Simulasikan Alam Semesta Ilmuwan Modifikasi Hukum Newton, Kok Bisa?

KOMPAS.com - Untuk pertama kalinya, para ilmuwan mensimulasikan pembentukan galaksi di alam semesta dengan memodifikasi hukum Newton.

Penelitian ini dilakukan para peneliti dari dua universitas berbeda, yakni University of Bonn (Jerman) dan University of Strasbourg (Prancis).

Melansir Science Daily, Senin (10/2/2020), simulasi pembentukan galaksi di alam semesta ini dilakukan tanpa materi ruang gelap.

Untuk mereplikasi proses ini di komputer, para peneliti malah memodifikasi hukum gravitasi Newton.

Baca juga: Kanibal sampai Zombie, Berikut 8 Galaksi Aneh di Alam Semesta

Galaksi-galaksi yang diciptakan dalam perhitungan komputer mirip dengan kondisi sebenarnya yang selama ini dilihat.

Asumsi para ilmuwan dengan simulasi alam semesta yang diterbitkan dalam Astrophysical Journal ini, yakni dapat memecahkan banyak misteri kosmologi modern.

Saat ini, para ahli cosmologi menganggap setelah Big Bang, materi tidak didistribusikan sepenuhnya secara merata.

Tempat yang lebih padat cenderung menarik lebih banyak materi dari lingkungan mereka. Hal itu disebabkan adanya pengaruh gaya gravitasi yang lebih kuat.

Baca juga: Pemegang Rekor Jagat Raya, Inilah 12 Objek Terbesar di Alam Semesta

Selama beberapa miliar tahun, akumulasi gas ini akhirnya membentuk galaksi yang kita lihat sekarang. Unsur penting dari teori ini adalah apa yang disebut dengan materi gelap.

Di satu sisi, dikatakan bertanggung jawab atas distribusi awal yang tidak merata yang menyebabkan aglomerasi awan gas. Misalnya, bintang-bintang di galaksi berputar dan bergerak sangat cepat, sehingga mereka mestinya dapat keluar dari jalur.

Tampaknya, ada sumber gravitasi tambahan di galaksi yang mencegah hal itu terjadi. Seperti star putty di dalam materi gelap yang tidak bisa dilihat dengan teleskop. 

"Mungkin gaya gravitasi itu sendiri berperilaku berbeda dari yang diperkirakan sebelumnya," ungkap Profesor Dr. Pavel Kroupa dari Helmholtz Institute for Radiation and Nuclear Physics di University of Bonn and the Astronomical Institute of Charles University di Praha.

Teori ini disebut MOND (Modified Newtonian Dynamics) yang ditemukan oleh fisikawan Israel, Profesor Dr. Mordehai Milgrom.

Menurut teori ini, daya tarik antara dua massa mematahui hukum Newton hanya sampai pada titik tertentu. Di bawah akselerasi yang sangat rendah, galaksi menjadi sangat kuat. Inilah sebabnya, galaksi tidak pecah karena kecepatan rotasi.

"Bekerjasama dengan Dr. Benoit Famaey di Strasbourg, kami telah mensimulasikan untuk pertama kalinya apakah galaksi akan terbentuk di alam semesta MOND, jika demikian, yang mana?" kata mahasiswa doctoral, Nils Wittenburg.

Para ilmuwan kemudian menggunakan perangkat lunak tersebut untuk mensimulasikan pembentukan bintang dan galaksi. Mulai dari awan gas beberapa ratus ribu tahun setelah Big Bang.

Baca juga: Galaksi Terbesar di Jagat Raya Tertangkap Kamera NASA

"Dalam banyak aspek, hasil kami sangat dekat dengan apa yang sebenarnya kami amati dengan teleskop," jelas Kroupa.

Selanjutnya, simulasi ini menghasilkan pembentukan galaksi cakram yang berputar seperti Bima Sakti dan hampir semua galaksi besar lain yang dikenal.

"Simulasi materi gelap, di sisi lain, sebagian besar membuat galaksi tanpa seperti materi cakram berbeda," kata ilmuwan.

Perhitungan berdasarkan keberadaan materi gelap juga sangat sensitif terhadap perubahan parameter tertentu, seperti frekuensi supernova dan pengaruhnya terhadap distribusi materi di galaksi. Namun, dalam simulasi MOND, faktor-faktor ini hampir tidak berperan.

Baca juga: Rahasia Alam Semesta, Kenapa Langit Senja dan Fajar Berwarna Orange?

Kendati demikia, hasil terbaru yang diterbitkan dari Bonn, Praha dan Strasbourg tidak sesuai dengan kenyataan. Kroupa menegaskan simulasi hanya langkah awal.

Sebagai contoh, ilmuwan sejauh ini hanya membuat asumsi yang sangat sederhana tentang distribusi materi asli di kondisi alam semesta muda.

"Kita sekarang harus mengulangi perhitungan dan memasukkan faktor pengaruh (pembentukan galaksi di alam semesta) yang lebih kompleks. Lalu kita akan melihat apakah teori MOND benar-benar menjelaskan kenyataan," sambung Kroupa.

Baca juga: Video Simulasi Ini Tunjukkan Hubungan Intim Lubang Hitam dan Galaksi