Istilah energi gelap dan materi gelap tidak sepenuhnya berhasil dan mewakili terjemahan literal, tetapi bukan terjemahan semantik dari bahasa Inggris. Dalam pengertian fisik, istilah-istilah ini hanya berarti bahwa zat-zat ini tidak berinteraksi dengan foton, dan bisa juga disebut materi dan energi yang tidak terlihat atau transparan.
Materi gelap dalam astronomi dan kosmologi, serta dalam fisika teoretis, adalah bentuk materi hipotetis yang tidak memancarkan atau berinteraksi dengan radiasi elektromagnetik. Sifat bentuk materi ini membuat pengamatan langsungnya menjadi tidak mungkin.
Kesimpulan tentang keberadaan materi gelap dibuat berdasarkan banyak hal, konsisten satu sama lain, tetapi tanda tidak langsung dari perilaku objek astrofisika dan efek gravitasi yang mereka ciptakan. Penemuan sifat materi gelap akan membantu memecahkan masalah massa tersembunyi, yang, khususnya, terletak pada kecepatan tinggi rotasi luar biasa dari wilayah luar galaksi.
Mari cari tahu lebih banyak tentang semua ini …
Materi gelap dan energi gelap tidak terlihat oleh mata, tetapi keberadaannya telah dibuktikan melalui pengamatan alam semesta. Miliaran tahun lalu, alam semesta kita lahir setelah Big Bang yang dahsyat. Saat alam semesta awal perlahan mendingin, kehidupan mulai berkembang di dalamnya. Akibatnya, bintang, galaksi, dan bagian lain yang terlihat terbentuk. Ukuran alam semesta kita sangat mengejutkan. Misalnya, satu Matahari cukup untuk menerangi dan memanaskan sejuta planet seperti Bumi. Dalam hal ini, Matahari adalah bintang berukuran sedang, dan galaksi kita sendiri terdiri dari 100 miliar bintang. Jumlah ini melebihi jumlah butiran pasir di pantai kecil. Namun, ini belum semuanya.
Seperti yang Anda ketahui, alam semesta terdiri dari beberapa miliar galaksi, di mana berbagai materi berada. Mungkinkah hal-hal ini tidak terlihat oleh mata. Kemungkinan besar, karena hasil penelitian terbaru menunjukkan bahwa kita hanya dapat melihat sepersepuluh dari alam semesta. Ini berarti bahwa lebih dari 90% materi tidak dapat diperiksa oleh seseorang bahkan dengan menggunakan peralatan khusus. Para astronom menyebut materi ini gelap.
Diketahui bahwa materi gelap berinteraksi dengan "bercahaya" (baryon), setidaknya secara gravitasi, dan merupakan medium dengan kerapatan kosmologis rata-rata beberapa kali lebih tinggi daripada kerapatan baryon. Yang terakhir ditangkap di lubang gravitasi konsentrasi materi gelap. Oleh karena itu, meskipun partikel materi gelap tidak berinteraksi dengan cahaya, cahaya dipancarkan dari tempat materi gelap berada. Properti ketidakstabilan gravitasi yang luar biasa ini memungkinkan untuk mempelajari jumlah, status, dan distribusi materi gelap dari data observasi dari jangkauan radio hingga sinar-X.
Video promosi:
Diterbitkan pada tahun 2012, sebuah studi tentang gerakan lebih dari 400 bintang yang terletak pada jarak hingga 13.000 tahun cahaya dari Matahari tidak menemukan bukti keberadaan materi gelap di sejumlah besar ruang di sekitar Matahari. Menurut prediksi teori, jumlah rata-rata materi gelap di sekitar Matahari seharusnya sekitar 0,5 kg dalam volume Bumi. Namun, pengukuran memberikan nilai 0,00 ± 0,06 kg materi gelap dalam volume ini. Ini berarti bahwa upaya untuk mendaftarkan materi gelap di Bumi, misalnya, dengan interaksi langka partikel materi gelap dengan materi "biasa", hampir tidak berhasil.
