Fikirkanlah segala yang ada di alam semesta. Tungku ruang gergasi seperti Matahari kita. Raksasa gas, di sebelah mana planet kita akan menjadi kerdil. Baris asteroid berlumba melalui tempat kosong. Bintang jauh beribu-ribu tahun cahaya. Semua ini kurang daripada 5% jisim alam semesta. Di mana selebihnya? Ini masih menjadi misteri. Alam semesta raksasa kita dapat terbentuk dengan zarah-zarah zat gelap yang bahkan tidak sempat kita perhatikan. Para saintis berusaha membuktikan keberadaan mereka, dan dengan mereka adanya "bintang gelap".
Terdapat satu elemen yang dapat membentuk sebanyak 25% dari alam semesta. Kita tidak dapat merasakan atau melihatnya. Ia tidak berinteraksi dengan cahaya. Ia bahkan tidak terdiri dari blok bangunan yang biasa kita gunakan - elektron dan proton di dalam atom yang membentuk semua jirim.
Ini adalah "perkara gelap", dan para saintis telah berusaha memahami apa itu selama beberapa dekad. Ahli astrofizik teori Katherine Freese adalah salah satu daripada mereka yang memburu batu-bata kehidupan misteri ini. Tiga puluh tahun yang lalu, teorinya mengenai gam yang tidak dapat dilihat yang membantu membentuk alam semesta menyebabkan pembinaan pemecut zarah bawah tanah di seluruh bumi, seperti mesin di CERN. Apa yang mereka cari? Zarah-zarah ini disebut wimps (WIMP), dan menurut Freese, bintang yang dibuat dari bahan hantu ini dapat membantu kosmos terbentuk berbilion tahun yang lalu.
Wimps (zarah besar yang berinteraksi lemah) adalah zarah besar yang tidak berinteraksi dengan daya elektromagnetik. Ini membuat mereka "gelap" - mereka tidak dapat diamati menggunakan sensor elektromagnetik yang telah digunakan manusia untuk meninjau alam semesta selama seratus tahun yang lalu.
Tetapi terima kasih kepada teori supersimetri - yang menunjukkan bahawa setiap zarah yang diketahui mempunyai setara dengan "antimateri" - terdapat jurang dalam atlas zarah kita sekarang, dan WIMPS dapat mengisi jurang itu dengan sempurna. Mereka berada di mana-mana, tetapi mereka tidak meninggalkan jejak kerana mereka enggan berinteraksi dengan zarah-zarah biasa di sekelilingnya.
"Baiklah, jika kita mengambil semua benda dalam kehidupan kita sehari-hari - badan anda, kerusi tempat duduknya, udara yang dia hirup, dinding di sekeliling kita, tambahkan planet, tambahkan bintang - semua ini terbuat dari atom yang kita fahami, tetapi semua bahan atom ini hanya merangkumi 5% alam semesta kita - lima peratus! Oleh itu, ada 95% lagi yang perlu kita fahami. Dan di sinilah bahan gelap dan tenaga gelap masuk. Apabila mereka melewati anda - berbilion-bilion zarah setiap saat - anda tidak menyedarinya, kerana interaksi yang lemah benar-benar lemah, tidak ada yang berlaku."
Video promosi:
Bagaimana anda dapati apa yang anda tidak dapat lihat?
"Analogi yang baik untuk bahan gelap adalah angin. Kami tidak melihatnya, ia tidak dapat dilihat, namun kami yakin bahawa ia wujud kerana daunnya bergemuruh. Begitu juga dengan perkara gelap. Kami melihat bahawa ia menyatukan sesuatu … itu adalah masalah, yang bermaksud bahawa ia merasakan graviti. Dia berkerumun bersama dan menarik semuanya. Kami tahu bahawa ia wujud atas sebab ini, tetapi kami tidak tahu dari mana ia terdiri."
Sekiranya ada wimps - dan Freese sudah pasti - mereka seharusnya muncul sejurus selepas Big Bang.
Freese meneroka teori ini dengan rakan astrofizik Paolo Gondolo di University of Utah dan Doug Spoliar di University of Stockholm di Sweden. Mereka mencari "bintang gelap" pertama yang terbentuk di awal alam semesta.
Walaupun namanya, bintang-bintang kuno ini mempesonakan - mereka hidup dalam pemusnahan benda gelap. Dan sebilangan dari mereka dapat tinggal di pelosok alam semesta, bersinar terang.
"Bintang gelap bermula dengan massa yang sama dengan Matahari, tetapi dapat tumbuh lebih besar dan lebih besar hingga menjadi jutaan matahari dan berbilion kali lebih terang."
"Teleskop besar berikutnya, Teleskop Angkasa James Webb, lanjutan dari Teleskop Angkasa Hubble yang terkenal, akan dapat menemukan bintang gelap. Dengan melakukan ini, kita bukan sahaja akan menemui jenis bintang yang sama sekali baru, yang sudah mengejutkan, tetapi kita juga akan membuktikan bahawa bintang tersebut hidup di luar WIMP. Jadi masalahnya akan diselesaikan dengan sendirinya."
Dan itu boleh menjadi akhir bagi salah satu cabaran paling sukar dalam sains moden. Para saintis telah berusaha menyelesaikan masalah materi gelap sejak tahun 1930-an, tetapi petunjuk keberadaannya muncul jauh sebelum itu.
"Ketika orang mempelajari pergerakan matahari dan planet-planet di sekitarnya, mereka menyedari bahawa planet-planet pusat bergerak dengan cepat, tetapi semakin jauh dari pusat, semakin lambat pergerakannya," kata Freese.
"Jadi mereka berfikir, baiklah, ini adalah undang-undang Newton, kita tahu, ini adalah hukum alam, mari kita lihat struktur yang lebih besar - galaksi dan kelompok galaksi."
"Tetapi bukan itu yang mereka dapati: mereka mendapati bahawa ketika anda bergerak dari pusat galaksi, semuanya bergerak dengan kelajuan yang sama. Itu sangat pelik."
Freese percaya bahawa bintang dan planet yang kita lihat di langit malam adalah kemunculan rantai reaksi panjang yang bermula dengan zarah-zarah yang berinteraksi lemah ini. Dan dia mengatakan bahawa tanpa zarah-zarah benda gelap, alam semesta tidak akan dapat menjadi apa adanya. "Struktur yang kita tinggali, galaksi dan gugus galaksi, tidak mungkin terbentuk jika materi gelap tidak membentuk jaring kosmik yang kita tinggali."
"Maksudnya, bahan gelap pertama berkumpul, dan kemudian atom biasa, neutron dan proton dan seterusnya, bersamaan dengan bahan gelap, membentuk protogalaxies, yang menyebabkan munculnya galaksi, planet dan bintang. Tetapi untuk mula membentuk struktur ini, bahan gelap diperlukan."
ILYA KHEL
