Sinar-X Misterius Memancar dari Galaksi Dekat Bima Sakti, Bikin Bingung Astrofisikawan

Para ilmuwan astronomi dibingungkan fenomena sinyal sinar-X aneh yang memancar sejak 2014 lalu dari galaksi tetangga Bima Sakti yang dihuni penduduk Bumi. Penelitian yang menelusuri asal-usulnya sejauh ini belum berhasil membuat kesimpulan apapun, sehingga keberadaan sinar tersebut terus menjadi misteri untuk kita semua.

Memancarkan 3,5 kiloelektronvolt (keV) energi, sinyal tersebut cocok dengan prediksi sifat materi gelap, senyawa misterius yang diyakini mengisi sebagian besar alam semesta. Para ilmuwan bertahun-tahun memperdebatkan apakah sinar x merupakan bukti dari partikel pembentuk materi gelap.

Jika berhasil ditemukan, jawabannya dapat mengungkap sifat asli materi gelap yang merupakan "holy grail-nya kajian fisika astropartikel di masa kontemporer," kata Benjamin Safdi, astrofisikawan Universitas Michigan, saat diwawancara via telepon oleh Motherboard.

Safdi dan rekan-rekan di kampusnya memelopori metode inovatif pencarian materi gelap di sekitar Galaksi Bima Sakti. Mereka menguraikannya dalam studi yang diterbitkan pada jurnal Science. Sayangnya, mereka tak berhasil membuktikan sinyal misterius itu terbentuk dari materi gelap. "Di satu sisi, ini bukan hasil yang kami harapkan," lanjut Safdi. "Kami sudah yakin sekali akan menemukan materi gelap."

"Di sisi lain, kami senang memperoleh metode pencarian yang jauh lebih baik," imbuhnya. "Mungkin materi gelapnya belum berhasil ditemukan sekarang, tapi kami yakin akan menemukannya suatu saat nanti."

Para ilmuwan memercayai keberadaan materi gelap, karena ada tarikan gravitasinya pada galaksi dan obyek bercahaya lainnya. Akan tetapi, mereka kesulitan memahami sebagian besar sifat alamiahnya, karena materi ini tidak memancarkan sinar.

Banyak model teoritis yang diperkirakan dapat menjelaskan materi gelap, seperti keberadaan partikel neutrino steril. Ilmuwan mengusulkan neutrino steril kemungkinan membusuk secara perlahan dalam proses yang agak mirip dengan partikel radioaktif di Bumi.

"Materi gelap cukup stabil karena muncul sejak terjadi Big Bang dan masih ada hingga miliaran tahun kemudian," terang Safdi. "Jika bisa membusuk, maka prosesnya sangat lambat."

Bahkan dengan waktu paruh yang panjang, pembusukan spekulatif neutrino steril mungkin menghasilkan sedikit cahaya, yang berarti materi gelap tak seluruhnya berwarna hitam. Studi, yang diterbitkan pada 2014 dalam The Astrophysical Journal, tampaknya mendeteksi dengan tepat jenis tanda ini, memberikan secercah harapan bagi para peneliti materi gelap.

"Penelitian kami memicu perdebatan di kalangan ilmuwan, yang bertujuan memahami emisinya berasal dari materi gelap atau materi biasa dalam galaksi ini," kata Safdi.

Sang ilmuwan berasumsi satelit canggih Hitomi dari Jepang mampu memberi jawaban kepada mereka. Sayang sekali, observatorium sinar-X yang diluncurkan pada 2016 itu hancur setelah enam minggu di luar angkasa. Sejak itu, tak ada alat observasi lain yang mampu menggantikan Hitomi.

Mengecewakan memang, tapi kegagalan ini tak mengendurkan semangat tim Safdi terus mencari cara baru mempelajari garis emisi 3.5 keV tersebut. "Kami mengajukan pertanyaan: Apa yang bisa kami lakukan dari data yang sudah ada?" kenangnya. "Kami menyadari XMM Newton memiliki analisis alami yang berkaitan dengan data tersebut. Teleskop ruang angkasa itu sudah 20 tahun lebih mengudara."

Mereka mengamati satu-persatu gambar dan dataset yang ditangkap XMM Newton, yang diluncurkan pada 1999 oleh Badan Antariksa Eropa. Dengan menghapus bagian-bagian gambar yang berisi objek bercahaya, tim Safdi berhasil menganalisis langit "kosong" negatif selama dua dekade.

Jika neutrino steril membusuk di sekitar Bima Sakti, tandanya akan sangat cerah dalam dataset ini. Pencarian mereka hanya mengungkapkan ruang kosong.

"Dengan begitu, bisa dipastikan garis yang memancar dari galaksi lain ini bukan tanda pembusukan materi gelap," ujar Safdi. "Bukan berarti garis 3,5 keV tidak ada. Pancaran tersebut kemungkinan disebabkan oleh proses yang belum diketahui di dalam galaksi-galaksi yang ada hubungannya dengan materi biasa, bukan materi gelap."

Kajian ini berspekulasi bahwa mingkin saja sinar 3,5 keV muncul dari unsur-unsur spesifik di dalam gas panas gugus galaksi, atau interaksi antara plasma panas dan awan gas dingin.

Oleh karena itu, masih ada dua misteri yang harus dipecahkan ilmuwan: asal-usul sinar aneh dan sifat asli materi gelap. Safdi dan rekan-rekan optimis teknik baru dan observatorium generasi selanjutnya dapat menjawab dua pertanyaan ini.

"Menariknya, dari perspektif berbasis data, kami belum tahu apa-apa soal materi gelap pada tingkat mikroskopis nyata," tutur Safdi. "Neutrino steril hanyalah satu model, dan masih banyak model lainnya di luar sana."

Artikel ini pertama kali tayang di Motherboard.