FENOMENA aneh yang terjadi di pusat Bima Sakti Dapat menjadi bukti kuat keberadaan kandidat baru materi gelap. Apabila teori ini Betul, para ilmuwan mungkin melewatkan Akibat halus materi gelap terhadap kimia kosmik.
Kandidat materi gelap yang baru diusulkan ini Enggak hanya lebih ringan dibandingkan kandidat hipotetis sebelumnya, tetapi juga dapat saling memusnahkan. Artinya, ketika dua partikel materi gelap Bersua, mereka saling menghancurkan dan menghasilkan elektron bermuatan negatif serta Kekasih positifnya, Adalah positron.
Proses ini, serta banjir elektron dan positron yang dihasilkannya, dapat memberikan Daya yang diperlukan Demi mengionisasi atom-atom Independen—proses yang disebut ionisasi—di gas padat di pusat Bima Sakti. Hal ini Dapat menjelaskan mengapa terdapat begitu banyak gas terionisasi di Area pusat yang disebut Area Molekuler Pusat (Central Molecular Zone/CMZ).
Meskipun peristiwa pemusnahan materi gelap jarang terjadi, secara logis fenomena ini akan lebih sering terjadi di pusat galaksi, tempat materi gelap diperkirakan berkumpul.
“Kami mengusulkan bahwa materi gelap yang massanya lebih ringan daripada proton (partikel yang terdapat di inti atom) Dapat menjadi penyebab Dampak tak Normal yang terlihat di pusat Bima Sakti,” kata Dr. Shyam Balaji, peneliti dari King’s College London, kepada Space.com. “Enggak seperti sebagian besar kandidat materi gelap yang sering dipelajari melalui Dampak gravitasinya, bentuk materi gelap ini mungkin mengungkap keberadaannya dengan mengionisasi gas di CMZ.”
Akibat Materi Gelap terhadap Kimia Kosmik
Materi gelap diyakini menyusun Sekeliling 85% dari total materi di alam semesta. Tetapi, meskipun jumlahnya melimpah, para ilmuwan belum Dapat “Menonton” materi gelap seperti halnya materi Normal. Ini karena materi gelap Enggak berinteraksi dengan Terang—atau Apabila berinteraksi, interaksinya sangat lemah dan jarang terjadi.
Satu-satunya Argumen ilmuwan Tentu materi gelap Terdapat adalah karena pengaruh gravitasinya yang dapat memengaruhi Terang dan materi Normal. Hal ini mendorong para peneliti Demi mencari partikel di luar Model Standar Fisika Partikel yang dapat menjelaskan materi gelap.
Berbagai kandidat materi gelap telah diusulkan dengan Tanda khas dan massa yang berbeda. Beberapa, seperti kandidat baru ini, diperkirakan dapat saling memusnahkan.
Ketika ini, kandidat Esensial materi gelap adalah axion dan partikel mirip axion, yang Mempunyai berbagai rentang massa. Tetapi, Balaji dan timnya telah menyingkirkan axion sebagai penyebab ionisasi gas di CMZ.
“Sebagian besar model axion Enggak memprediksi pemusnahan yang menghasilkan Kekasih elektron-positron seperti yang dilakukan kandidat materi gelap yang kami usulkan,” Terang Balaji. “Materi gelap yang kami usulkan Mempunyai massa di Rendah 1 GeV (1 miliar eV) dan saling memusnahkan Demi menghasilkan elektron dan positron.”
“Hal ini membuatnya Spesial karena dapat memengaruhi medium antarbintang secara langsung, menciptakan tanda ionisasi tambahan, yang biasanya Enggak terjadi pada axion.”
Materi Gelap: Musuh bagi Dirinya Sendiri?
Di CMZ yang sangat padat, positron yang dihasilkan Enggak Dapat bergerak jauh atau melarikan diri sebelum berinteraksi dengan molekul hidrogen di sekitarnya, melepaskan elektron mereka. Ini Membangun proses ionisasi di Area pusat galaksi menjadi lebih efisien.
“Masalah terbesar yang coba dijelaskan oleh model ini adalah kelebihan ionisasi di CMZ,” kata Balaji. “Biasanya, gas diionisasi oleh sinar kosmik, tetapi dalam kasus ini, sinar kosmik Enggak cukup kuat Demi menjelaskan tingginya tingkat ionisasi yang kita amati.”
