Pencarian tanda-tanda bahan gelap di luar kesan graviti telah gagal – tetapi kali ini ia kontroversial.
Ahli astronomi tidak mendapati bahawa sinar-X adalah produk dari satu calon tertentu untuk bahan gelap: neutrino steril.
Para penyelidik berpendapat bahawa ini adalah hasil yang memberi sedikit bayangan kepada calon ini sebagai pesaing utama untuk masalah gelap, tetapi tidak menolaknya sepenuhnya.
Perkara gelap adalah tanda tanya lama yang besar. Walaupun kita tidak dapat mengesannya secara langsung, kita tahu bahawa ia wujud kerana ia mempunyai kesan graviti yang sangat kuat terhadap perkara yang kita lihat.
Sebagai contoh, jirim di pinggir luar galaksi bergerak lebih pantas daripada jika ia berada di bawah pengaruh graviti bahan yang dapat dilihat sahaja. Dan lensa graviti – cara graviti membongkok jalan cahaya – juga lebih kuat daripada yang kita jangkakan. Berdasarkan kesan ini, ahli astronomi telah mengira bahawa 85 peratus jirim di alam semesta adalah jirim gelap.
Oleh kerana kita tidak dapat menemuinya, kita tidak tahu apa itu. Terdapat sebilangan besar calon hipotetis, dan ahli astronomi berusaha mencari kaedah untuk mengesannya.
Neutrino steril adalah zarah hipotetikal. Netrinos normal, zarah paling banyak di Alam Semesta, serupa dengan elektron, tetapi tidak mempunyai cas dan mempunyai jisim yang sangat sedikit, sehingga mereka hampir tidak berinteraksi dengan bahan normal. Ahli fizik telah menyatakan bahawa neutrino steril tidak akan berinteraksi dengan bahan normal sama sekali, kecuali secara graviti.
Tetapi neutrino hipotesis ini juga tidak stabil. Mereka harus merosot menjadi neutrino normal dan radiasi elektromagnetik. Dan jika mereka mereput seperti ini, maka sinaran ini harus dikesan. Sangat lemah tetapi dapat dikesan.
Seperti yang dinyatakan dalam sebuah kajian tahun 2014, sinar-X samar dari pelanggaran steril dari neutrino dari galaksi jauh dikesan, radiasi disebut garis 3,5 keV. Tetapi kemudian kajian susulan – satu pada tahun 2016 di galaksi kerdil sejauh 260.000 tahun cahaya dan satu lagi pada tahun 2017 di sekumpulan galaksi 240 juta tahun cahaya – gagal mengesahkan penemuan tersebut.
Kita tahu bahawa Bima Sakti mempunyai lingkaran cahaya materi gelap yang signifikan, jadi jika neutrino steril membusuk di dalamnya, mereka mesti dikesan di sekitar galaksi.
Pasukan ini melakukan meta-analisis 20 tahun data sinar-X yang diarkibkan mentah di ruang kosong di sekitar Bima Sakti, di mana objek bercahaya lain tidak akan mengganggu pencarian tanda-tanda pelepasan 3.5 KeV. Mereka tidak menjumpainya.
“Makalah 2014 dan karya berikutnya mengesahkan bahawa isyarat tersebut telah menimbulkan minat yang besar dalam komuniti astrofizik dan fizik zarah kerana peluang untuk belajar untuk pertama kalinya apa sebenarnya perkara gelap pada tahap mikroskopik,” kata ahli fizik Ben Safdie dari University of Michigan.
“Hasil kajian kami tidak bermaksud bahawa materi gelap bukanlah neutrino steril, tetapi ini bermaksud – bertentangan dengan apa yang dinyatakan pada tahun 2014 – belum ada bukti eksperimen yang menunjukkan keberadaannya.”
Penyelidikan ini diterbitkan dalam jurnal Science.
Sumber: Foto: Halo bahan gelap galaksi Bima Sakti. Zosia Rostomian dan Makmal Nicholas Rodd / Berkeley; dan Christopher Dessert dan Benjamin Safdi / University of Michigan