Menurut pengamatan Planck Space Observatory yang diterbitkan pada Maret 2013, ditafsirkan dengan mempertimbangkan model standar kosmologis Lambda-CDM, total massa-energi alam semesta yang diamati terdiri dari 4,9% materi biasa (baryonic), 26,8% materi gelap. materi dan 68,3% dari energi gelap. Jadi, 95,1% alam semesta terdiri dari materi gelap dan energi gelap.
Bukti keberadaan materi gelap adalah beratnya - gaya gravitasi, yang seperti lem, menjaga keutuhan alam semesta. Semua bagian alam semesta saling tertarik satu sama lain. Berkat ini, para ilmuwan dapat menghitung massa total Alam Semesta yang terlihat, serta indikator gaya gravitasi. Dalam proses kalkulasi, ditemukan ketidakseimbangan yang signifikan dalam parameter ini, yang memberikan alasan untuk percaya bahwa ada beberapa materi tak terlihat yang memiliki massa tertentu dan juga tunduk pada gravitasi.
Studi tentang materi gelap Selain itu, bukti keberadaan materi gelap adalah pengaruh gravitasinya pada objek lain, termasuk lintasan gerak bintang dan galaksi. Banyak galaksi ditemukan berputar lebih cepat dari yang diperkirakan. Menurut teori gravitasi A. Einstein, mereka harus terbang ke arah yang berbeda. Namun, sesuatu yang tidak terlihat tampaknya menahan mereka bersama.
Selain itu, materi gelap dapat memengaruhi jalur perambatan cahaya. Fenomena pelensaan gravitasi diselidiki, yang terdiri dari fakta bahwa benda padat mampu memantulkan cahaya benda jauh, mengubah lintasan fluks cahaya. Hal ini menyebabkan distorsi gambar dan munculnya fatamorgana bintang dan galaksi. Para ilmuwan mencatat lengkungan cahaya ini, tetapi tidak dapat menyebutkan sifat fenomena ini.
Materi gelap di alam semesta kita bisa ada dalam bentuk objek halo astronomi (MAGO) masif. Ini termasuk planet, bulan, katai coklat dan putih, awan debu, bintang neutron, dan lubang hitam. Biasanya, mereka terlalu kecil untuk cahayanya untuk dideteksi oleh manusia, namun keberadaan mereka dapat dihitung melalui efek gravitasi pada fluks cahaya. Dalam beberapa tahun terakhir, para astronom telah menemukan beberapa jenis objek MAGO. Mereka dapat terdiri dari partikel dan akson baryonic biasa, neutrins, wimpils dan materi gelap supersimetris.
Penelitian tentang materi gelap dan energi gelap
Saat minat pada materi gelap terus tumbuh, alat baru bermunculan untuk membantu mendapatkan wawasan yang lebih luas tentang fenomena misterius ini. Misalnya, Teleskop Luar Angkasa Hubble telah memberikan informasi yang sangat berharga tentang ukuran dan massa alam semesta yang terlihat. Data ini adalah langkah pertama dan sangat penting untuk mempelajari jumlah sebenarnya dari materi gelap di alam semesta.
Penting untuk dipahami bahwa struktur Semesta tidaklah acak, dan dengan bantuan Hubble, Anda dapat merepresentasikan strukturnya secara mendetail. Diketahui dengan pasti bahwa galaksi berada dalam cluster, dan cluster ini berada dalam cluster super. Kelompok super dari benda-benda kosmik terletak dalam struktur bunga karang dengan ruang hampa yang luas. Jelas, pembentukan struktur seperti itu disebabkan oleh alasan yang sangat spesifik. Teleskop sinar-X di Observatorium Chandra membantu mempelajari awan besar gas panas di cluster ini. Para ilmuwan telah menemukan bahwa materi gelap juga harus ada di area ini, jika tidak, gas akan keluar dari cluster. Selain itu, alat-alat baru sedang dikembangkan yang, pada akhirnya, akan membantu untuk melihat sisi gelap alam semesta ini.
