Zat yang sulit dipahami yang menembus alam semesta memberikan banyak pengaruh gravitasi yang dapat dideteksi namun tidak dapat dideteksi secara langsung.

Fisikawan dan astronom telah menentukan bahwa sebagian besar materi di alam semesta adalah "materi gelap" —yang keberadaannya kita simpulkan dari efek gravitasinya, tetapi tidak melalui pengaruh elektromagnetik seperti yang kita temukan pada materi biasa yang kita kenal. Salah satu konsep paling sederhana dalam fisika, materi gelap tetap bisa membingungkan karena perspektif manusiawi kita. Masing-masing dari kita memiliki lima indera, yang semuanya berasal dari interaksi elektromagnetik. Penglihatan, misalnya, didasarkan pada kepekaan kita terhadap cahaya: gelombang elektromagnetik yang berada dalam rentang frekuensi tertentu. Kita dapat melihat materi yang kita kenal karena atom yang menyusunnya memancarkan atau menyerap cahaya. Muatan listrik yang dibawa oleh elektron dan proton dalam atom adalah alasan kita bisa melihat.

Namun, materi tidak selalu terdiri dari atom. Sebagian besar dapat dibuat dari sesuatu yang sama sekali berbeda. Materi adalah materi apa pun yang berinteraksi dengan gravitasi seperti halnya materi normal — mengelompok menjadi galaksi dan gugus galaksi, misalnya.

Tidak ada alasan bahwa materi harus selalu terdiri dari partikel bermuatan. Tetapi materi yang tidak memiliki interaksi elektromagnetik tidak akan terlihat oleh mata kita. Yang disebut materi gelap tidak membawa (atau masih sangat kecil) muatan elektromagnetik. Tidak ada yang melihatnya secara langsung dengan matanya atau bahkan dengan instrumen optik yang sensitif. Namun kami percaya itu ada di luar sana karena pengaruh gravitasi yang bermacam-macam. Ini termasuk dampak materi gelap pada bintang-bintang di galaksi kita (yang berputar dengan kecepatan yang terlalu besar untuk dikendalikan oleh gaya gravitasi materi biasa) dan gerakan galaksi dalam gugus galaksi (sekali lagi, terlalu cepat untuk dihitung hanya oleh materi yang kita lihat. ); jejaknya pada radiasi latar gelombang mikro kosmik yang tersisa dari waktu big bang; pengaruhnya pada lintasan materi yang terlihat dari perluasan supernova; pembengkokan cahaya yang dikenal sebagai pelensaan gravitasi; dan pengamatan bahwa materi yang terlihat dan yang tidak terlihat dipisahkan dalam gugus galaksi yang digabungkan.

Mungkin tanda paling signifikan dari keberadaan materi gelap, bagaimanapun, adalah keberadaan kita sendiri. Meskipun tidak terlihat, materi gelap sangat penting bagi evolusi alam semesta kita dan munculnya bintang, planet, dan bahkan kehidupan. Itu karena materi gelap membawa lima kali massa materi biasa dan, lebih jauh lagi, tidak berinteraksi langsung dengan cahaya. Kedua sifat ini sangat penting untuk pembentukan struktur seperti galaksi — dalam rentang waktu (yang relatif singkat) yang kita ketahui sebagai masa hidup galaksi yang khas — dan, khususnya, untuk pembentukan galaksi seukuran Bima Sakti. Tanpa materi gelap, radiasi akan mencegah penggumpalan struktur galaksi terlalu lama, pada dasarnya menghapusnya dan menjaga alam semesta tetap halus dan homogen.

Beberapa orang, saat pertama kali mendengar tentang materi gelap, merasa kecewa. Bagaimana mungkin sesuatu yang tidak kita lihat ada? Setidaknya sejak revolusi Copernican, manusia harus siap untuk mengakui ketidakterpusatan mereka pada susunan alam semesta. Namun setiap kali orang mempelajarinya dalam konteks baru, banyak yang menjadi bingung atau terkejut. Tidak ada alasan bahwa materi yang kita lihat menjadi satu-satunya jenis materi yang ada. Keberadaan materi gelap mungkin diharapkan dan kompatibel dengan semua yang kita ketahui.

Mungkin beberapa kebingungan terletak pada namanya. Materi gelap harus benar-benar disebut materi transparan karena, seperti semua benda transparan, cahaya hanya melewatinya. Meski demikian, sifatnya jauh dari transparan. Fisikawan dan astronom ingin memahami, pada tingkat yang lebih mendasar, apa sebenarnya materi gelap itu. Apakah ia terdiri dari jenis partikel fundamental baru, atau terdiri dari beberapa benda padat yang tak terlihat, seperti lubang hitam? Jika ia adalah sebuah partikel, apakah ia memiliki interaksi (meskipun sangat lemah) dengan materi yang dikenalnya, selain gravitasi? Apakah partikel itu memiliki interaksi dengan dirinya sendiri yang tidak terlihat oleh indra kita? Apakah ada lebih dari satu jenis partikel seperti itu? Apakah salah satu partikel ini memiliki interaksi?

Pada akhirnya, bagaimanapun, kita akan belajar tentang sifat sebenarnya dari materi gelap hanya dengan bantuan pengamatan lebih lanjut untuk membimbing kita. Pengamatan tersebut mungkin terdiri dari pengukuran yang lebih rinci dari pengaruh gravitasi materi gelap. Atau — jika kita sangat beruntung dan materi gelap memang memiliki interaksi kecil nonravitasi dengan materi biasa yang sejauh ini gagal kita amati — detektor bawah tanah besar, satelit di luar angkasa, atau Large Hadron Collider di CERN dekat Jenewa mungkin di masa depan mendeteksi gelap partikel materi. Bahkan tanpa interaksi seperti itu dengan materi biasa, interaksi diri materi gelap mungkin memiliki konsekuensi yang dapat diamati. Sebagai contoh, Struktur internal galaksi dalam skala kecil akan berbeda jika interaksi materi gelap dengan dirinya sendiri mengatur ulang materi di pusat galaksi. Struktur kompak atau struktur lain yang mirip dengan Bima Sakti, seperti awan gas terang dan bintang yang kita lihat saat kita melihat langit malam, dapat menunjukkan satu atau lebih spesies berbeda dari partikel materi gelap yang berinteraksi satu sama lain. Atau partikel yang dihipotesiskan yang disebut sumbu yang berinteraksi dengan medan magnet mungkin terdeteksi di laboratorium atau di luar angkasa.

Bagi ahli teori, pengamat, atau eksperimental, materi gelap adalah target penelitian yang menjanjikan. Kami tahu itu ada, tetapi kami belum tahu apa itu pada tingkat fundamental. Alasan yang kita tidak tahu mungkin sudah jelas sekarang: itu hanya tidak cukup berinteraksi untuk memberi tahu kita, setidaknya sejauh ini. Sebagai manusia, kita hanya dapat melakukan begitu banyak jika materi biasa pada dasarnya tidak menyadari apa pun kecuali keberadaan materi gelap. Tetapi jika materi gelap memiliki beberapa sifat yang lebih menarik, para peneliti siap untuk menemukannya — dan, dalam prosesnya, untuk membantu kita secara lebih lengkap mengatasi misteri yang menakjubkan ini.

K.Sb.Po.050942.170421.00:31