Pengukuran kecepatan hanya enam bintang di galaksi yang hanya terdiri dari 1.000 bintang terlihat menunjukkan konsentrasi tertinggi materi gelap dari setiap galaksi yang diketahui. Cawan Suci? Atau adakah penjelasan lain?
Simulasi struktur materi gelap di alam semesta. Gambar ini mencakup area seluas 20 megaparsec, atau sekitar 1,3 miliar tahun cahaya. Gambar melalui CFA.
Pekan lalu (18 November 2015), Caltech mengumumkan pengukuran baru dan mengejutkan untuk massa galaksi kecil Triangulum II di dekatnya. Para astronom mengukur kecepatan enam bintang yang bergerak dengan kecepatan sangat tinggi di sekitar pusat galaksi ini. Pengukuran ini memungkinkan mereka menyimpulkan gaya gravitasi yang diberikan pada bintang-bintang oleh galaksi secara keseluruhan ... dan, dengan cara ini, para astronom menentukan massa galaksi. Ternyata galaksi memiliki massa yang jauh lebih besar daripada yang dapat dijelaskan oleh bintang-bintangnya yang terlihat. Para astronom ini mengatakan bahwa mereka sekarang percaya bahwa mereka sedang melihat sebuah galaksi yang berisi sejumlah besar padat materi gelap. Mereka mengatakan rasio materi gelap dengan materi terlihat di Triangulum II adalah yang tertinggi dari semua galaksi yang dikenal.
Dengan kata lain, Triangulum II mungkin sudah lama dicari galaksi materi gelap - Sebagian besar materi gelap dengan beberapa bintang yang terlihat. Jika demikian, itu adalah semacam cawan suci bagi para astronom, yang telah berspekulasi tentang galaksi-galaksi yang sebagian besar adalah materi gelap dan yang telah berusaha menemukannya. Karena yang satu ini sangat dekat, itu mungkin menjadi jawaban bagi harapan para astronom yang ingin mendeteksi materi gelap secara langsung.
Belum ada yang melihat atau mendeteksi materi gelap secara langsung. Kami hanya menyimpulkan keberadaannya dengan tarikan gravitasi, seperti yang dilakukan dalam penelitian Triangulum II ini.
Para astronom Caltech sekarang mengatakan bahwa Triangulum II bisa menjadi kandidat utama untuk upaya mendeteksi tanda tangan materi gelap. Terletak di dekat salah satu ujung galaksi rumah kita, Bima Sakti, Triangulum II hanya memiliki sekitar 1.000 bintang yang dapat kita lihat. Itu berbeda dengan 300 milyar bintang untuk Bima Sakti kita. Astronom Evan Kirby memimpin penelitian CalTech, dengan Judith Cohen. Itu diterbitkan makalahnya dalam edisi 17 November 2015 dari Astrophysical Journal Letters.
Kirby mengatakan dalam sebuah pernyataan:
Setelah saya melakukan pengukuran, saya hanya berpikir ... wow.
Gambar yang disimulasikan ini menunjukkan distribusi bintang yang diharapkan (kiri) dan materi gelap (kanan) di galaksi seperti Bima Sakti kita. Lingkaran merah menunjukkan ukuran galaksi kerdil, seperti Triangulum II. Gambar melalui A. Wetzel dan P. Hopkins, Caltech
Kirby juga mengatakan bahwa - karena mengandung sedikit bintang yang terlihat - Triangulum II adalah sebuah tantangan untuk diamati.
Dia mengatakan hanya enam bintangnya yang cukup terang untuk dilihat dengan teleskop Keck besar di Mauna Kea di Hawaii. Teleskop ini saat ini adalah salah satu teleskop terbesar yang digunakan.
