Materi Gelap Misterius Hilang di Galaksi Kuno

Alam Semesta menjaga rahasianya dengan baik. Jauh sebelum ada apa pun di sekitar mata untuk dilihat, galaksi terbentuk, dan segudang bintang-bintang cemerlang dan gemerlap dilahirkan – menerangi apa yang sebelumnya merupakan hamparan kegelapan tanpa daya. Teori yang paling banyak diterima tentang bagaimana galaksi dilahirkan menyatakan bahwa, di alam semesta primordial, awan buram gas murni yang terkumpul di sepanjang filamen besar yang terdiri dari transparan, misterius, dan berhantu. materi gelap–yang merupakan bahan tak dikenal yang tidak terlihat karena tidak berinteraksi dengan cahaya atau bentuk radiasi elektromagnetik lainnya. Diperkirakan bahwa materi gelap– bentuk materi yang paling melimpah di Cosmos – membentuk buaian aneh dari galaksi yang baru lahir. Namun, pada Maret 2017, para astronom mengumumkan bahwa pengamatan baru mereka terhadap galaksi berputar pada era puncak kelahiran galaksi, 10 miliar tahun yang lalu, secara mengejutkan mengungkapkan bahwa galaksi-galaksi kuno besar-bintang-melahirkan ini benar-benar didominasi oleh atom "biasa" (baryonik) hal yang membangun dunia kita yang akrab – dengan materi gelap memainkan peran yang jauh kurang penting, di daerah yang sebanding dengan cakram luarnya, daripada di galaksi modern yang menghuni alam semesta lokal.

Tim astronom internasional, dipimpin oleh Institut Max Planck untuk Fisika Ekstraterestrial di Jerman, memetakan kurva rotasi enam galaksi di alam semesta kuno ke jarak sekitar 65.000 tahun cahaya dari hati rahasia mereka dan menemukan bahwa kecepatan rotasi mereka tidak konstan tetapi turun dengan radius. Temuan-temuan baru ini telah didukung oleh pengamatan lebih dari 200 galaksi, di mana berbagai perkiraan kondisi dinamiknya juga menunjukkan tingginya baryonik fraksi massa. Lebih jauh lagi, perhitungan baru menunjukkan bahwa galaksi-galaksi yang sangat awal ini memiliki piringan yang lebih tebal, dengan akuntansi gerak bergolak untuk persentase dari dukungan dinamik.

Selama beberapa dekade, berbagai studi galaksi yang mendiami alam semesta lokal telah mengungkap keberadaan, serta pentingnya, dari materi gelap. Sementara "biasa", atau baryonik materi, dapat diamati sebagai bintang yang menyilaukan atau awan gas dan debu yang berkilauan, materi gelap secara eksklusif menari dengan materi "biasa" melalui kekuatan gravitasi. Yang paling penting, itu materi gelap umumnya dianggap bertanggung jawab untuk kurva rotasi datar di galaksi spiral – yang mirip dengan Bima Sakti kita sendiri. Ini berarti bahwa kecepatan rotasi galaksi spiral baik konstan atau meningkat dengan radius.

Dalam gelap

Para ilmuwan jauh lebih yakin tentang apa materi gelap aku s tidak dari apa itu aku s. Dengan memasang model teoritis dari komposisi Cosmos ke kumpulan pengamatan kosmologis gabungan, para astronom telah menentukan bahwa komposisi perkiraan dari Cosmos adalah 68% energi gelap, 27% materi gelap, dan hanya 5% baryonik–atau materi atom "biasa". Meskipun materi atom jelas merupakan keruntuhan tiga kosmik Cosmic, itu benar-benar luar biasa karena itu adalah materi yang membawa kehidupan ke alam semesta. Materi atom menjelaskan secara harfiah setiap elemen atom yang terdaftar di familiar Tabel periodik. Kelahiran Big Bang Alam Semesta, hampir 14 miliar tahun yang lalu, hanya memproduksi unsur-unsur atom paling ringan – hidrogen, helium, dan jumlah litium dan berilium yang sedikit. Semua unsur atom yang lebih berat daripada helium diciptakan dalam panas yang membakar peleburan nuklir tungku bintang-bintang, atau dalam ledakan supernova yang menandai kematian bintang paling masif di alam semesta. Unsur atom lebih berat daripada helium disebut logam oleh para astronom – dan, oleh karena itu, istilah tersebut logam membawa arti yang berbeda bagi para astronom daripada bagi para ahli kimia.

