Perhitungan teoritis oleh astronom JPL menunjukkan bahwa aliran materi gelap - melewati Bumi - akan muncul sebagai filamen ultra-padat atau "rambut."
Konsep artis tentang Bumi dikelilingi oleh filamen 'rambut,' yang diusulkan dalam penelitian baru oleh Gary Prézeau dari Jet Propulsion Laboratory NASA. Baca lebih lanjut tentang gambar ini. Gambar melalui JPL.
Banyak filamen ultra-padat atau "rambut" materi gelap dapat tumbuh dari Bumi dan planet lain di tata surya kita. Itu menurut penelitian teoretis baru dari Gary Prézeau dari Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA di Pasadena, California. Dia menggunakan simulasi komputer untuk mencari tahu apa yang terjadi kapan aliran materi gelap melewati sebuah planet. Itu Jurnal Astrofisika menerbitkan penelitiannya minggu ini, dan JPL menerbitkan pernyataan tentang hal itu pada 23 November 2015.
Gagasan aliran partikel halus dari materi gelap - semuanya bergerak pada kecepatan yang sama dan galaksi yang mengorbit seperti milik kita - berasal dari perhitungan teoretis yang dilakukan pada 1990-an dan simulasi dilakukan pada dekade terakhir.
Prézeau melakukan penelitian selangkah lebih maju dengan mensimulasikan apa yang terjadi pada aliran materi gelap yang melewati tata surya kita. Dia berkata:
Aliran dapat jauh lebih besar dari tata surya itu sendiri, dan ada banyak aliran yang berbeda-beda melintasi lingkungan galaksi kita.
Materi gelap - zat tak kasat mata, misterius yang membentuk sekitar seperempat dari semua materi dan energi di alam semesta - tidak berinteraksi dengan materi biasa. Jadi aliran materi gelap akan melewati planet-planet di tata surya kita, dan keluar dari sisi lain. Tapi inilah yang baru. Menurut simulasi Prézeau, gravitasi Bumi akan fokus dan menekuk aliran partikel materi gelap menjadi filamen padat dan sempit, yang ia sebut rambut.
Dia mengatakan seharusnya ada banyak rambut yang tumbuh dari Bumi, dan bahwa Jupiter - planet terbesar di tata surya kita - akan memiliki lebih banyak rambut dan rambut lebih padat akar karena massanya yang lebih besar.
Prézeau menggunakan kata itu akar untuk menggambarkan bagian terpadat dari rambut materi gelap. Simulasi-nya menunjukkan bahwa, ketika partikel-partikel aliran materi gelap melewati inti Jupiter, mereka membentuk rambut yang akarnya memiliki kerapatan partikel sekitar satu triliun kali lebih besar dari rata-rata. Itu berbeda dengan akar rambut materi gelap dari Bumi, yang kepadatannya hanya sekitar satu miliar kali lebih besar dari rata-rata. Prézeau berkata:
Jika kita dapat menentukan dengan tepat lokasi akar rambut-rambut ini, kita dapat berpotensi melakukan penyelidikan di sana dan mendapatkan bonanza data tentang materi gelap.
Ketika partikel-partikel aliran materi gelap melewati inti Jupiter, mereka akan membentuk rambut yang akarnya memiliki kerapatan partikel sekitar satu triliun kali lebih besar dari rata-rata. Baca lebih lanjut tentang gambar ini. Gambar melalui JPL.
Hal biasa yang dapat kita lihat di sekitar kita di Bumi hanya mencapai 4-5% dari alam semesta, menurut ilmu pengetahuan modern. Sekitar 24-25% adalah materi gelap, dan sisanya adalah energi gelap (kekuatan "dorongan" aneh, terkait dengan pengamatan bahwa alam semesta kita berkembang lebih cepat sekarang daripada di masa lalu).
