Penelitian terbaru mengungkap bahwa sinar gamma yang berasal dari bintang neutron di pusat ledakan supernova dapat menjadi jalan untuk mengungkap misteri materi gelap.
Jika materi gelap terdiri dari partikel hipotetik ringan bernama axion, deteksi ini bisa menjadi terobosan besar.
Axion, kandidat utama materi gelap, diprediksi dapat menghasilkan sinar gamma energi tinggi ketika berinteraksi dengan medan magnet kuat.
Supernova dan Axion: Hubungan Kosmis
Tim peneliti dari Universitas California, Berkeley, memaparkan bahwa supernova di galaksi kita atau galaksi tetangga, seperti Awan Magellan Besar, dapat memberikan peluang langka untuk mendeteksi axion.
Peristiwa ini terjadi ketika bintang masif kehabisan bahan bakar nuklir, memicu ledakan besar yang menyisakan bintang neutron—objek dengan massa sangat padat dan medan magnet luar biasa kuat.
Supernova terakhir yang relatif dekat dengan Bumi, yakni supernova 1987A, meledak di Awan Magellan Besar lebih dari tiga dekade lalu.
Jika supernova serupa terjadi lagi, teleskop sinar gamma modern seperti Fermi Gamma-ray Space Telescope memiliki potensi untuk menangkap sinar gamma yang dihasilkan oleh axion.
Para ilmuwan menyebut bahwa satu deteksi saja cukup untuk mengonfirmasi keberadaan axion dan menentukan massanya.
Mengapa Sinar Gamma Penting?
Materi gelap, meskipun membentuk sekitar 85% massa alam semesta, tetap menjadi teka-teki karena tidak memancarkan, menyerap, atau memantulkan cahaya.
Namun, jika axion memang ada, partikel ini bisa mengubah medan magnet di sekitar bintang neutron menjadi sinar gamma yang dapat dideteksi.
Peneliti Benjamin Safdi menjelaskan bahwa sinyal seperti ini hanya akan berlangsung sekitar 10 detik setelah pembentukan bintang neutron baru, menawarkan peluang waktu yang sangat singkat namun signifikan.
Safdi dan timnya juga menyebut bahwa sinar gamma yang dihasilkan axion di sekitar bintang neutron akan lebih mudah dideteksi daripada di medan magnet galaksi, berkat intensitas medan magnet bintang neutron yang miliaran kali lebih kuat.
Faktor ini menjadikan bintang neutron “laboratorium kosmik” ideal untuk mencari axion.
Supernova 1987A dan Pencarian Axion
Dalam penelitian ini, tim juga mengevaluasi ledakan supernova 1987A, yang terjadi sebelum teknologi modern seperti teleskop Fermi tersedia.
Ketidakhadiran deteksi sinar gamma pada saat itu memberikan batas bawah pada massa axion QCD, salah satu jenis axion yang bergantung pada suhu.
Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa deteksi sinar gamma dari supernova masa depan dapat menentukan massa axion dengan lebih presisi.
Menurut Safdi, jika axion ada, peluang untuk mendeteksi sinyal ini masih kecil, sekitar 1 banding 10, mengingat keterbatasan bidang pandang teleskop saat ini.
Namun, keberhasilan satu deteksi saja akan menjawab banyak pertanyaan mendasar tentang materi gelap.
Persiapan untuk Supernova Berikutnya
Tim peneliti menyadari risiko kehilangan peluang mendeteksi axion jika supernova berikutnya terjadi sebelum instrumen yang lebih canggih tersedia.
Oleh karena itu, mereka tengah merancang konsep konstelasi teleskop sinar gamma bernama GALAXIS (Instrumen Axion Galaksi untuk Supernova).
Konstelasi ini dirancang untuk memantau seluruh langit sepanjang waktu, memastikan tidak ada sinyal yang terlewat.
“Kami semua khawatir jika supernova berikutnya terjadi sebelum kami siap,” ujar Safdi. “Jika itu terjadi, kita bisa kehilangan peluang besar untuk mendeteksi axion, dan mungkin harus menunggu puluhan tahun untuk kesempatan berikutnya.”
Potensi Terobosan dalam Fisika Modern
Jika axion terbukti ada, partikel ini tidak hanya menjelaskan materi gelap tetapi juga bisa menjadi penghubung antara teori relativitas umum Einstein dan mekanika kuantum, dua pilar fisika modern yang hingga kini belum sepenuhnya selaras.
Ini menegaskan pentingnya penelitian ini, tidak hanya untuk memahami materi gelap tetapi juga untuk menyusun ulang pemahaman kita tentang alam semesta.
Dengan sedikit keberuntungan dan teknologi yang tepat, ledakan supernova berikutnya dapat menjadi saksi lahirnya era baru dalam astrofisika.