Pada awal 1915, fisikawan mulai mencurigai bahwa bentuk materi yang tidak terlihat – yang berarti materi yang tidak terdeteksi menggunakan radiasi elektromagnetik – mungkin mengintai di alam semesta secara diam-diam. Syarat materi gelap diciptakan oleh astronom Belanda Jacobus Kapteyn (1851-1922) yang, pada awal abad ke-20, mengamati pergerakan bintang-bintang dalam Galaksi Bima Sakti kita. Namun, Kapteyn sampai pada kesimpulan bahwa tidak ada hal seperti itu yang benar-benar ada di alam semesta.

Pada tahun 1932, astronom Belanda Jan Oort (1900-1992), dalam upaya untuk menjelaskan kecepatan orbit bintang di Galaksi kita, adalah yang pertama untuk benar-benar mengusulkan materi gelap eksistensi sejati di alam. Pada tahun 1933, Fritz Zwicky (1898-1974), seorang astrofisikawan Swiss-Amerika di California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena, California, juga mengusulkan keberadaan nyata dari bentuk materi transparan yang melimpah. Zwicky melakukan ini dalam upaya untuk menjelaskan bukti "kehilangan massa" yang bersembunyi seperti hantu di Cosmos, mengungkapkan kehadirannya hanya dengan cara itu mempengaruhi kecepatan orbital galaksi dalam kelompok galaksi jauh. Bukti kuat yang berasal dari kurva rotasi galaksi diperoleh oleh astrofisikawan Caltech Horace W. Babcock (1912-2003) pada tahun 1939, tetapi ia tidak menghubungkan pengamatannya yang sangat sugestif dengan keberadaan materi gelap.

Astronom Amerika, Vera Rubin (1928-2016), melakukan pekerjaan perintis pada tingkat rotasi galaksi. Dia bertanggung jawab untuk mengungkap ketidaksesuaian antara perkiraan gerakan sudut galaksi dan gerak yang diamati. Perbedaan ini mengganggu dikenal sebagai masalah rotasi galaksi, dan awalnya bertemu dengan skeptisisme yang cukup besar. Namun, hasil Rubin akhirnya dikonfirmasi selama beberapa dekade berikutnya.

Rubin, yang berasal dari Departemen Carnegie Institute dari Magnetisme Terestrial di Washington D.C., mulai bekerja yang terkait dengan tesis kontroversialnya mengenai gugus galaksi dengan rekannya, pembuat instrumen, Kent Ford (lahir 1931). Bersama Rubin dan Ford membuat ratusan pengamatan, menghasilkan apa yang dikenal sebagai Efek Rubin-Ford. Karya Rubin dengan kuat menunjukkan keberadaan nyata dari bentuk aneh materi tak kasat mata ini – the materi gelap.

Menyusul dengan seksama temuan Rubin, sejumlah pengamatan penting dilakukan oleh para ilmuwan lain yang menunjukkan bahwa hantu materi gelap bersembunyi diam-diam di Cosmos. Penemuan ini kemudian didasarkan pada pengamatan yang termasuk lensa gravitasi objek latar belakang oleh cluster galaksi foreground seperti Cluster Bullet; suhu dan distribusi gas yang membakar panas dalam gugusan galaksi dan galaksi dan – baru-baru ini – pola anisotropi yang diamati dalam Radiasi Gelombang Mikro Kosmik (CMB). Itu CMB radiasi adalah radiasi peninggalan dari kelahiran Big Bang of the Universe sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu. Anisotropi yang diamati dalam CMB berasal dari variasi suhu di Cosmos yang baru lahir. Pelensaan gravitasi adalah fenomena yang diusulkan oleh Albert Einstein dalam bukunya Teori Relativitas Umum (1915), ketika dia menyarankan bahwa gravitasi dapat melengkung, membengkokkan, dan memperbesar ruangwaktu, dan sebagai hasilnya, mengubah jalan yang dibawa oleh cahaya perjalanan ke alam semesta – sehingga memiliki efek seperti lensa.

Itu materi gelap hipotesis memainkan peran penting dalam pemodelan pembentukan struktur kosmik saat ini, serta kelahiran dan evolusi galaksi. Kehadiran dari materi gelap juga telah digunakan oleh para ilmuwan untuk menjelaskan anisotropi yang diamati dalam CMB radiasi. Semua garis bukti, yang dikumpulkan oleh para ilmuwan sejauh ini, menunjukkan bahwa galaksi, kelompok galaksi, dan alam semesta secara keseluruhan mengandung lebih banyak materi daripada apa yang dapat diamati dengan menggunakan sinyal elektromagnetik.

