Eksperimen CERN Dukung Kuat Keberadaan Medan Magnet Antargalaksi sebagai Solusi Sinar Gamma yang Hilang

Sekelompok peneliti internasional berhasil mereplikasi kondisi ekstrem jet kosmik berenergi tinggi di lingkungan laboratorium, menandai kemajuan signifikan dalam astrofisika eksperimental. Menggunakan akselerator Super Proton Synchrotron (SPS) di CERN, Geneva, para ilmuwan menghasilkan 'bola api' plasma. Tujuannya adalah menyelidiki misteri kosmik yang telah lama ada: hilangnya sinar gamma berenergi tinggi yang melintasi ruang antargalaksi. Penelitian penting ini, yang dipublikasikan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) pada 3 November 2025, menjembatani kosmologi teoretis dengan eksperimen terestrial yang nyata.

Investigasi ini berpusat pada blazar, yaitu galaksi yang memiliki lubang hitam supermasif yang memancarkan pancaran radiasi dan partikel kuat menuju Bumi dengan kecepatan mendekati cahaya. Pancaran ini melepaskan sinar gamma dalam energi teraelectronvolt (TeV) yang sangat intens. Secara teori, saat sinar ini bergerak melalui ruang angkasa, mereka seharusnya berinteraksi dengan cahaya latar, menghasilkan pasangan elektron–positron. Pasangan ini kemudian diperkirakan akan menghasilkan emisi sekunder berupa sinar gamma berenergi lebih rendah melalui hamburan dari latar belakang gelombang mikro kosmik.

Namun, instrumen berbasis ruang angkasa, termasuk satelit Fermi, secara konsisten gagal mendeteksi emisi sekunder yang diprediksi ini, menciptakan teka-teki besar bagi para astrofisikawan. Untuk menjelaskan defisit ini, muncul dua teori utama: Pertama, medan magnet yang lemah menyebar di medium antargalaksi, secara halus membelokkan pasangan partikel tersebut. Kedua, balok itu sendiri menjadi tidak stabil saat melintasi material kosmik yang jarang, menghasilkan medan magnet yang memperkuat diri sendiri dan menghilangkan energi.

Tim peneliti, kolaborasi antara University of Oxford dan STFC's Central Laser Facility (CLF), menggunakan fasilitas HiRadMat CERN untuk menguji hipotesis-hipotesis ini secara langsung. Mereka memodelkan propagasi kaskade yang didorong oleh blazar melalui plasma antargalaksi dengan menghasilkan pasangan elektron–positron melalui SPS dan menyalurkannya melalui plasma ambien sepanjang satu meter. Ini memungkinkan mereka mengamati perilaku balok partikel dalam kondisi yang meniru ruang kosmik.

Pengukuran eksperimental memberikan hasil yang sangat jelas: balok pasangan tersebut tetap sangat sempit dan hampir paralel. Ini menunjukkan bukti minimal adanya medan magnet yang dihasilkan sendiri atau ketidakstabilan yang mengganggu. Pengamatan ini memberikan dukungan empiris yang substansial terhadap hipotesis alternatif yang melibatkan medan magnet eksternal, karena secara kuat menyiratkan bahwa ketidakstabilan balok-plasma bukanlah penyebab utama hilangnya sinar gamma GeV. Profesor Gianluca Gregori dari University of Oxford, yang merupakan Ketua Peneliti, menyatakan bahwa upaya laboratorium ini secara efektif menghubungkan teori abstrak dengan pengamatan konkret, sehingga meningkatkan pemahaman kita tentang fenomena astrofisika yang jauh.

Implikasi sentral dari temuan ini adalah dukungan kuat terhadap keberadaan medan magnet antargalaksi yang meresap, yang berpotensi menjadi peninggalan kuno dari momen-mula alam semesta. Hasil ini mengalihkan fokus ilmiah dari sekadar menjelaskan hilangnya sinar gamma menjadi memahami asal-usul magnetisme kosmik itu sendiri. Stabilitas yang diamati dalam eksperimen laboratorium, yang menyiratkan adanya perancah magnet eksternal, kini mendorong para ilmuwan untuk mencari sumber awal medan tersebut, melihat struktur kosmik ini sebagai petunjuk mendalam mengenai kondisi awal alam semesta.