Sebuah studi tentang distorsi gravitasi galaksi kerdil tampaknya mendukung teori gravitasi yang dimodifikasi daripada keberadaan materi gelap – yang terakhir menjadi komponen kunci dari Model Standar kosmologi.
Materi gelap adalah zat hipotetis yang diyakini terdiri dari sekitar 85% dari materi di alam semesta. Pengaruh gravitasinya mencegah benda-benda besar seperti galaksi terbang terpisah saat mereka berotasi dan bukti materi gelap juga dapat ditemukan di latar belakang gelombang mikro kosmik – radiasi yang diciptakan tak lama setelah Big Bang. Namun, terlepas dari banyaknya bukti tidak langsung untuk materi gelap, partikel materi gelap tidak pernah terdeteksi. Akibatnya, ada teori lain untuk menjelaskan perilaku galaksi, termasuk teori yang memodifikasi hukum gravitasi.
Materi gelap diperkirakan mengumpul dalam lingkaran cahaya – wilayah besar materi gelap yang disatukan oleh gravitasi. Halo diyakini memainkan peran penting dalam pengembangan dan evolusi galaksi seperti Bima Sakti, yang tampaknya dikelilingi oleh halo materi gelap.
Rentan terhadap deformasi
Dalam penelitian terbaru ini, Elena Asencio di Universitas Bonn dan rekan-rekannya telah mencari bukti lingkaran cahaya materi gelap di sekitar galaksi kerdil. Ini adalah jenis galaksi terkecil dan paling umum dan dapat ditemukan dalam kelompok atau galaksi yang lebih besar di sekitarnya seperti Bima Sakti. Karena massanya yang lebih rendah, galaksi kerdil sangat rentan terhadap deformasi oleh gaya gravitasi yang diberikan dalam sebuah cluster atau oleh galaksi yang lebih besar di dekatnya. Namun, distorsi ini akan berkurang jika galaksi kerdil diselimuti oleh lingkaran cahaya materi gelap.
Untuk mengeksplorasi ide ini, Asencio dan rekan memeriksa gambar teleskop dari Cluster Fornax, yang penuh dengan galaksi kerdil. Gambar-gambar itu diambil oleh Very Large Telescope milik European Southern Observatory. Para astronom kemudian mencoba mereproduksi pengamatan menggunakan simulasi komputer berdasarkan Model Standar kosmologi – yang mencakup materi gelap.
Anehnya, pendekatan ini tidak berhasil. Memang, perhitungan tim menunjukkan di bawah Model Standar, katai Fornax akan terkoyak oleh gravitasi.
hipotesis MOND
Bersemangat untuk menemukan apa yang menyatukan galaksi, tim melakukan lebih banyak simulasi – kali ini tanpa materi gelap, dan sebagai gantinya menggunakan hipotesis Dinamika Newton yang Dimodifikasi (MOND). Pertama kali dikembangkan oleh fisikawan Israel Mordehai Milgrom pada 1980-an, MOND menyatakan bahwa gravitasi menjadi lebih kuat dalam rezim akselerasi rendah. Modifikasi ini mereproduksi pengamatan rotasi galaksi tetapi kembali ke hukum Newton di lingkungan percepatan tinggi seperti tata surya.
Studi rotasi galaksi mengesampingkan gravitasi yang dimodifikasi, atau apakah itu?
Tidak seperti materi gelap, MOND mampu mereproduksi pengamatan Fornax, menimbulkan keraguan baru tentang keberadaan materi gelap. Memang, ini bukan studi pertama yang menunjukkan bahwa dinamika dan evolusi beberapa galaksi tidak dapat dijelaskan dengan menggunakan materi gelap – dan jumlah pengamatan semacam itu terus bertambah. Namun, MOND dan teori lain yang memodifikasi gravitasi memiliki kekurangan teoretis dan pengamatannya sendiri – jadi mungkin terlalu dini untuk menyerah pada Model Standar yang menggabungkan materi gelap.
Penelitian tersebut dijelaskan dalam Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical.