Saat ini, teori yang disukai mengusulkan identitas materi gelap menunjukkan bahwa itu terdiri dari partikel masif berinteraksi lemah (WIMPS) yang hanya berinteraksi melalui gaya gravitasi dan (ke tingkat yang lebih kecil) gaya nuklir lemah yang menyumbang beberapa bentuk peluruhan radioaktif (peluruhan beta).

Teori yang paling banyak diterima mengusulkan bahwa galaksi bintang dari Semesta melacak struktur web-seperti besar, berat, besar yang terdiri dari materi gelap. Galaksi-galaksi bercahaya bintang bercahaya yang menari bersama dalam kelompok dan gugus menyala dan menelusuri hal yang tidak terlihat ini Web Cosmic–lingkaran dengan cahaya dongeng mereka yang jika tidak bisa dilihat.

Galaksi dilahirkan kurang dari satu miliar tahun setelah Big Bang. Teori yang disukai, disebut "bottom-up" teori, mengusulkan bahwa galaksi besar adalah penghuni langka dari alam semesta awal, dan bahwa galaksi besar hanya akhirnya mencapai ukuran dewasa mereka yang megah ketika lebih kecil protogalactic gumpalan bergabung bersama untuk menciptakan hal-hal yang lebih besar. Galaksi paling awal mungkin hanya sekitar sepersepuluh ukuran Galaksi Bima Sakti kita yang besar – tetapi mereka sama cemerlangnya karena mereka menghasilkan banyak bintang bayi yang baru lahir. Diperkirakan bahwa struktur galaksi kuno yang sangat terang dan relatif kecil ini berfungsi sebagai "benih" dari mana galaksi-galaksi modern tumbuh.

Di alam semesta bayi, awan gas buram dikumpulkan bersama di sepanjang filamen besar-besaran yang besar Web Cosmic. Selama masa yang sangat awal, suram, jauh sebelum bintang-bintang pertama terbakar, awan buram ini sebagian besar gas hidrogen menabrak satu sama lain sepanjang materi gelap filamen. Itu materi gelap secara gravitasi merenggut awan gas murni primordial ini, yang kemudian berevolusi menjadi pembibitan generasi pertama bintang untuk menerangi Cosmos.

Hal ini umumnya berpikir bahwa galaksi pertama adalah gumpalan gas, menyatu di hati misterius lingkaran cahaya yang terdiri dari yang tak terlihat, hantu materi gelap–dan bahwa lingkaran cahaya ini dikibarkan di kumpulan pertama bintang bayi yang baru lahir. Bintang-bintang bayi yang berkilauan dan berkilauan serta awan gas yang panas membara menerangi apa yang sebelumnya merupakan kegelapan, hamparan yang suram.

Namun, pada titik ini, masih ada beberapa kemungkinan alternatif. Misalnya, "biasa" baryonik materi masih bisa menjelaskan apa yang kita sebut materi gelap jika terkandung dalam katai coklat. Katai coklat adalah "bintang gagal" yang mungkin dilahirkan dengan cara yang sama dengan bintang bintang mereka yang sukses – dari runtuhnya daerah padat yang tertanam di dalam raksasa, dingin, gelap awan molekuler. Sial, sedikit katai coklat tidak pernah berhasil mengakrabkan massa yang diperlukan untuk memicu fusi nuklir reaksi yang bisa menyalakan api bintang mereka – dan, oleh karena itu, mereka tidak pernah mengirimkan cahaya cemerlang mereka bersinar di seluruh Alam Semesta

Gaib Dark Matter Hilang di Galaksi Kuno

Tim astronom internasional, yang dipimpin oleh Dr. Reinhard Genzel dari Institut Max Planck untuk Fisika Ekstraterestrial di Jerman, mengumpulkan spektroskopi pencitraan dalam beberapa ratus galaksi bintang-melahirkan besar-besaran di alam semesta yang jauh. Informasi yang baru diperoleh ini memungkinkan para astronom untuk menentukan kurva rotasi, yang memberikan batasan-batasan penting pada distribusi massa ke tepi paling terlihat galaksi disk untuk berdua materi gelap dan materi atom "biasa" pada periode puncak pembentukan galaksi. Untuk enam galaksi dengan kualitas tertinggi data yang diperoleh, para astronom mampu menghitung individu kurva rotasi, sementara mereka menggunakan pendekatan penumpukan pintar untuk sekitar 100 galaksi untuk membatasi, rata-rata, perwakilan kurva rotasi.