Sinar kosmik adalah partikel bermuatan yang bergerak mendekati kecepatan Terang. Tetapi, menurut tim Balaji, sinyal ionisasi dari CMZ tampaknya berasal dari sumber yang bergerak lebih lelet dan lebih ringan dibandingkan kandidat materi gelap lainnya.
Apabila sinar kosmik yang bertanggung jawab atas ionisasi di CMZ, Semestinya Terdapat emisi sinar gamma yang menyertainya. Tetapi, pengamatan terhadap CMZ Enggak menemukan emisi sinar gamma tersebut.
“Apabila materi gelap bertanggung jawab atas ionisasi di CMZ, itu berarti kita mendeteksi materi gelap bukan dengan melihatnya, tetapi dengan mengamati dampaknya terhadap kimia gas di galaksi kita,” Terang Balaji.
Terdapat juga Terang gamma samar dari Pusat Galaksi yang belum terjelaskan. Terang ini mungkin terkait dengan keberadaan positron dan proses ionisasi.
“Apabila kita menemukan Interaksi langsung antara ionisasi dan emisi sinar gamma ini, itu Dapat memperkuat bukti materi gelap,” kata Balaji. “Ketika ini, Terdapat beberapa Hubungan antara kedua sinyal ini, tetapi kami Tetap membutuhkan lebih banyak data sebelum Dapat Membangun Konklusi yang lebih kuat.”
Selain itu, model pemusnahan materi gelap ini juga dapat menjelaskan emisi Terang khas dari CMZ yang berasal dari kombinasi positron dan elektron menjadi positronium, yang kemudian dengan Segera terurai menjadi sinar-X.
“Bilangan-angkanya cocok jauh lebih Berkualitas dari yang kami duga. Biasanya, teori materi gelap sering menghadapi masalah karena memprediksi sinyal yang Semestinya sudah terdeteksi oleh teleskop,” kata Balaji. “Tetapi dalam kasus ini, tingkat ionisasi yang dihasilkan oleh materi gelap di Rendah 1 GeV cocok secara sempurna dengan batasan yang telah diketahui, tanpa bertentangan dengan pengamatan sinar gamma dan radiasi latar gelombang mikro kosmik (CMB).”
Balaji juga menambahkan adanya Interaksi dengan emisi sinar-X sangat menarik. “Ini adalah situasi yang langka dan menggembirakan dalam penelitian materi gelap,” tambahnya.
Kandidat Materi Gelap Baru: Awal dari Perjalanan Panjang
Kandidat materi gelap yang baru diusulkan ini Tetap berada di tahap awal pengembangan teoritis—bahkan belum Mempunyai nama keren seperti WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) atau MACHO (Massive Compact Halo Object).
Sebagai Komparasi, axion pertama kali diusulkan oleh fisikawan Frank Wilczek dan Steven Weinberg pada tahun 1978. Ini berarti Tetap banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum kandidat baru ini Dapat masuk ke daftar Esensial kandidat materi gelap.
“Kami memerlukan pengukuran ionisasi di CMZ yang lebih Presisi. Apabila kita Dapat memetakan ionisasi dengan lebih Cocok, kita Dapat Menonton apakah distribusinya sesuai dengan yang diprediksi oleh model materi gelap,” kata Balaji.
Bukti lebih lanjut tentang Interaksi antara materi gelap yang saling memusnahkan dan emisi aneh dari CMZ mungkin Dapat ditemukan oleh teleskop luar angkasa COSI (Compton Spectrometer and Imager) Punya NASA, yang dijadwalkan diluncurkan pada 2027.
COSI akan memberikan data yang lebih Berkualitas tentang proses astrofisika pada skala MeV (1 juta eV), yang dapat membantu mengonfirmasi atau menolak teori ini.
“Materi gelap tetap menjadi salah satu Rahasia terbesar dalam fisika, dan penelitian ini menunjukkan bahwa kita mungkin telah mengabaikan Akibat kimiawi halusnya terhadap alam semesta,” kata Balaji.
“Apabila teori ini Betul, itu Dapat membuka Metode baru Demi mempelajari materi gelap—bukan hanya melalui gravitasinya, tetapi juga melalui bagaimana ia membentuk struktur galaksi kita.” (Space/Z-2)
