1 Penemuan Materi Gelap

Pada pertengahan tahun dekade 70'an ilmu pengetahuan sedang berkembang pesat, para dokter dapat menyembuhkan cacar air, para ilmuwan roket dapat mengirim orang ke bulan, dan para fisikawan telah mengetahui apa yang membangun alam semesta, dan mengira tidak ada yang hilang sama sekali. Namun kemudian, dua orang Profesor dari Universitas Princeton, Profesor James Peebles dan Profesor Jeremiah Ostriker, mencoba menghitung berapa banyak massa yang ada di alam semesta. Mereka mencoba membuat simulasi alam semesta dengan komputer, namun ada masalah, galaksi simulasi yang mereka coba buat selalu hancur berantakan. Mereka mencoba membuat model bimasakti pada komputer, mereka memasukkan apa yang mereka lihat di langit ke komputer, namun semua percobaan mereka selalu menghasilkan galaksi yang hancur pada rotasi pertamanya. Solusi masalah ini sebenarnya sangat sederhana, mereka hanya perlu menambahkan lebih banyak materi dalam galaksi mereka, karena dalam teori, lebih banyak materi akan menimbulkan gravitasi yang lebih kuat, dan gravitasi yang lebih kuat akan menghentikan benda-benda beterbangan ke segala arah, masalahnya adalah pada kenyataannya, materi tambahan tersebut tidak ada, maka mereka menciptakannya, dan menamakannya Dark Matter, Materi Gelap

Materi gelap tidak pernah terlihat dan tidak pernah terdeksi, materi gelap hanyalah sebuah nama untuk sebuah benda tambahan teoritis, namun ide mengenai materi gelap bukanlah ide yang baru. Pada tahun 30'an, Professor Universitas Caltech, Fritz Zwicky, menyadari bahwa ada hal yang janggal, bukan dalam simulasi komputer, tapi dalam kenyataan. Ia mengamati kumpulan galaksi Coma, dan menghitung berapa banyak massa yang diperlukan untuk menstabilkan kumpulan galaksi tersebut, lalu ia membandingkan apa yang telah ia hitung dan apa yang dapat ia lihat melalui teleskopnya, namun ada sesuatu yang janggal, Galaksi-galaksi tersebut berputar terlalu cepat untuk galaksi yang hanya memiliki masssa yang dapat ia lihat, bahkan hasil perhitungannya menunjukkan bahwa galaksi-galaksi tersebut harus memiliki seratus enam puluh kali lipat lebih banyak massa dibanding apa yang ia lihat melalui teleskop, ia menyebut massa yang hilang tersebut Missing Matter, Materi yang Hilang. Hal itu adalah penemuan yang sangat besar, namun penemuan tersebut diabaikan, sebagian orang mengatakan bahwa penemuan Zwicki terlalu jauh berada di depan masanya, pada saat itu orang-orang baru menyadari bahwa alam semesta ternyata jauh lebih besar dari Bimasakti, mereka belum siap untuk Missing Matter-nya Zwicki. Sebagian orang mengatakan bahwa para ilmuwan tidak menyukai Zwicki yang dianggap sulit diajak bekerja sama.

Ide Zwicki mungkin telah diabaikan, namun hal tersebut merupakan berkah bagi tim Universitas Princeton, Peebles dan Ostriker mengecek ulang berkali-kali perhitungannya lalu mereka melihat pekerjaan Zwicki dan akhirnya meyakini bahwa Materi Gelap memang ada.

Pada tahun 1974, Peebles dan Ostriker mengumumkan kepada dunia bahwa galaksi-galaksi tidak akan terbentuk tanpa adanya Materi Gelap, namun seperti ide Zwicki, ide tersebut tidak diterima dengan baik, Ostriker mengatakan "Orang-orang tidak menyukai Zwicki, dan mereka cenderung tidak menyetujui hasil kerjanya walaupun mereka tidak mempunyai keberatan apapun kepada hasil kerja Zwicki, dan mereka sepertinya tidak menyukai hasil kerja kami juga". Ilmuwan belum siap dengan Peebles dan Ostriker, dan ide mereka mengenai Materi gelap, namun semua itu akan segera berubah, berkat Dr.Vera Rubin dari Institut Carnegie.