Baik materi gelap maupun energi gelap tidak pernah terdeteksi secara langsung. Sejauh ini, kami hanya melihat efek gravitasi aneh di ruang angkasa, yang oleh para ilmuwan modern dikaitkan dengan materi gelap dan energi gelap. Mereka sekarang membawa ide-ide mereka tentang materi gelap dan energi gelap ke dalam teori-teori yang menggambarkan bagaimana alam semesta itu bekerja dan terbentuk. Itu penting, karena materi gelap dan energi gelap dianggap membentuk persentase yang sangat besar dari alam semesta, persentase yang jauh lebih besar daripada materi biasa yang kita lihat. Jadi, misalnya, teori-teori modern tentang galaksi yang dipenuhi bintang yang kita lihat di sekitar kita di ruang angkasa menunjukkan bahwa mereka terbentuk karena fluktuasi dalam kepadatan materi gelap. Pernyataan JPL menjelaskan:
Gravitasi bertindak sebagai lem yang menyatukan materi biasa dan gelap dalam galaksi.
Jadi, Anda dapat melihat bahwa materi gelap dan energi gelap sangat penting untuk pemikiran para astronom modern. Itulah sebabnya banyak astronom ingin menyusun dan melakukan eksperimen untuk mendeteksi mereka.
Rambut materi gelap di sekitar Bumi, tutup. 'Akar' rambut materi gelap yang melewati inti Bumi akan sekitar dua kali lebih jauh dari bulan. Ujung rambut akan sekitar dua kali lebih jauh dari Bumi dibandingkan dengan akar rambut. Baca lebih lanjut tentang gambar ini. Gambar melalui JPL.
Penelitian Prézeau menunjukkan bahwa akar rambut materi gelap yang melewati inti Bumi harus sekitar 600.000 mil (1 juta kilometer) jauhnya dari permukaan, atau dua kali lebih jauh dari bulan. Itu relatif dekat dengan kita di ruang angkasa, dan akan mungkin untuk merancang dan penyelidikan ruang untuk mencari dan menjelajahi akar rambut materi gelap ini ... jika ada. Charles Lawrence, kepala ilmuwan untuk direktorat astronomi, fisika, dan teknologi JPL, mengatakan dalam pernyataan JPL:
Dark matter telah menghindari semua upaya deteksi langsung selama lebih dari 30 tahun. Akar rambut materi gelap akan menjadi tempat yang menarik untuk dilihat, mengingat betapa padatnya mereka dianggap.
Para ilmuwan ini mengatakan temuan lain yang menarik dari simulasi komputer Prézeau adalah bahwa perubahan kepadatan yang ditemukan di dalam planet kita - dari inti dalam, ke inti luar, ke mantel ke kerak bumi - akan tercermin di rambut. Rambut akan memiliki "kerutan" di dalamnya yang sesuai dengan transisi antara berbagai lapisan Bumi. JPL berkata:
Secara teoritis, jika memungkinkan untuk mendapatkan informasi ini, para ilmuwan dapat menggunakan rambut materi gelap dingin untuk memetakan lapisan-lapisan tubuh planet mana pun, dan bahkan menyimpulkan kedalaman lautan pada bulan-bulan es.
Tak perlu dikatakan, ide-ide ini berada di perbatasan penelitian materi gelap, dan penelitian lebih lanjut diperlukan.
Intinya: Gagasan aliran materi gelap berbutir halus berasal dari perhitungan teoritis yang dilakukan pada 1990-an. Sekarang seorang astronom JPL, Gary Prézeau, telah membawa ide tersebut selangkah lebih maju dengan menjalankan simulasi komputer tentang apa yang akan terjadi jika aliran materi gelap bertemu Bumi atau planet lain. Karyanya menunjukkan bahwa aliran materi gelap - melewati Bumi - akan muncul sebagai filamen ultra-padat atau "rambut" dan bahwa harus ada banyak rambut materi gelap yang tumbuh dari Bumi dan planet-planet lain di tata surya kita.