Materi gelap dapat terbentuk dari lubang hitam kecil yang terbentuk ketika apa yang disebut “barion gelap” runtuh, menurut para ilmuwan. Atau, sebagai alternatif, materi gelap bisa jadi merupakan sejenis partikel yang diciptakan oleh suatu bentuk radiasi Hawking di cakrawala kosmik.
Materi gelap adalah substansi yang tampaknya menyusun sekitar 27% alam semesta kita, dibandingkan dengan 5% alam semesta yang terdiri dari materi “normal”. Para ilmuwan tentu tahu bahwa materi gelap ada karena beberapa efek aneh yang diamati di kosmos yang tidak dapat dijelaskan oleh materi normal. Namun, tidak ada yang tahu terbuat dari apa materi gelap itu.
Selama beberapa dekade, kandidat utama adalah WIMP, atau Partikel Masif yang Berinteraksi Lemah. Namun, seiring pencarian WIMP mulai goyah karena eksperimen terus gagal , teori-teori baru tentang materi gelap mulai bermunculan. Di antaranya terdapat dua model baru yang dikembangkan oleh Stefano Profumo, seorang profesor fisika teoretis di University of California, San Diego — dan gagasannya mengambil sudut pandang yang sangat berbeda terhadap masalah materi gelap.
“Sikap saya adalah kita telah berusaha keras untuk menganggap materi gelap sebagai partikel, tetapi sejauh ini belum berhasil,” ujar Profumo kepada Space.com. “Saya pikir wajar saja jika kita beristirahat sejenak dan melihat keseluruhannya dari kejauhan, lalu bertanya-tanya apakah kita pada dasarnya salah dalam memandang hal ini.”
Dalam sebuah makalah, Profumo mempertimbangkan apakah “sektor gelap” bisa jadi merupakan sumber materi gelap. Yang ia maksud dengan sektor gelap bukanlah bagaimana alam semesta kita diatur oleh materi gelap dan energi gelap . Sebaliknya, ia merujuk pada semacam “dunia cermin” yang terdiri dari partikel-partikel yang berinteraksi melalui gaya-gaya yang tidak dialami oleh materi di dunia kita.
Profumo mengatakan konsep ini tidak seaneh kedengarannya. Misalnya, ia menyoroti bagaimana quark di dalam proton dan neutron terikat bersama oleh gaya nuklir kuat.
“Tapi kemudian ambil contoh elektron , yang sama sekali tidak merasakan gaya kuat. Mereka sama sekali tidak merasakannya. Bagi mereka, gaya kuat adalah sektor gelap,” kata Profumo. “Hal ini umum dalam Model Standar .”
Barion gelap akan setara dengan proton atau neutron di sektor gelap ini, kecuali bahwa mereka dapat mengandung lebih dari tiga quark, kata Profumo, dan karena itu menjadi lebih masif.
Langkah selanjutnya dalam teori peneliti ini terinspirasi oleh pertanyaan putranya yang remaja, apakah sebuah partikel yang cukup masif dapat runtuh karena gravitasinya sendiri hingga membentuk lubang hitam mini . Barion gelap di sektor gelap, jika memang ada, bisa jadi cukup masif untuk melakukan hal itu — dan lubang hitam kecil ini kemudian dapat tersebar luas di alam semesta dan secara kolektif membentuk apa yang kita sebut materi gelap.
“Saya pernah bekerja dengan orang-orang yang telah memikirkan secara mendalam tentang padanan sektor gelap untuk gaya kuat, tetapi mereka belum pernah benar-benar mencapai batas lubang hitam,” kata Profumo. “Namun, saya sungguh-sungguh berpikir itu adalah kemungkinan yang perlu kita pertimbangkan.”
Lubang hitam, besar atau kecil, dikelilingi oleh batas tak terlihat yang disebut horizon peristiwa , di mana gravitasi begitu kuat sehingga bahkan cahaya pun tidak dapat lolos. Namun, horizon peristiwa itu ‘panas’ – partikel yang tercipta di batas tersebut oleh efek kuantum dapat memancar keluar sebagai apa yang kita sebut radiasi Hawking (dinamai menurut fisikawan terkenal Stephen Hawking, yang berjasa atas gagasan tersebut). Seiring waktu, radiasi Hawking menghilangkan massa dan energi dari lubang hitam, menyebabkannya menguap secara bertahap. Untuk lubang hitam supermasif , ini akan memakan waktu yang sangat lama — setidaknya 10^100 tahun. Namun, lubang hitam pada skala terkecil — yang kita sebut skala Planck —- dapat menguap dalam jangka waktu yang lebih singkat daripada usia alam semesta.
Namun, jika kita membuat asumsi tertentu tentang sifat lubang hitam yang terbentuk oleh keruntuhan barion gelap, maka radiasi Hawking mereka dapat ditekan, mencegahnya menguap dan memungkinkan mereka bertindak sebagai materi gelap.
Sementara itu, ide Profumo yang lain juga memanfaatkan konsep radiasi Hawking, tetapi dengan cara yang benar-benar baru.
Kita hidup di alam semesta yang mengembang dengan laju yang semakin cepat, membawa wilayah-wilayah kosmos begitu jauh sehingga cahayanya takkan pernah mencapai kita. Hal ini mengarah pada sebuah batas, atau cakrawala kosmik, yang mendefinisikan tepian alam semesta yang tampak. Mungkin masih ada lebih banyak lagi alam semesta di balik cakrawala ini, tetapi kita takkan pernah melihatnya.