"Secara mengejutkan, kecepatan rotasi tidak konstan, tetapi turun dengan radius. Alasan untuk ini ada dua: Pertama, sebagian besar galaksi masif awal ini sangat didominasi oleh materi normal dengan materi gelap memainkan peran yang jauh lebih kecil daripada di alam semesta lokal. Kedua, disk awal ini jauh lebih bergejolak daripada galaksi spiral yang kita lihat di lingkungan kosmik kita, jadi mereka tidak membutuhkan banyak gerakan melingkar untuk didukung secara dinamis, "Dr. Genzel menjelaskan dalam 16 Maret 2017 Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Mpe.Mpg) Press Release. Dr. Genzel adalah penulis pertama dari makalah tentang temuan baru dari penelitian ini yang muncul dalam edisi 16 Maret 2017 jurnal Alam.

Kedua efek tampaknya meningkat dengan jarak – ini berarti bahwa mereka memainkan peran yang lebih besar pada zaman kosmik sebelumnya. Dalam astronomi, objek yang lebih jauh berada di Ruang angkasa, yang lebih tua itu dalam Waktu, sebagai akibat dari perluasan Alam Semesta. Ini menunjukkan bahwa di alam semesta muda, sekitar 3 hingga 4 miliar tahun setelah Big Bang, gas yang terkandung dalam galaksi sudah sangat efisien terkondensasi di pusat lingkaran cahaya besar. materi gelap. Butuh miliaran tahun untuk materi gelap dalam halo mengembun juga, dan tidak sampai di kemudian hari bahwa itu memberikan efek dominan pada kecepatan rotasi galaksi cakram modern. Penjelasan ini juga cocok dengan fakta bahwa galaksi yang paling jauh – dan paling kuno – lebih kaya dengan gas, dan juga lebih kompak, daripada galaksi cakram modern yang relatif dekat. Jumlah gas yang banyak membantu untuk menghilangkan momentum sudut dan memaksa gas untuk melakukan perjalanan ke dalam.

"Kita harus sangat berhati-hati ketika membandingkan galaksi-galaksi masif dan kaya-gas awal ini dengan yang ada di alam semesta lokal kita. Spiral masa kini, seperti Bima Sakti kita, membutuhkan tambahan materi gelap dalam berbagai jumlah. Di sisi lain, galaksi pasif lokal – yang didominasi oleh komponen sferoid dan kemungkinan keturunan galaksi dalam penelitian kami – menunjukkan sama rendahnya materi gelap fraksi pada skala galaksi, "jelas Dr Natascha Forster Schreiber pada 16 Maret 2017 Siaran Pers Mpe.Mpg. Dr Schreiber, seorang rekan penulis penelitian, adalah dari Mpe.Mpg.

Selain itu, dua studi dari 240 disk bintang-kelahiran mendukung temuan ini. Pemodelan dinamis terperinci mengungkapkan bahwa, sementara materi atom "biasa" menyumbang sekitar 56% dari seluruh fraksi massa semua galaksi, ia benar-benar mendominasi distribusi materi dalam untuk galaksi pada jarak terbesar di alam semesta awal.

Dr Stijn Wuyts dari University of Bath di Inggris, dan rekan penulis pada keempat makalah, dicatat pada 16 Maret 2017 Siaran Pers Mpe.Mpg bahwa "Anda dapat melakukan aritmatika, dinamikanya mengungkapkan total massa hadir. Kurangi dari apa yang kita lihat dalam bentuk bintang dan gas, dan benar-benar tidak banyak ruang tersisa untuk materi gelap dalam galaksi disk awal ini. Menjatuhkan kurva rotasi tidak hanya sejalan dengan hasil ini, mereka memberikan indikasi yang lebih langsung baryon alam yang didominasi, terutama bagi para peneliti yang memiliki skeptisisme yang sehat tentang keakuratan dengan mana seseorang dapat mengukur jumlah bintang dan gas dalam benda-benda jauh ini. "

