlihat, kecuali pancaran halus gas yang menyebar ke seluruh bagiannya.
Namun, para peneliti menunjukkan bahwa ini akan berfungsi sebagai representasi ideal dari inti galaksi, yang mengandung materi normal dengan kepadatan lebih tinggi – tetapi tidak terlalu tinggi, sehingga mengkonfirmasi prediksi kunci model materi gelap fuzzy.
Langkah selanjutnya adalah membangun model yang lebih canggih untuk mengeksplorasi seperti apa bentuk “bintang” ini sehingga para astronom dapat membandingkan prediksi tersebut dengan pengamatan di dunia nyata.