Materi gelap adalah materi yang tidak berinteraksi dengan gaya elektromagnetik. Artinya, ia tidak menyerap, memantulkan atau memancarkan cahaya, tetapi dapat dideteksi oleh tarikan gravitasinya pada materi lain. Sehingga membuatnya sangat sulit untuk ditemukan.
Galaksi-galaksi yang ada di alam semesta kita tampaknya mencapai prestasi yang mustahil. Meskipun berputar dengan kecepatan sedemikian rupa namun pada saat yang bersamaan tetap utuh menyatu, padahal gravitasi yang dihasilkan oleh materinya sebenarnya tidak akan sanggup untuk tetap menahannya. Jika saja hanya bergantung pada kekuatan gravitasi dari materi – yang dapat diketahui, seharusnya telah tercerai berai dengan sendirinya sejak lama.
Hal yang sama telah berlaku juga untuk gugusan galaksi, yaitu suatu struktur yang terdiri dari ratusan sampai ribuan galaksi yang terikat bersama oleh gravitasi. Kenyataan inilah yang telah membuat para ilmuwan untuk percaya bahwa sesuatu yang tidak dapat dilihat sedang bekerja sehinga semesta dapat berjalan seperti saat ini.
Dalam fisika, gaya gravitasi bergantung pada massa kedua buah benda, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara keduanya. Ini berarti bahwa gaya gravitasi meningkat sebanding dengan pertambahan massa, tetapi menurun dengan meningkatnya jarak antar objek.
Para ilmuwan berpikir bahwa sesuatu yang belum terdeteksi secara langsung adalah yang telah memberikan massa tambahan pada galaksi-galaksi ini, sehingga menghasilkan gravitasi ekstra yang mereka butuhkan untuk tetap utuh dan menyatu.
Materi aneh dan tidak diketahui ini disebut “materi gelap” karena tidak terlihat.
Materi gelap
Dan jika pun para peneliti telah mampu menyimpulkan keberadaan materi gelap, itu pun hanya dari efek gravitasi yang telah ditimbulkannya pada materi yang dapat terlihat.
Materi gelap sepertinya melebihi materi yang terlihat sekitar enam banding satu, di mana telah membentuk sekitar 27% dari alam semesta. Inilah fakta yang serius: Materi yang kita ketahui (yang dapat terlihat), telah membentuk semua bintang dan galaksi di mana hanya menyumbang sekitar 5% saja dari seisi alam semesta.
Tapi, apakah materi gelap itu?
Salah satu di antara sekian gagasannya adalah bahwa materi gelap dapat terdiri dari “partikel supersimetri” – partikel yang dihipotesiskan yang menjadi pasangan bagi partikel yang sudah diketahui dalam Model Standar. Eksperimen di Large Hadron Collider (LHC) dapat memberikan petunjuk lebih langsung tentang materi gelap.
Banyak teori mengatakan partikel materi gelap akan cukup berhasil untuk diproduksi di LHC. Jika mereka diciptakan di LHC, mereka akan melarikan diri melalui detektor tanpa disadari.
Namun, mereka akan menyerap energi dan momentum, sehingga fisikawan dapat menyimpulkan keberadaannya dari jumlah energi dan momentum yang “hilang” setelah tabrakan terjadi.
Kandidat materi gelap sering muncul dalam teori yang disarankan fisika di luar Model Standar, seperti supersimetri dan dimensi-tambahan. Sebuah teori yang menunjukkan keberadaan “Lembah Tersembunyi”, dunia paralel yang terbuat dari materi gelap yang memiliki sangat sedikit kesamaan dengan materi yang telah diketahui.
Jika salah satu dari teori-teori ini terbukti benar, itu bisa membantu para ilmuwan mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang komposisi alam semesta kita dan, khususnya, bagaimana galaksi bersatu.
Energi gelap
Energi gelap membentuk sekitar 68% dari alam semesta dan tampaknya terkait dengan ruang hampa di ruang angkasa. Energi gelap didistribusikan secara merata di seluruh alam semesta, tidak hanya pada ruang tetapi juga pada waktu – dengan kata lain, efeknya tidak terdilusi ketika alam semesta mengembang.
Distribusi secara merata berarti bahwa energi gelap tidak memiliki efek gravitasi lokal, melainkan efek global pada alam semesta secara keseluruhan. Ini mengarah pada gaya tolak, yang cenderung mempercepat perluasan alam semesta. Tingkat ekspansi dan percepatannya dapat diukur dengan pengamatan berdasarkan hukum Hubble. Pengukuran ini, bersama dengan data ilmiah lainnya, telah mengkonfirmasi keberadaan energi gelap dan memberikan perkiraan seberapa banyak zat misterius ini ada.