Galaksi Hantu Memiliki Rahasia Kegelapan

Dulu, segera setelah alam semesta lahir, ada era kuno sebelum bintang generasi pertama terbakar. Dalam petak hitam dari ruang tanpa sifat ini, itu adalah alam semesta primordial, awan buram dari sebagian besar gas hidrogen yang dikumpulkan di sepanjang filamen besar, berat, dan tak terlihat yang tersusun dari zat non-atom misterius yang disebut para astronom. materi gelap. Secara umum diyakini bahwa galaksi pertama adalah awan gelap, gas amorf yang berkumpul di hati halos hal gelap, dan tarikan gravitasi tak henti-henti dari substansi tak terlihat ini berfungsi sebagai "benih" dari mana miliaran pada miliaran galaksi lahir di kosmos primordial. Pada Maret 2018, sebuah tim astronom mengumumkan penemuan baru mereka tentang galaksi unik yang aneh – yang pertama dari jenisnya – yang tampaknya tidak mengandung materi gelap sama sekali. Binatang misterius dan luar biasa yang menghuni kebun binatang galaksi ini unik karena galaksi umumnya dianggap mengandung lebih tidak terlihat materi gelap dari apa yang disebut benda atom "biasa" yang membentuk bintang galaksi, gas, dan debu.

Galaksi pertama lahir dari konsentrasi yang tak terlihat materi gelap, dan bahan eksotis ini secara gravitasi dijerat "biasa" (baryonik) masalah. Awan yang sebagian besar terdiri dari gas hidrogen pada akhirnya melayang ke dalam, rahasia hantu gelap tak terlihat substansi gelap misterius.

Di alam semesta modern, ada beberapa galaksi yang menjaga diri mereka tersembunyi dengan baik dari mata para astronom penasaran. Mereka besar – seperti Milky Way– Milky Way–tapi, tidak seperti roda pinus kami yang mempesona di ruang angkasa, mereka menaungi begitu sedikit bintang karena ukurannya yang redup dan buram. Memang, mereka begitu menyebar sehingga beberapa ilmuwan membandingkannya dengan "bola kapas raksasa".

Namun, observasi baru berasal dari NASA Teleskop Luar Angkasa Hubble (HST) dari galaksi aneh yang materi gelap tampaknya telah hilang, telah mengungkapkan keanehan ini yang membedakannya dari galaksi lain yang dikenal di alam semesta – bahkan "bola kapas raksasa" yang menyebar. Bentuk tak terlihat dari materi non-atom ini berfungsi sebagai scaffolding yang mendasari dari mana galaxi terbentuk – dan galaksi ini tampaknya tidak memiliki apapun. Materi gelap menyusun sebagian besar isi materi Universe, dan itu adalah lem tak terlihat yang mengikat materi yang terlihat, "biasa" bersama. Materi gelap berinteraksi dengan materi atom hanya melalui gaya gravitasi, dan efek gravitasinya pada benda-benda yang dapat dilihat mengungkapkan keberadaannya sebagai hantu.

Dijuluki NGC 1052-DF2, galaksi seperti hantu ini mengandung paling banyak 1/400 jumlah materi gelap yang para astronom harapkan untuk dilihat. Bagaimana itu terbentuk, oleh karena itu, sebuah misteri yang lengkap. Galaksi yang tidak konformis ini tampaknya bergerak mengikuti irama drum yang berbeda dari yang lain. NGC 1052-DF2 tidak berarti kecil – itu sebesar Bima Sakti kita. Namun, galaksi ini telah berhasil menghindari penemuan karena ia hanya menghuni 1/200 jumlah konstituen bintang sebagai Galaksi kita.

Berdasarkan warna petugasnya gugus bola, NGC 1052-DF2 berusia sekitar 10 miliar tahun. Itu terletak sekitar 65 juta tahun cahaya dari Bumi. SEBUAH gugus globular adalah kelompok bulat kompak yang terutama terdiri dari bintang-bintang tua. Globulars terletak di wilayah terluar galaksi.

"Kami berpikir bahwa setiap galaksi memiliki materi gelap dan itu materi gelap adalah bagaimana galaksi dimulai. Substansi misterius yang tidak terlihat ini adalah aspek paling dominan dari galaksi manapun. Jadi menemukan galaksi tanpa itu tidak terduga. Ini menantang gagasan standar tentang bagaimana kita berpikir galaksi bekerja, dan itu menunjukkan itu materi gelap adalah nyata: ia memiliki eksistensi terpisahnya sendiri terpisah dari komponen galaksi lain. Hasil ini juga menunjukkan bahwa mungkin ada lebih dari satu cara untuk membentuk galaksi, "jelas Dr. Pieter van Dokkum pada 28 Maret 2018. Siaran pers Hubblesite. Dr. van Dokkum adalah dari Universitas Yale di New Haven, Connecticut, dan ketua peneliti dari HST observasi.

