Galaksi yang Hampir Tak Terlihat Menantang Model Materi Gelap

Sekelompok ahli astrofisika yang dipimpin oleh Mireia Montes, peneliti di Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), telah menemukan galaksi terbesar dan paling tersebar yang tercatat hingga saat ini. Studi ini telah dipublikasikan di jurnal Astronomi & Astrofisikadan telah menggunakan data yang diambil dengan Gran Telescopio Canarias (GTC) dan Green Bank Radiotelescope (GBT).

Nube adalah galaksi katai yang hampir tak terlihat yang ditemukan oleh tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) bekerja sama dengan Universitas La Laguna (ULL) dan institusi lainnya.

Nama tersebut disarankan oleh putri salah satu peneliti dalam kelompok tersebut yang berusia 5 tahun, dan hal ini disebabkan oleh penampakan objek yang tersebar. Kecerahan permukaannya sangat redup sehingga luput dari perhatian dalam berbagai survei sebelumnya di bagian langit ini, seolah-olah itu adalah sejenis hantu. Hal ini karena bintang-bintangnya tersebar begitu besar sehingga “Nube” (bahasa Spanyol untuk “Cloud”) hampir tidak dapat terdeteksi.

Galaksi yang baru ditemukan ini memiliki serangkaian sifat khusus yang membedakannya dari objek yang diketahui sebelumnya. Tim peneliti memperkirakan bahwa Nube adalah galaksi katai yang sepuluh kali lebih redup dibandingkan galaksi lain sejenisnya, tetapi juga sepuluh kali lebih luas dibandingkan objek lain dengan jumlah bintang yang sebanding. Untuk menunjukkan apa artinya ini bagi siapa pun yang mengetahui sedikit astronomi, galaksi ini berukuran sepertiga dari ukuran galaksi Bima Saktitetapi memiliki massa yang mirip dengan Awan Magellan Kecil.

“Dengan pengetahuan yang kami miliki saat ini, kami tidak memahami bagaimana galaksi dengan karakteristik ekstrem seperti itu bisa ada,” jelas Mireia Montes, penulis pertama artikel tersebut, peneliti di IAC dan ULL.

Selama beberapa tahun, Ignacio Trujillo, penulis kedua artikel tersebut, telah menganalisis, berdasarkan gambar SDSS (Survei Langit Digital Sloan), bidang langit tertentu, dalam kerangka proyek Legado del IAC Stripe 82. Dalam salah satu revisi data, mereka melihat bidang samar yang tampak cukup menarik untuk dijadikan proyek penelitian.

Langkah selanjutnya adalah menggunakan gambar multiwarna ultra-dalam dari Gran Telescopio Canarias (GTC), untuk memastikan bahwa tambalan dalam survei ini bukanlah suatu jenis kesalahan, namun merupakan objek yang sangat tersebar. Karena pingsannya, sulit untuk menentukan jarak pasti dari Nube. Dengan menggunakan pengamatan yang diperoleh dengan Green Bank Telescope (GBT), di Amerika Serikat, penulis memperkirakan jarak Nube adalah 300 juta tahun cahaya, meskipun pengamatan yang akan datang dengan teleskop radio Very Large Array (VLA) dan teleskop optik William Herschel (WHT) di Observatorium Roque de los Muchachos, La Palma, akan membantu mereka menunjukkan apakah jarak ini benar. “Jika galaksi ternyata lebih dekat, maka ia akan tetap menjadi objek yang sangat aneh, dan memberikan tantangan besar bagi astrofisika” komentar Ignacio Trujillo.

Tantangan lain terhadap model materi gelap saat ini?

Aturan umumnya adalah galaksi memiliki kepadatan bintang yang jauh lebih besar di wilayah dalamnya, dan kepadatan ini menurun dengan cepat seiring bertambahnya jarak dari pusatnya. Namun, Montes mengatakan bahwa di Nube, “kepadatan bintang sangat sedikit bervariasi di seluruh objek, itulah sebabnya objek tersebut sangat redup, dan kami belum dapat mengamatinya dengan baik hingga kami mendapatkan gambar ultra-dalam dari GTC. ”

Nube membuat para astronom bingung. Prima facietim menjelaskan, tidak ada interaksi, atau indikasi lain tentang sifat anehnya. Simulasi kosmologis tidak mampu mereproduksi karakteristik “ekstrim”-nya, bahkan berdasarkan skenario yang berbeda. “Kita tidak mempunyai penjelasan yang masuk akal dalam model kosmologis yang diterima saat ini, yaitu materi gelap dingin” jelas Montes.

Model materi gelap dingin dapat mereproduksi struktur skala besar di alam semesta, namun ada skenario skala kecil, seperti kasus Nube, yang tidak dapat memberikan jawaban yang baik. Kami telah menunjukkan bagaimana model teoretis yang berbeda tidak dapat menghasilkannya, yang menjadikannya salah satu kasus paling ekstrem yang diketahui hingga saat ini. “Ada kemungkinan bahwa dengan galaksi ini, dan galaksi serupa yang kita temukan, kita dapat menemukan petunjuk tambahan yang akan membuka jendela baru dalam pemahaman alam semesta” komentar Montes.

“Salah satu kemungkinan yang menarik adalah bahwa sifat-sifat Nube yang tidak biasa menunjukkan kepada kita bahwa partikel-partikel yang membentuk materi gelap memiliki massa yang sangat kecil” kata Ignacio Trujillo. Jika memang demikian, sifat-sifat luar biasa dari galaksi ini akan menjadi demonstrasi sifat-sifat fisika kuantum, namun dalam skala galaksi. “Jika hipotesis ini terkonfirmasi, ini akan menjadi salah satu demonstrasi alam yang paling indah, menyatukan dunia yang terkecil dengan dunia yang terbesar” ia menyimpulkan.

Referensi: “Galaksi yang Hampir Gelap dengan Massa Awan Magellan Kecil” oleh Mireia Montes, Ignacio Trujillo, Ananthan Karunakaran, Raul Infante-Sainz, Kristine Spekkens, Giulia Golini, Michael Beasley, Maria Cebrian, Nushkia Chamba, Mauro D’Onofrio , Lee Kelvin dan Javier Roman, 9 Januari 2024, Astronomi & Astrofisika.
DOI: 10.1051/0004-6361/202347667