Pada saat Rubin mulai bekerja di Institut Carnegie, ia memutuskan untuk mencari sebuah masalah yang dapat ia selesaikan dengan agak santai, ia memiliki empat orang anak sehingga sulit baginya untuk pergi ke observatorium yang jaraknya jauh dari rumahnya. Rubin lalu memutuskan untuk menyelidiki Galaksi, mengabaikan lubang hitam yang sedang populer pada saat itu, dan dengan melakukan itu ia tersandung dengan hal yang paling mendasar dalam dunia fisika. Selama tiga ratus tahun, hukum gravitasi Newton telah mengatur semua benda, jalannya planet-planet memutari matahari digambarkan dengan sempurna oleh hukum gravitasi Newton. Matahari yang berada di tengah tata surya memegang planet yang mengitarinya dengan cengkeraman gravitasinya, tetapi semakin jauh planetnya, semakin lemah gravitasi matahari, seperti yang digambarkan grafik berikut ini.

Dapat kita lihat bahwa Merkurius mengitari Matahari jauh lebih cepat dari Pluto. Grafik ini dinamakan Kurva Rotasi, Kurva Rotasi menggambarkan hukum gravitasi, kekuatan gravitasi dipengaruhi oleh jarak antar objek.

Galaksi bekerja dengan cara yang kurang lebih sama dengan tata surya kita, bintang-bintang mengitari pusat galaksi yang ditempati oleh lubang hitam raksasa. Pada tahun 70'an, Rubin mencari kurva rotasi dari galaksi, ia mengarahkan teleskopnya ke Andromeda Galaksi tetangga kita, ia mengira akan melihat kurva rotasi yang serupa dengan apa yang ia lihat di tata surya, namun ia terkejut dengan apa yang ia lihat, bintang-bintang tersebut seperti melawan hukum gravitasi, kurva rotasi pada galaksi ternyata bukanlah sebuah kurva sama sekali.

Hasil pengamatan rubin menunjukkan grafik yang sangat berbeda dengan apa yang diperkirakan, hasil ini tidak cocok dengan apa yang dilihat pada tata surya, dan bahkan tidak cocok dengan hukum gravitasi Newton. Hasil pengamatannya menunjukkan bahwa bintang yang berada jauh dari pusat galaksi mengitari galaksi dengan kecepatan yang sama dengan bintang yang berada dekat dengan pusat galaksi, dengan hasil kecepatan seperti ini, bintang-bintang tersebut seharusnya berhamburan ke segala arah, namun pada kenyataanya tidak begitu, bintang-bintang tersebut seperti dilekatkan oleh gravitasi tambahan oleh materi tambahan.

Penelitian Vera Rubin merupakan titik penting dalam penerimaan ide mengenai Materi Gelap, penelitiannya mengubah posisi materi gelap dari tempat yang tidak diketahui orang sama sekali ke suatu tempat yang diketahui semua orang, dan diterima dengan baik.

Suatu teka-teki baru muncul ke hadapan ilmu pengetahuan, ada sesuatu yang hilang, tidak ada massa di yang cukup banyak di galaksi-galaksi untuk menyatukannya, namun disanalah mereka berada, utuh, tidak hancur. Tapi ilmu pengetahuan juga menyediakan jawabannya, Materi Gelap membuat segalanya berjalan lancar, dan berkat vera Rubin, Materi Gelap menjadi sangat populer. Semua orang yang mempelajari dunia astrofisika mempunyai obsesi baru, Materi Gelap.

kalau ada pertanyaan silahkan ke 4Room untuk berdiskusi :D

lanut ke Part 2