Ledakan Radio Cepat Mengungkap Harta Karun Kosmik yang Tersembunyi Selama Puluhan Tahun

Materi yang Hilang: Teka-teki Besar Alam Semesta

Alam semesta kita terdiri dari dua jenis materi utama: materi gelap dan materi biasa. Materi gelap merupakan mayoritas, tetapi tidak kasat mata dan hanya dapat dideteksi melalui pengaruh gravitasinya. Sebaliknya, materi biasa, yang mencakup atom, planet, dan segala sesuatu yang dapat kita lihat, hanya mencakup 16% dari seluruh materi.

Một nghiên cứu mới đã xác định chính xác vật chất

Sebuah studi baru telah menemukan materi yang "hilang" di alam semesta menggunakan semburan radio cepat (FRB) — sinyal radio pendek dan terang dari galaksi-galaksi jauh — sebagai panduan. Gambaran artistik ini menggambarkan FRB terang yang bergerak menembus kabut antargalaksi yang dikenal sebagai medium intergalaksi. Panjang gelombang yang lebih panjang, ditunjukkan dengan warna merah, diperlambat dibandingkan dengan panjang gelombang yang lebih pendek dan berwarna biru, memungkinkan para astronom untuk "menimbang" materi yang biasanya tak terlihat tersebut. Kredit: Melissa Weiss/CfA

Menurut model kosmologi, sebagian besar materi biasa ini tidak terkonsentrasi di bintang atau planet, melainkan tersebar luas di ruang antargalaksi. Namun, karena kepadatannya yang sangat rendah, sekitar setengah dari materi ini telah lama "menghindari" pengamatan para ilmuwan .

FRB: Cahaya dari alam semesta yang jauh

Dalam sebuah studi yang diterbitkan dalam jurnal Nature Astronomy, para peneliti dari Caltech dan Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) menemukan jawabannya. Mereka menggunakan semburan radio cepat (FRB), semburan energi yang singkat namun sangat kuat, untuk mendeteksi materi yang hilang tersebut.

"FRB bersinar menembus kabut medium intergalaksi, dan dengan mengukur kecepatan perlambatan cahaya secara tepat, kita dapat menimbang kabut tersebut, meskipun terlalu redup untuk dilihat," jelas Liam Connor, profesor madya di Harvard dan penulis utama studi tersebut.

Data dari ledakan yang memecahkan rekor

Sơ đồ của họa sĩ này mô tả một số trong 60 FRB trong nghiên cứu—FRB 20221219A, FRB 20231220A và FRB 20240123A—được sử dụng để theo dõi hành trình của khí qua không gian giữa các thiên hà và lập bản đồ mạng lưới vũ trụ. Nguồn: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

Ilustrasi seniman ini menggambarkan beberapa dari 60 FRB dalam studi ini—FRB 20221219A, FRB 20231220A, dan FRB 20240123A—yang digunakan untuk melacak perjalanan gas melalui ruang intergalaksi dan memetakan jaringan kosmik. Kredit: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

Tim menganalisis 69 FRB berbeda, berkisar antara 11,74 juta hingga 9,1 miliar tahun cahaya. FRB terjauh dalam studi ini, yang dijuluki FRB 20230521B, merupakan FRB terjauh yang pernah tercatat. Dari jumlah tersebut, 39 diidentifikasi oleh Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) di Observatorium Radio Owen Valley milik Caltech, sebuah jaringan teleskop yang dirancang khusus untuk mendeteksi dan menemukan FRB. 30 FRB sisanya berasal dari teleskop lain di seluruh dunia , terutama Australian Square Kilometer Array Pathfinder Telescope.

Pendekatan para ilmuwan ini seperti melihat "bayangan" materi. Profesor Vikram Ravi dari Caltech menyamakannya: "Seolah-olah kita melihat bayangan semua barion, dengan FRB sebagai cahaya latar... Jika Anda melihat seseorang di depan Anda, Anda dapat mengetahui banyak hal tentang mereka. Namun, jika Anda hanya melihat bayangannya, Anda tetap tahu mereka ada di sana dan Anda dapat memperkirakan ukurannya."

Potensi baru bagi kosmologi

Hasil studi menunjukkan bahwa 76% materi normal alam semesta terletak di ruang intergalaksi, 15% di halo galaksi, dan sisanya terkonsentrasi di galaksi. Distribusi ini sesuai dengan prediksi simulasi, tetapi ini pertama kalinya dikonfirmasi oleh observasi aktual.

Ý tưởng của nghệ sĩ này mô tả vật chất thông thường trong lớp khí mỏng, ấm tạo nên môi trường liên thiên hà (IGM)—thứ mà các nhà khoa học khó có thể quan sát trực tiếp cho đến nay. Các màu sắc ánh sáng khác nhau di chuyển với tốc độ khác nhau trong không gian. Ở đây, nghệ sĩ đã sử dụng màu xanh lam để làm nổi bật các vùng dày đặc hơn của mạng lưới vũ trụ, chuyển sang ánh sáng đỏ hơn cho các vùng chân không. Nguồn: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

Konsep seniman ini menggambarkan materi biasa dalam gas tipis dan hangat yang membentuk medium intergalaksi (IGM)—sesuatu yang hingga kini sulit diamati secara langsung oleh para ilmuwan. Warna cahaya yang berbeda bergerak dengan kecepatan yang berbeda pula di ruang angkasa. Di sini, sang seniman menggunakan warna biru untuk menyorot wilayah jaring kosmik yang lebih padat, dan beralih ke cahaya yang lebih merah untuk wilayah vakum. Kredit: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

Penemuan ini tidak hanya memecahkan misteri besar, tetapi juga membuka arah baru bagi kosmologi. Data dari FRB dapat membantu para ilmuwan lebih memahami evolusi galaksi dan bahkan menentukan massa partikel subatomik yang disebut neutrino — elemen kunci dalam melampaui Model Standar fisika partikel.

Menurut Profesor Ravi, ini baru permulaan. Di masa depan, teleskop radio DSA-2000 di gurun Nevada, yang diperkirakan akan mendeteksi hingga 10.000 FRB per tahun, menjanjikan akan membawa kita lebih jauh dalam mengungkap rahasia alam semesta.

Komentar (0)