WASHINGTON, 16 Okt (Reuters) - Para ilmuwan mungkin semakin dekat untuk mengonfirmasi keberadaan materi gelap - materi tak kasat mata yang diperkirakan menyusun lebih dari seperempat kosmos - saat mereka mempelajari pancaran sinar gamma yang menyebar di dekat pusat galaksi kita.

Segala sesuatu yang terlihat di alam semesta terbuat dari materi biasa - mulai dari bintang dan planet hingga manusia, tutup roda, dan taco. Materi biasa dapat dilihat dalam panjang gelombang dari inframerah hingga cahaya tampak dan sinar gamma, tetapi hanya menyusun sekitar 5% alam semesta.

Materi gelap, yang tidak menyerap, memantulkan, atau memancarkan cahaya apa pun, tampaknya menyusun sekitar 27% alam semesta, dengan komponen misterius lain yang disebut energi gelap yang mencakup sekitar 68% sisanya.

Para ilmuwan yakin bahwa materi gelap ada karena efek gravitasinya yang sangat besar di alam semesta. Karena sifatnya, keberadaannya sulit dibuktikan. Namun, penelitian tentang kelebihan sinar gamma yang diamati dan dipetakan oleh Teleskop Luar Angkasa Sinar Gamma Fermi di hamparan luas dekat inti Bima Sakti menawarkan harapan untuk memberikan konfirmasi yang telah lama dicari.

Para ilmuwan telah mengajukan dua penjelasan yang saling bertentangan untuk emisi sinar gamma ini.

Salah satunya adalah bahwa emisi tersebut disebabkan oleh partikel materi gelap yang bertabrakan dan berkumpul di wilayah galaksi ini. Penjelasan lainnya adalah bahwa emisi tersebut disebabkan oleh kelas bintang neutron - inti padat bintang masif yang runtuh setelah kematiannya - yang disebut pulsar milidetik yang memancarkan cahaya di seluruh spektrum elektromagnetik saat berputar ratusan kali per detik.

Sebuah analisis baru yang komprehensif, termasuk simulasi lanjutan, telah mempertimbangkan manfaat dari hipotesis-hipotesis yang saling bersaing ini, dan menganggapnya sama-sama mungkin. Studi tersebut menunjukkan bahwa sinar gamma yang dihasilkan oleh tumbukan partikel materi gelap akan menghasilkan sinyal sinar gamma yang sama seperti yang diamati oleh satelit Fermi.

"Memahami sifat materi gelap yang melingkupi galaksi kita dan seluruh alam semesta merupakan salah satu masalah terbesar dalam fisika," kata kosmolog Joseph Silk dari Universitas Johns Hopkins di Maryland dan Institut Astrofisika Universitas Paris/Sorbonne, salah satu penulis studi yang diterbitkan pada hari Kamis di jurnal Physical Review Letters.

"Hasil baru utama kami adalah bahwa materi gelap setidaknya sesuai dengan data sinar gamma seperti hipotesis bintang neutron pesaing. Kami telah meningkatkan kemungkinan bahwa materi gelap telah terdeteksi secara tidak langsung," tambah Silk.

Para peneliti mengatakan teleskop sinar gamma berbasis darat terkuat di dunia—Cherenkov Telescope Array Observatory, yang kini sedang dibangun di Chili—mungkin dapat memberikan jawaban dengan membedakan emisi sinar gamma dari kedua sumber ini. Observatorium ini dapat beroperasi paling cepat pada tahun 2026.

"Karena materi gelap tidak memancarkan atau menghalangi cahaya, kita hanya dapat mendeteksinya melalui efek gravitasinya pada materi tampak. Meskipun telah dilakukan pencarian selama puluhan tahun, belum ada eksperimen yang berhasil mendeteksi partikel materi gelap secara langsung," kata astrofisikawan dan penulis utama studi, Moorits Mihkel Muru, dari Universitas Tartu dan Institut Astrofisika Leibniz Potsdam.

Kelebihan sinar gamma diamati di wilayah yang membentang melintasi 7.000 tahun cahaya terdalam galaksi. Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam setahun, yaitu 5,9 triliun mil (9,5 triliun km). Wilayah ini berjarak sekitar 26.000 tahun cahaya dari Bumi.

Sinar gamma menunjukkan panjang gelombang terkecil dan energi tertinggi dibandingkan gelombang lain dalam spektrum elektromagnetik. Mengapa sinar gamma dapat menjadi bukti keberadaan materi gelap? Partikel materi gelap diduga akan hancur total ketika bertabrakan, dan tabrakan ini menghasilkan sinar gamma sebagai produk sampingan.

Bima Sakti diyakini terbentuk oleh keruntuhan akibat gaya gravitasi awan materi gelap dan materi biasa yang sangat besar.

"Materi biasa mendingin dan jatuh ke wilayah pusat, menyeret sebagian materi gelap untuk ikut serta," kata Silk. "Hal yang unik dari hipotesis materi gelap yang paling sederhana adalah fakta bahwa partikel materi gelap dianggap sebagai antipartikelnya sendiri dan memusnahkan sebagian materi gelap." Hanya proton dan antiproton yang melakukan hal serupa untuk menghasilkan sinar gamma yang energetik, dan antiproton sangat langka.

Namun, cahaya tersebut juga dapat dihasilkan oleh emisi kolektif ribuan pulsar milidetik yang sebelumnya tidak teramati. Satelit Fermi mengonfirmasi bahwa objek-objek tersebut merupakan sumber sinar gamma yang dapat menjelaskan cahaya di wilayah ini.