Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Materi Gelap

Dalam ilmu kosmologi dan astrofisika materi gelap adalah suatu materi hipotesis yang tidak dapat dideteksi, karena materi ini tidak berinteraksi dengan materi biasa dan juga tidak berinteraksi dengan gaya elektromagnetik. Itu berarti materi gelap tidak menyerap, memantulkan atau memancarkan gelombang elektromagnetik (cahaya dan radiasi panas) sehingga kita tidak bisa mengenalinya atau melihatnya bahkan dengan teknologi tercanggih saat ini. Istilah gelap (dark) di sini bukan berarti berwarna gelap, kehitaman atau hitam. Dalam ilmu fisika jika suatu objek dikatakan berwarna gelap, kehitaman atau hitam itu berarti bahwa objek tersebut bersifat menyerap cahaya, sedangkan materi gelap tidak menyerap cahaya.

Ilustrasi. Sumber gambar: digitalchew.com

Setiap objek yang pernah kita lihat sepanjang hidup kita seperti buku, gadget, televisi, meja, tanaman atau hewan peliharaan, bahkan tubuh kita semuanya tersusun dari kumpulan atom. Atom sendiri tersusun dari gabungan 3 partikel subatomik, yaitu; proton dan neutron yang masuk dalam golongan barion serta elektron - materi yang tersusun dari ketiga partikel subatomik ini secara umum disebut sebagai materi barionik. 

Selain menyusun membentuk objek yang dapat kita lihat sehari-hari, materi barionik juga membentuk objek-objek yang lebih besar yang ada di luar angkasa seperti matahari, bulan, planet, bintang dan galaksi-galaksi. Jadi segala objek apapun yang ada di alam semesta ini, mulai dari atom yang paling kecil hingga bintang raksasa, galaksi, gugus (cluster) galaksi bahkan supergugus (supercluster) galaksi semuanya tersusun dari materi barionik. Dalam pemahaman sehari-hari materi barionik bisa juga disebut sebagai ‘materi biasa’.

Sepanjang sejarah perkembangan ilmu kosmologi dan astrofisika modern, salah satu penemuan yang mungkin paling mengejutkan di abad ke-20 adalah bahwa materi biasa hanya menyumbang kurang dari 5% dari total massa alam semesta. Sisanya diisi oleh hal yang tidak diketahui atau tidak dikenal dan asing yang oleh ilmuwan disebut sebagai dark (gelap); kurang lebih 25% dari dark ini adalah ‘materi asing’ yang disebut sebagai dark matter (materi gelap) dan kurang lebih 70%-nya adalah ‘energi asing’ yang disebut dark energy (energi gelap). Itu artinya segala sesuatu yang bisa kita amati selama ini hanya sebagian kecil (5%) dari alam semesta, sedangkan yang sebagian besarnya lagi adalah hal-hal misterius yang belum bisa dilihat dan diamati sampai saat ini.

Apabila materi dan energi ditinjau secara terpisah maka materi biasa hanya menyumbang kurang dari 15% dari total materi yang ada di alam semesta, sedangkan 85% sisanya adalah materi gelap. Dengan kata lain di alam semesta ini persentase materi gelap kurang lebih 6 kali lebih banyak dari materi biasa. 

Materi gelap tidak sama seperti materi biasa yang bisa memancarkan, memantulkan dan menyerap gelombang elektromagnetik, baik itu dalam wujud cahaya ataupun dalam wujud gelombang elektromagnetik yang lain. Alasan ilmuwan menyimpulkan bahwa materi gelap itu ada adalah karena berdasarkan hasil pengamatan, mereka menemukan bahwa ada sesuatu di luar sana - di alam semesta, yang memiliki gravitasi dan bisa mengerahkannya untuk memberikan efek yang signifikan terhadap objek yang bisa kita lihat. Wujud dan penampakan atau bentuk fisis dari materi gelap tidak bisa dilihat tapi efek gravitasinya terhadap objek yang terlihat bisa diamati.

Jika materi gelap tidak bisa diamati dan dikenali, lantas bagaimana ilmuwan menyimpulkan bahwa materi gelap itu ada ? 