Diberikan NGC 1052-DF2 ukuran besar dan penampilan samar, astronom mengklasifikasikannya sebagai galaksi ultra-difus. Survei 2015 tentang Coma galaxy cluster mengungkapkan bahwa galaksi-galaksi yang redup dan besar ini sangat melimpah. Namun demikian, tidak ada yang lain galaksi ultra-difus dikenal telah ditemukan sebagai habis materi gelap sebagai NGC 1052-DF2.

Misteri Gelap Dan Kuno

Materi gelap dianggap sebagai bentuk materi eksotis yang tidak dapat menari dengan cahaya atau bentuk radiasi elektromagnetik lainnya dan, dengan demikian, tidak terlihat – atau transparan. Menurut Model Standar Kosmologi, Alam Semesta terdiri dari sekitar 4,9% atom "biasa" (baryonik) masalah, 26,8% materi gelap, dan 68,3% energi gelap. Itu energi gelap, yang menyumbang sebagian besar Alam Semesta, bahkan lebih merupakan teka – teki daripada materi gelap. Teori yang paling diterima secara luas menjelaskan energi gelap adalah bahwa itu adalah milik ruang itu sendiri, dan itu menyebabkan Semesta mempercepat dalam ekspansi ke arah kehancurannya sendiri. Ketika Semesta mempercepat ekspansi, pertumbuhannya semakin besar; lebih dingin dan lebih dingin – ditakdirkan untuk menjadi bentangan yang sangat besar dan dingin, karena api keluar seperti cahaya lilin, meninggalkan segala sesuatu dalam mimpi buruk kekosongan.

Materi atom "biasa" yang sangat keliru disebut luar biasa. Kerumunan ini dari sampah kosmik dari tiga akun secara harfiah semua dari unsur-unsur yang tercantum di familiar Tabel periodik, dan unsur-unsur atom ini menciptakan dunia yang kita kenal yang bisa kita alami dengan indra kita. Persentase atom yang relatif kecil inilah yang menciptakan kehidupan di Cosmos. Kalsium dalam tulang Anda, oksigen yang Anda hirup, zat besi dalam darah Anda, air yang Anda minum, pasir yang Anda telusuri adalah semua terdiri dari apa yang disebut materi "biasa". Sebagian besar unsur-unsur atom ini diproduksi di tungku-tungku nuklir yang sangat panas dari bintang-bintang Universe. Kelahiran Big Bang Alam Semesta, yang diperkirakan telah terjadi sekitar 13,8 miliar tahun lalu, hanya menghasilkan unsur atom paling ringan – hidrogen, helium, dan sejumlah kecil lithium. Bintang-bintang memanggang sisanya – sampai besi. Namun, unsur atom terberat dari semua – seperti emas dan uranium – terbentuk ketika sebuah bintang masif binasa dalam kembang api ledakan supernova. Ledakan bintang yang cemerlang ini menerobos ke ruang antar bintang bentukan unsur-unsur atom berat yang mati suri.

Menurut Model Standar dari pembentukan struktur kosmik berskala besar, partikel-partikel yang misterius dan eksotis materi gelap pada awalnya menari bersama secara gravitasi untuk membangun wilayah ruang yang padat – halo gelap. Akhirnya, primordial gelap lingkaran cahaya awan mengambang gravitasi gas hidrogen murni. Hidrogen adalah unsur atom yang paling ringan dan paling melimpah di alam semesta yang terlihat. Sebagai akibatnya, galaksi dan bintang konstituennya muncul dari kegelapan primordial.

Menggelembung, amorf, gelap dan buram, awan murni dari gas kuno berkumpul, dan kemudian jatuh ke dalam hati rahasia aneh halos hal gelap. Seiring berlalunya waktu, generasi pertama bintang bayi lahir, dan nyala api baru mereka yang berkilauan berkilau di dalam galaksi pertama yang berfungsi sebagai induk primordial.

Meskipun materi gelap transparan dan, dengan demikian, tidak terlihat, umumnya diyakini ada karena perbedaan yang sangat penting yang diamati astronom antara massa benda-benda langit yang sangat besar – dihitung dari interaksi gravitasi mereka – dan massa ditentukan dari materi atom yang terlihat yang mereka host – seperti bintang, debu, dan gas.

