Model Materi Gelap Biner Menjelaskan Radiasi Gamma Pusat Galaksi dan "Keheningan" Galaksi Katai

Sebuah konsep teoritis baru menunjukkan bahwa Materi Gelap, yang mencakup sekitar 85% massa alam semesta, mungkin bukan berupa partikel tunggal, melainkan sebuah sistem biner yang terdiri dari dua komponen berbeda. Hipotesis ini bertujuan untuk menyelesaikan kontradiksi observasi yang sudah lama ada, yang selama ini meragukan model Materi Gelap monolitik, seperti model yang didasarkan pada Weakly Interacting Massive Particles atau WIMP.

Dalam kerangka pemahaman standar tentang WIMP, yang merupakan salah satu kandidat Materi Gelap yang paling kuat, partikel-partikel ini diasumsikan hanya berinteraksi melalui gravitasi dan interaksi nuklir lemah. Namun, minimnya data yang meyakinkan mengenai WIMP, termasuk hasil dari Large Hadron Collider, telah mengalihkan fokus perhatian ke model-model alternatif. Inovasi utama dalam model "materi gelap fobia-dSph" adalah perilaku Materi Gelap yang tampaknya bergantung pada lingkungan sekitar, berubah-ubah sesuai dengan kepadatan lokal dan gaya gravitasi. Model ini mendalilkan bahwa untuk mendeteksi sinyal tidak langsung, seperti emisi sinar gamma, diperlukan kehadiran dan interaksi simultan dari kedua komponen Materi Gelap tersebut, yang kemudian memicu anihilasi mereka.

Para peneliti, termasuk Asher Berlin, Joshua Foster, Dan Hooper, dan Gordan Krnjaic, mengembangkan teori ini dengan dukungan dari institusi seperti Fermilab. Publikasi karya mereka yang bertajuk "dSph-phobic dark matter" disajikan dalam "Journal of Cosmology and Astroparticle Physics" (JCAP) pada 9 April 2026. Struktur biner ini secara langsung menjelaskan misteri Surplus Sinar Gamma Pusat Galaksi (GCE)—sebuah lonjakan sinar gamma yang tidak terjelaskan yang terekam oleh Teleskop Luar Angkasa Fermi. Surplus ini, yang merupakan kumpulan foton di wilayah bola di sekitar cakram Bima Sakti, sebelumnya hanya bisa dijelaskan melalui anihilasi Materi Gelap, namun absennya fenomena serupa di galaksi kerdil sferoid (dSph), meskipun memiliki kepadatan Materi Gelap yang tinggi, sempat memicu kontradiksi serius.

Galaksi kerdil dianggap sebagai "laboratorium" ideal untuk menguji hipotesis ini karena minimnya kandungan gas dan bintang muda, sehingga meminimalkan gangguan latar belakang dari pulsar atau lubang hitam. Model "materi gelap fobia-dSph" memecahkan ketidaksesuaian ini dengan berasumsi bahwa dalam kondisi kepadatan tinggi dan gravitasi kuat di Pusat Galaksi, terjadi anihilasi bersama dari kedua komponen, yang kemudian menghasilkan radiasi gamma yang teramati. Pada saat yang sama, potensi gravitasi yang lebih landai di galaksi kerdil mungkin menghambat tercapainya energi kinetik yang diperlukan untuk ko-anihilasi partikel yang lebih ringan dengan yang lebih berat, sehingga menekan sinyal yang dapat dideteksi. Gordan Krnjaic dari Fermilab mencatat bahwa jika teori tentang jenis Materi Gelap tunggal itu benar, kita seharusnya mengamati emisi serupa di wilayah lain dengan konsentrasi zat tersebut yang tinggi.

Pembuktian ketergantungan ekologis ini, yakni ketergantungan pada kondisi lokal, sangat bergantung pada hasil survei astronomi di masa mendatang. Misi "Euclid" milik Badan Antariksa Eropa (ESA) diposisikan sebagai uji kritis bagi teori ini, dengan data kosmologis skala besar yang diharapkan rilis pada Oktober 2026. Teleskop Euclid, yang diluncurkan pada Juli 2023, menggunakan metode pelensaan gravitasi untuk membuat peta tiga dimensi distribusi Materi Gelap dengan mengukur distorsi cahaya dari miliaran galaksi sepanjang 10 miliar tahun sejarah kosmik. Pada akhir misi enam tahunnya, Euclid diharapkan dapat memotret lebih dari 1,5 miliar galaksi, yang akan memungkinkan konfirmasi model biner atau justru mendukung alternatif lain, seperti sinyal dari pulsar milidetik. Para ilmuwan berharap bahwa data masa depan dari Euclid akan membantu memperjelas apakah sistem kerdil benar-benar memancarkan radiasi gamma, yang merupakan poin kunci untuk menguji hipotesis ini.