Pada kasus ini ilmuwan bekerja dengan pendekatan atau metode yang kurang lebih sama dengan metode yang digunakan oleh detektif fiktif, Sherlock Holmes. Mengenai metode kerjanya, Holmes, dalam novel 'the Sign of the Four' karangan Sir Arthur Conan Doyle mengatakan; “Singkirkan semua hal yang tidak mungkin, maka apapun yang tersisa - betapapun mustahilnya, haruslah kebenaran”.

Penjelasan sederhana terkait dengan keberadaan materi gelap kurang lebih dapat dianalogikan sebagai berikut; misalkan kita diberikan kasus untuk menjumlahkan 2 buah bilangan yaitu angka 4 dan 4, maka secara teori solusi atau jawabannya jelas adalah 8. Namun, dalam masalah ini, untuk menjumlahkan kedua bilangan itu kita harus melalui sebuah proses pengukuran (praktek) dan bukan menjumlahkannya secara teoretis. Setelah melalui proses pengukuran berkali-kali ternyata hasil yang kita peroleh adalah 10, dan bukan 8. Apakah hasil pengukuran kita salah karena tidak sesuai dengan teori ?.

Hasil penjumlahan dua buah bilangan (angka) 4 hasilnya 8 adalah teori yang tidak bisa dibantah. Hasil pengukuran berkali-kali yang mengkonfirmasi bahwa hasil pengukuran adalah 10 dan bukan 8 juga merupakan suatu fakta yang benar yang tak bisa dibantah, karena pengukurannya dilakukan berkali-kali. Lalu bagaimana caranya agar teori dan hasil pengukuran kita bisa sama-sama 'benar' ?

Solusinya adalah dengan menyimpulkan bahwa selain kedua bilangan 'empat' tadi terdapat suatu variabel tersembunyi yang tidak kelihatan, namun mempengaruhi hasil perhitungan atau pengukuran. Dalam pelajaran aljabar linear sering kita menyebutnya sebagai variabel x. Jadi pada kasus 'analogi' di atas agar teori dan hasil pengukuran bisa sama-sama benar maka solusinya adalah 4+4+x= 10. x ini bisa saja angka 2 'tunggal', atau akar dari 4 dan sebagainya. 

Masalah materi gelap kurang lebih mirip seperti analogi di atas. Karena adanya perbedaan hasil perhitungan dari pengamatan secara langsung terhadap perhitungan menggunakan teori yang sudah ada maka ilmuwan menyimpulkan adanya variabel x yang kemudian dikenal sebagai materi gelap. (selengkapnya baca sejarah singkat materi gelap)

Sayangnya, sampai saat ini apa sebenarnya materi gelap itu masih belum diketahui, dan ilmuwan masih terus berburu partikel-partikel hipotesis untuk dijadikan kandidat sebagai materi gelap. Ini merupakan hal yang sangat sulit, karena syarat menjadi materi gelap adalah partikel tersebut tidak menyerap, memantulkan ataupun memancarkan cahaya (gelombang elektromagnetik), dan hanya memiliki gaya gravitasi untuk berinteraksi dengan materi lain disekitarnya.

Satu-satunya alternatif jika materi gelap tidak ditemukan adalah dengan memodifikasi hukum gravitasi universal Newton agar bisa menyediakan medan gravitasi yang lebih kuat yang dibutuhkan pada skala jarak yang lebih besar. Mengingat hukum gravitasi Newton sudah tahan uji sampai sekarang, maka modifikasi tersebut tidak layak dan bisa juga dikatakan tidak mungkin.

Sumber:

[1] Milner, R. G. 2018. Understanding the Elusive Dark Matter di https://www.openaccesgovernment.org/understanding-the-elusive-dark-matter/44569/.

[2] Templeton, G. 2015. What is Dark Matter di https://www.extremetech.com/extreme/212601-what-is-dark-matter.

Ricky Hamanay
Ricky Hamanay Yuditya Hamdani Hamanay; penulis sains amatir. Blogger sejak 2013