Keberadaan materi gelap pertama kali dikemukakan oleh astronom Belanda Jan Oort (1900-1932), dalam usahanya untuk memahami kecepatan orbit bintang-bintang yang tinggal di dalam Milky Way kita sendiri. Pada tahun 1933, astronom Swiss-Amerika Fritz Zwicky (1898-1974), juga mengusulkan keberadaan nyata di alam bentuk aneh dari materi yang melimpah dan tak terlihat. Zwicky telah sampai pada kesimpulan bahwa beberapa bentuk "massa hilang" yang tak terlihat melayang seperti hantu di alam semesta – dan bahwa materi tak kasat mata ini mempengaruhi kecepatan orbit galaksi yang menghuni gugusan galaksi yang jauh. Bukti yang meyakinkan untuk keberadaan benda-benda gelap berasal dari kurva rotasi galaksi oleh astrofisikawan Caltech Horace W. Babcock (1912-2003) pada tahun 1939. Babcock, bagaimanapun, tidak menghubungkan pengamatannya yang sangat sugestif kepada materi gelap.

Akhirnya, pada 1960-an, astronom hebat Vera Rubin (1928-2016) menjadi yang pertama yang menawarkan bukti meyakinkan bahwa materi gelap benar-benar ada di alam. Rubin, yang akrab dengan pekerjaan Zwicky, mendasarkan teorinya pada kurva rotasi galaksi. Segera setelah penelitian Rubin dirilis, sejumlah pengamatan penting dilakukan oleh para ilmuwan lain yang menyarankan adanya hal-hal gelap yang tak terlihat dan gelap. Penemuan baru didasarkan pada pengamatan yang memperhitungkan lensa gravitasi objek latar belakang oleh cluster galaksi foreground seperti Cluster Peluru, suhu dan distribusi gas membakar panas yang bersembunyi di dalam galaksi dan gugusan galaksi, dan – baru-baru ini – pola anisotropi yang diamati dalam Latar Belakang Microwave Kosmik (CMB) radiasi yang terbentuk di alam semesta yang baru lahir pada saat Big Bang. Pelensaan gravitasi adalah fenomena yang disarankan oleh Albert Einstein dalam bukunya Teori Relativitas Umum (1915), ketika ia sampai pada kesadaran bahwa gravitasi bisa melengkungkan ruangwaktu – dan, akibatnya, memiliki efek seperti lensa.

Galaksi-galaksi dari Alam Semesta yang tampak diaktifkan kurang dari satu miliar tahun setelah Big Bang. Dalam kosmos primordial, yang tak terlihat dan ganjil materi gelap merenggut awan gas terutama hidrogen, dan mengangkat mereka masuk. Awan gas murni ini ditakdirkan untuk berevolusi menjadi pembibitan kuno generasi pertama bintang yang baru lahir.

Akhirnya, awan-awan gas mengambang, berguling, mengambang, bersama dengan hantu, non-atom materi gelap, menari bersama sepanjang kosmos kuno. Secara bertahap, mereka bergabung untuk menciptakan struktur yang terlihat di alam semesta modern.

Keberadaan teoritis dari hal-hal gelap adalah komponen penting dari model terbaru yang menjelaskan pembentukan struktur kosmik dan kelahiran dan evolusi galaksi – serta menawarkan penjelasan untuk anisotropi yang terlihat pada CMB–radiasi peninggalan yang tersisa dari Big Bang itu sendiri. Semua garis bukti, yang dikumpulkan sejauh ini, menunjukkan bahwa galaksi, gugusan galaksi, dan seluruh alam semesta mengandung lebih banyak materi daripada apa yang dapat diamati dengan radiasi elektromagnetik.

Bola Kapas Raksasa

Dr. van Dokkum dan timnya menemukan NGC 1052-DF2 menggunakan Dragonfly Telephoto Array, yang merupakan teleskop khusus yang terletak di New Mexico, yang dirancang untuk mendeteksi bola kapas raksasa galaksi hantu ini. Mereka kemudian memanfaatkan W.M. Keck Observatory di Hawaii untuk mengukur pergerakan 10 kelompok bintang raksasa yang disebut gugus bola menghuni galaksi. Muntah terungkap kepada mata para astronom bahwa globulars bepergian dengan kecepatan yang relatif lambat – kurang dari 23.000 mil per jam. Bintang dan kelompok yang tinggal di pinggiran galaksi hosting materi gelap perjalanan setidaknya tiga kali lebih cepat. Dari pengukuran tersebut, para astronom mampu menghitung massa galaksi. "Jika ada materi gelap sama sekali, itu sangat sedikit. Bintang-bintang di galaksi dapat menjelaskan semua massa, dan sepertinya tidak ada ruang untuk itu materi gelap, " Dr. van Dokkum menjelaskan pada 28 Maret 2018 Siaran pers Hubblesite.