Masuk akal untuk berpikir bahwa beberapa galaksi mungkin memiliki banyak materi gelap, jauh lebih banyak daripada bintang yang terlihat, karena tampaknya ada jauh lebih banyak, materi gelap di alam semesta kita daripada materi biasa. Persentase bervariasi karena pengukurannya tidak tepat, tetapi grafik NASA di bagian bawah posting ini memberi Anda beberapa gagasan tentang hubungan antara materi gelap, energi gelap, dan materi biasa - yaitu, hal-hal yang membentuk galaksi yang terlihat, bintang-bintang , planet dan manusia.
Lebih dari 4% dari alam semesta kita dianggap ada sebagai materi biasa, jenis yang membentuk segala sesuatu di sekitar kita di Bumi.
Pernyataan CalTech menjelaskan bagaimana Triangulum II dapat membantu para astronom mendeteksi materi gelap secara langsung:
Triangulum II bisa ... menjadi kandidat utama untuk upaya mendeteksi secara langsung tanda tangan materi gelap. Partikel tertentu dari materi gelap, yang disebut WIMP supersimetrik (partikel masif yang berinteraksi lemah), akan saling memusnahkan setelah bertabrakan dan menghasilkan sinar gamma yang kemudian dapat dideteksi dari Bumi.
Sementara teori saat ini memprediksi bahwa materi gelap menghasilkan sinar gamma hampir di mana-mana di alam semesta, mendeteksi sinyal-sinyal khusus ini di antara suara-suara galaksi lainnya, seperti sinar gamma yang dipancarkan dari pulsar, adalah sebuah tantangan.
Triangulum II, di sisi lain, adalah galaksi yang sangat sunyi. Tidak memiliki gas dan bahan lain yang diperlukan untuk membentuk bintang, sehingga tidak membentuk bintang baru — para astronom menyebutnya "mati." Setiap sinyal sinar gamma yang berasal dari tabrakan partikel materi gelap secara teoritis akan terlihat jelas.
Namun, tidak semua astronom setuju bahwa Kirby telah mengukur total massa Triangulum II dengan mengukur kecepatan enam bintang di dekat pusatnya. Pernyataan Caltech mengakui:
Kelompok lain, yang dipimpin oleh para peneliti dari University of Strasbourg di Prancis, mengukur kecepatan bintang di luar Triangulum II dan menemukan bahwa mereka sebenarnya bergerak lebih cepat daripada bintang-bintang yang lebih dekat ke pusat galaksi — kebalikan dari apa yang diharapkan. Ini bisa menunjukkan bahwa galaksi kecil sedang ditarik terpisah, atau "terganggu tidally," oleh gravitasi Bima Sakti.
Kirby terus maju. Dia mengatakan langkah selanjutnya adalah mengkonfirmasi temuan kelompok lain dan menambahkan:
Jika ternyata bintang-bintang terluar itu tidak benar-benar bergerak lebih cepat daripada yang di dalam, maka galaksi bisa berada dalam apa yang disebut keseimbangan dinamis. Itu akan membuatnya menjadi kandidat yang paling baik untuk mendeteksi materi gelap dengan sinar gamma.
Secara keseluruhan, energi gelap dianggap berkontribusi sekitar 73 persen dari seluruh massa dan energi di alam semesta. Sekitar 23 persen lainnya, adalah materi gelap, yang hanya menyisakan 4 persen dari alam semesta yang tersusun dari materi biasa, seperti bintang, planet, dan manusia. Bagan pie melalui NASA
Intinya: Astronom Evan Kirby di Caltech mengukur kecepatan enam bintang di galaksi kerdil terdekat Triangulum II. Pengukuran ini memungkinkan mereka menyimpulkan massa galaksi, yang hanya memiliki 1.000 bintang yang terlihat. Hasil yang mengejutkan adalah bahwa Triangulum II mungkin memiliki konsentrasi materi gelap tertinggi dari setiap galaksi yang diketahui. Mungkin sudah lama dicari galaksi materi gelap - Sebagian besar materi gelap dengan beberapa bintang yang terlihat. Cawan Suci? Atau adakah penjelasan lain?