1 day ago
4
Ilustrasi(freepik)
PARA ilmuwan berhasil mengungkap rahasia materi gelap dengan memanfaatkan lubang hitam supermasif yang mampu bertindak sebagai akselerator partikel alami dengan kekuatan super. Hal ini disampaikan dalam riset terbaru yang menemukan kondisi di sekitar lubang hitam jauh lebih ekstrem dibandingkan yang sebelumnya diperkirakan.
Saat ini, akselerator partikel paling kuat di Bumi adalah Large Hadron Collider (LHC). Namun sejak menemukan boson Higgs tahun 2012, LHC belum berhasil mengungkap bukti adanya fisika di luar model standar fisika partikel, termasuk partikel-partikel yang menyusun materi gelap.
Kondisi tersebut mendorong para ilmuwan untuk merancang akselerator partikel yang lebih besar dan kuat guna menjelajahi wilayah fisika yang belum diketahui. Sayangnya, membangun akselerator seperti itu membutuhkan biaya dan waktu yang sangat besar. Untungnya, alam semesta sendiri menyediakan akselerator partikel alami, yakni lingkungan ekstrem di sekitar lubang hitam supermasif. Kita hanya perlu sedikit kecerdikan untuk memanfaatkannya.
“Salah satu harapan besar dari akselerator partikel seperti LHC adalah dapat menghasilkan partikel materi gelap, namun sejauh ini belum ada buktinya,” kata Joseph Silk, anggota tim riset dan peneliti di Johns Hopkins University, dalam sebuah pernyataan. “Itulah sebabnya sedang dibahas pembangunan akselerator super generasi berikutnya yang jauh lebih kuat. Tapi saat kita menginvestasikan 30 miliar dolar dan menunggu 40 tahun untuk membangun supercollider ini, alam mungkin sudah memberikan petunjuk lewat lubang hitam supermasif.”
Supercollider Supermasif
Materi gelap adalah zat misterius yang diperkirakan menyusun sekitar 85% dari seluruh materi di alam semesta. Itu berarti materi yang kita pahami—yakni semua benda yang terbuat dari atom, termasuk elektron, proton, dan neutron—hanya mencakup 15% dari isi alam semesta.
Materi gelap sangat sulit dipahami karena tidak berinteraksi dengan cahaya, sehingga tak bisa terlihat. Ini membuktikan materi gelap tidak bisa terdiri dari atom biasa, karena partikel atom biasa berinteraksi dengan cahaya. Oleh karena itu, para ilmuwan gencar mencari partikel-partikel baru yang mungkin menyusun materi gelap, salah satunya dengan menggunakan akselerator partikel seperti LHC.
Akselerator partikel buatan seperti LHC memungkinkan ilmuwan mempelajari dasar-dasar alam dengan cara menabrakkan partikel seperti proton dalam kecepatan mendekati cahaya. Tabrakan ini menciptakan semburan energi dan partikel-partikel berumur pendek yang dapat mengungkap partikel baru.
Namun, lubang hitam supermasif bisa meniru proses ini dengan memanfaatkan gravitasi dan putarannya sendiri.
Lubang hitam supermasif seringkali berada di pusat galaksi dan dikelilingi oleh cakram akresi, yaitu awan materi yang berbentuk pipih. Saat lubang hitam ini berputar dengan kecepatan tinggi, sebagian materi tersebut disalurkan ke kutub dan dilontarkan sebagai jet plasma berkecepatan tinggi yang mendekati kecepatan cahaya.
Fenomena ini bisa menghasilkan efek mirip seperti yang terjadi pada akselerator partikel di Bumi.
“Jika lubang hitam supermasif dapat menghasilkan partikel dari tabrakan proton berenergi tinggi, maka kita mungkin akan mendapatkan sinyal di Bumi—partikel berenergi tinggi yang melintasi detektor kita dengan sangat cepat,” ujar Silk. “Itu akan menjadi bukti adanya akselerator partikel alami dalam objek paling misterius di alam semesta, dengan energi yang tak mungkin dicapai oleh akselerator buatan manusia.”
“Kita bisa melihat sesuatu dengan tanda yang aneh yang mungkin saja merupakan bukti materi gelap, meskipun itu masih langkah yang jauh, tapi sangat mungkin.”
Kunci dari teori Silk dan timnya adalah penemuan bahwa aliran gas di sekitar lubang hitam dapat menyedot energi dari putaran lubang hitam. Hal ini menciptakan kondisi ekstrem yang membuat tabrakan antar partikel di sekitar lubang hitam menjadi lebih hebat dari yang pernah diperkirakan.
Dengan demikian, di sekitar lubang hitam supermasif yang berputar, harusnya terjadi tabrakan partikel berkecepatan tinggi seperti yang diciptakan oleh LHC.
“Beberapa partikel dari tabrakan ini masuk ke dalam lubang hitam dan hilang selamanya,” kata Silk. “Namun, karena energi dan momentumnya, sebagian akan keluar, dan partikel-partikel yang keluar itulah yang akan dipercepat ke energi sangat tinggi yang belum pernah dicapai sebelumnya.”
“Sulit untuk memastikan batas energinya, tapi jelas mereka bisa mencapai energi yang setara dengan akselerator super yang sedang kita rencanakan untuk dibangun. Jadi mereka bisa memberikan hasil yang saling melengkapi,” lanjutnya.
Tentu saja, menangkap partikel energi tinggi dari ‘supercollider’ alami yang jaraknya berjuta-juta tahun cahaya akan sangat menantang, meskipun teorinya benar. Kunci pendeteksian partikel tersebut bisa berasal dari observatorium yang sudah memantau supernova, letusan lubang hitam, dan peristiwa kosmik energi tinggi lainnya.
“Perbedaan antara supercollider buatan dan lubang hitam adalah, lubang hitam berada sangat jauh,” tutup Silk. “Namun demikian, partikel-partikel itu tetap akan sampai ke kita.” (Space/Z-2)