Pendekatan dan metode untuk mempelajari partikel materi gelap
Saat ini, para ilmuwan di seluruh dunia mencoba dengan segala cara yang mungkin untuk menemukan atau memperoleh partikel materi gelap secara artifisial dalam kondisi terestrial, menggunakan peralatan teknologi super yang dirancang khusus dan banyak metode penelitian ilmiah yang berbeda, tetapi sejauh ini semua karya belum dimahkotai dengan kesuksesan.
Terbuat dari apakah alam semesta
Salah satu caranya adalah dengan melakukan eksperimen pada akselerator berenergi tinggi, yang biasa disebut colliders. Para ilmuwan, percaya bahwa partikel materi gelap 100-1000 kali lebih berat daripada proton, berasumsi bahwa mereka harus dihasilkan ketika partikel biasa bertabrakan, yang dipercepat menjadi energi tinggi oleh penumbuk. Inti dari metode lain adalah mendaftarkan partikel materi gelap yang ada di sekitar kita. Kesulitan utama dalam mendaftarkan partikel-partikel ini adalah bahwa mereka menunjukkan interaksi yang sangat lemah dengan partikel-partikel biasa, yang secara inheren transparan bagi mereka. Namun, partikel materi gelap sangat jarang, tetapi bertabrakan dengan inti atom, dan ada harapan tertentu, cepat atau lambat, untuk mencatat fenomena ini.
Ada pendekatan dan metode lain untuk mempelajari partikel materi gelap, dan mana yang akan membawa kesuksesan pertama, hanya waktu yang akan menjawabnya, tetapi bagaimanapun juga, penemuan partikel baru ini akan menjadi pencapaian ilmiah yang besar.
Zat anti gravitasi
Energi gelap adalah zat yang bahkan lebih tidak biasa daripada materi gelap yang sama. Ia tidak memiliki kemampuan untuk berkumpul menjadi gumpalan, akibatnya ia didistribusikan secara merata ke seluruh Alam Semesta. Tetapi sifatnya yang paling tidak biasa saat ini adalah anti-gravitasi.
Berkat metode astronomi modern, laju perluasan alam semesta saat ini dapat ditentukan dan proses perubahannya lebih dini dapat dilakukan. Hasilnya, diperoleh informasi bahwa saat ini, dan juga di masa lalu, alam semesta kita mengembang, sementara laju proses ini terus meningkat. Itulah mengapa hipotesis tentang antigravitasi energi gelap muncul, karena tarikan gravitasi yang biasa akan berdampak melambat pada proses "resesi galaksi", menahan laju ekspansi alam semesta. Fenomena ini tidak bertentangan dengan teori relativitas umum, tetapi pada saat yang sama, energi gelap pasti memiliki tekanan negatif - sifat yang tidak dimiliki oleh zat yang diketahui saat ini.
Kandidat untuk peran "Dark Energy"
Massa galaksi di gugus Abel 2744 kurang dari 5 persen dari total massanya. Gas ini sangat panas sehingga hanya bersinar dalam rentang sinar-X (merah pada gambar ini). Distribusi materi gelap tak terlihat (membentuk sekitar 75 persen massa kluster ini) berwarna biru.
Salah satu kandidat yang seharusnya untuk peran energi gelap adalah ruang hampa, yang kepadatan energinya tetap tidak berubah selama perluasan alam semesta dan dengan demikian menegaskan tekanan negatif dari ruang hampa. Kandidat lain yang diduga adalah "intisari" - medan superweak yang belum pernah dijelajahi sebelumnya yang diduga melewati seluruh alam semesta. Ada juga kandidat lain yang mungkin, tetapi tidak satu pun dari mereka saat ini yang berkontribusi untuk mendapatkan jawaban yang akurat untuk pertanyaan: apa itu energi gelap? Tetapi sudah jelas bahwa energi gelap adalah sesuatu yang sepenuhnya supernatural, tetap menjadi misteri utama fisika fundamental abad ke-21.