Para astronom kemudian menggunakan NASA HST dan Observatorium Gemini di Hawaii untuk menemukan rincian baru tentang galaksi satu-of-a-kind yang aneh ini. Gemini mengungkapkan bahwa galaksi tidak menunjukkan tanda-tanda interaksi dengan galaksi lain. HST juga membantu mengidentifikasi lebih lanjut globulars dan mengukur jarak yang tepat ke galaksi.

Selain itu, HST gambar-gambarnya menampilkan penampakan galaksi yang agak tidak biasa. "Saya menghabiskan satu jam hanya menatap Hubble gambar. Sangat langka, khususnya hari-hari ini setelah bertahun-tahun Hubble, bahwa Anda mendapatkan gambaran tentang sesuatu dan Anda berkata, 'Saya belum pernah melihat itu sebelumnya.' Hal ini menakjubkan, gumpalan raksasa yang bisa Anda lihat. Ini sangat jarang sehingga Anda melihat semua galaksi di belakangnya. Ini benar-benar sebuah galaksi tembus pandang, "Dr. van Dokkum terus menjelaskan di Siaran pers Hubblesite. Galaksi bola kapas raksasa yang ekstrim ini tampaknya tidak memiliki wilayah tengah, atau bahkan lengan spiral dan cakram, yang merupakan ciri khas dari galaksi besar, seperti galaksi kita sendiri. Namun, NGC 1052-DF2 tidak terlihat seperti galaksi elips, antara. Bola kapas raksasa itu juga tidak menunjukkan bukti adanya black hole tengah menghantui jantungnya. Sebagian besar – dan mungkin semua – galaksi besar, termasuk Bima Sakti kita, diperkirakan memiliki lubang hitam di tengah. Ini sangat berat lubang hitam supermasif dapat menimbang-nimbang pada jutaan hingga milyaran kali massa matahari. Bahkan memang benar NGC 1052-DF2 gugus bola tidak biasa. Ini karena mereka dua kali lebih besar daripada pengelompokan bintang yang diamati di galaksi lain.

"Ini seperti Anda mengambil galaksi dan Anda hanya memiliki halo bintang dan gugus bola, dan entah bagaimana lupa untuk membuat segala sesuatu yang lain. Tidak ada teori yang meramalkan jenis galaksi ini. Galaksi adalah misteri yang lengkap, karena segala sesuatu tentang itu adalah Aneh. Bagaimana sebenarnya Anda membentuk salah satu hal ini benar-benar tidak diketahui, "Dr. van Dokkum terus menjelaskan pada 28 Maret 2018 Siaran pers Hubblesite.

Namun demikian, para astronom telah datang dengan beberapa penjelasan yang mungkin. NGC 1052-DF2 terletak dalam kelompok galaksi yang didominasi oleh sangat besar berbentuk bulat panjang dijuluki NGC 1052. Pembentukan galaksi adalah peristiwa yang penuh gejolak dan bergejolak. Karena keributan ini, Dr. van Dokkum mengusulkan bahwa pertumbuhan kaum muda NGC 1052 miliaran tahun yang lalu mungkin memainkan peran utama dalam misteri NGC 1052-DF2 hilang materi gelap.

Kemungkinan lain adalah gas yang bergerak menuju raksasa elliptical NGC 1052 mungkin telah hancur berantakan, dan dengan cara ini menciptakan yang aneh NGC 1052-DF2. Formasi dari NGC 1052-DF2 mungkin dibantu oleh angin kencang yang mengalir keluar dari yang muda lubang hitam supermasif bersembunyi di jantung NGC 1052. Skenario yang mungkin ini masih spekulatif, bagaimanapun, dan mereka gagal untuk menjelaskan semua karakteristik dari materi gelap-habis galaksi, para astronom mengatakan kepada pers.

Tim sudah mencari lebih banyak materi gelapgalaksi yang didekati, dan mereka saat ini sedang menganalisa HST gambar 23 galaksi bola kapas lainnya. Trio galaksi yang menyebar ini nampak serupa NGC 1052-DF2.

"Setiap galaksi yang kita ketahui sebelumnya materi gelap, dan mereka semua jatuh dalam kategori akrab seperti galaksi spiral atau elips. Tetapi apa yang akan Anda dapatkan jika tidak ada materi gelap sama sekali? Mungkin inilah yang akan Anda dapatkan, "Dr. van Dokkum berkomentar kepada pers.

Hasil tim muncul dalam edisi 29 Maret 2018 jurnal Alam.