Ilmuwan Menemukan Materi Biasa yang Hilang di Sekitar Galaksi

Para astronom akhirnya menemukan materi 'biasa' yang hilang di alam semesta, memecahkan misteri kosmik yang sudah berlangsung puluhan tahun. Dengan menggunakan pengamatan dari teleskop Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), para peneliti mengidentifikasi awan gas panas yang menyebar di sekitar galaksi, yang merupakan materi baryonik yang selama ini sulit dideteksi. Materi biasa ini, yang terdiri dari proton dan neutron, telah diprediksi oleh model kosmologis tetapi belum pernah diamati secara langsung dalam jumlah yang diharapkan hingga sekarang.

Penemuan ini memengaruhi pemahaman fundamental kita tentang komposisi alam semesta. Materi baryonik—bahan penyusun bintang, planet, dan makhluk hidup—hanya membentuk sekitar 5% dari alam semesta, sisanya adalah materi gelap dan energi gelap. Namun, bahkan dalam fraksi kecil itu, hampir setengahnya tidak terhitung dalam survei bintang dan galaksi. Awan gas yang baru ditemukan ini, yang sangat tipis dan panas (sekitar 1 juta derajat Celcius), mengelilingi galaksi seperti Bima Sakti dan meluas jauh melampaui piringan kasatmata mereka.

Ini penting karena menegaskan prediksi kunci dari model standar kosmologi, yang menyatakan bahwa materi baryonik harus didistribusikan dalam jaring filamen di antara galaksi. Teleskop CHIME, yang terletak di British Columbia, Kanada, mendeteksi materi yang hilang dengan mengamati semburan radio cepat (FRB)—pulsa gelombang radio singkat dan kuat dari galaksi jauh. Saat FRB ini melintasi gas panas, sinyalnya tertunda pada frekuensi tertentu, mengungkapkan keberadaan dan kepadatan gas tersebut.

Angka spesifik dari studi ini termasuk bahwa materi yang hilang ditemukan di medium circumgalactic (CGM) galaksi, dengan kepadatan yang konsisten dengan ekspektasi teoretis. Penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Nature ini menggunakan data dari CHIME dan proyek Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment/Fast Radio Burst (CHIME/FRB). Tim menganalisis 13 FRB untuk memetakan distribusi elektron di sepanjang jalurnya, menemukan bahwa CGM mengandung cukup baryon untuk menjelaskan fraksi yang hilang.

Latar belakang: Pencarian baryon yang hilang telah berlangsung selama lebih dari 20 tahun. Upaya sebelumnya menggunakan pengamatan sinar-X dan ultraviolet hanya menemukan sekitar setengah dari baryon yang diharapkan di alam semesta lokal. Teleskop CHIME, yang mulai beroperasi pada tahun 2017, dirancang untuk memetakan hidrogen netral dan mendeteksi FRB, sehingga sangat cocok untuk tugas ini.

Langkah selanjutnya: Para peneliti berencana menggunakan lebih banyak FRB untuk menyempurnakan pengukuran mereka dan memetakan materi yang hilang dengan lebih detail. Teleskop masa depan seperti Square Kilometre Array (SKA) dapat lebih mengonfirmasi temuan ini dan mengeksplorasi peran CGM dalam evolusi galaksi. Penemuan ini juga membuka jalan baru untuk mempelajari struktur skala besar alam semesta dan proses yang mengatur pembentukan galaksi.