Ilmuwan telah menemukan cara inovatif untuk mengungkap rahasia materi gelap: memanfaatkan lubang hitam supermasif sebagai akselerator partikel alami dengan kekuatan luar biasa. Temuan ini menunjukkan bahwa kondisi di sekitar lubang hitam jauh lebih ekstrem daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Saat ini, Large Hadron Collider (LHC) adalah akselerator partikel terkuat di Bumi. Namun, setelah penemuan boson Higgs pada tahun 2012, LHC belum berhasil menemukan bukti fisika di luar model standar fisika partikel, termasuk partikel penyusun materi gelap.
Situasi ini mendorong para ilmuwan untuk merancang akselerator partikel yang lebih besar dan lebih kuat untuk menjelajahi wilayah fisika yang belum diketahui. Namun, membangun akselerator seperti itu membutuhkan biaya dan waktu yang sangat besar. Untungnya, alam semesta menyediakan akselerator partikel alami dalam bentuk lingkungan ekstrem di sekitar lubang hitam supermasif.
Materi gelap adalah zat misterius yang diperkirakan menyusun sekitar 85% dari seluruh materi di alam semesta. Materi yang kita pahami, termasuk elektron, proton, dan neutron, hanya mencakup 15% dari alam semesta. Materi gelap sangat sulit dipahami karena tidak berinteraksi dengan cahaya, sehingga tidak terlihat.
Akselerator partikel buatan seperti LHC memungkinkan ilmuwan mempelajari dasar-dasar alam dengan cara menabrakkan partikel dengan kecepatan mendekati cahaya. Tabrakan ini menciptakan energi dan partikel berumur pendek yang dapat mengungkap partikel baru. Lubang hitam supermasif dapat meniru proses ini dengan memanfaatkan gravitasi dan putarannya.
Lubang hitam supermasif seringkali berada di pusat galaksi dan dikelilingi oleh cakram akresi, yaitu awan materi yang berbentuk pipih. Saat lubang hitam ini berputar dengan kecepatan tinggi, sebagian materi tersebut disalurkan ke kutub dan dilontarkan sebagai jet plasma berkecepatan tinggi yang mendekati kecepatan cahaya. Fenomena ini menghasilkan efek mirip seperti yang terjadi pada akselerator partikel di Bumi.
Jika lubang hitam supermasif dapat menghasilkan partikel dari tabrakan proton berenergi tinggi, maka kita mungkin akan mendapatkan sinyal di Bumi berupa partikel berenergi tinggi yang melintasi detektor kita dengan sangat cepat. Ini akan menjadi bukti adanya akselerator partikel alami dalam objek paling misterius di alam semesta, dengan energi yang tak mungkin dicapai oleh akselerator buatan manusia.
Kunci dari teori ini adalah penemuan bahwa aliran gas di sekitar lubang hitam dapat menyedot energi dari putaran lubang hitam. Hal ini menciptakan kondisi ekstrem yang membuat tabrakan antar partikel di sekitar lubang hitam menjadi lebih hebat dari yang pernah diperkirakan. Dengan demikian, di sekitar lubang hitam supermasif yang berputar, harusnya terjadi tabrakan partikel berkecepatan tinggi seperti yang diciptakan oleh LHC.
Beberapa partikel dari tabrakan ini masuk ke dalam lubang hitam dan hilang selamanya. Namun, karena energi dan momentumnya, sebagian akan keluar dan dipercepat ke energi sangat tinggi yang belum pernah dicapai sebelumnya.
Menangkap partikel energi tinggi dari ‘supercollider’ alami yang jaraknya berjuta-juta tahun cahaya akan sangat menantang, meskipun teorinya benar. Kunci pendeteksian partikel tersebut bisa berasal dari observatorium yang sudah memantau supernova, letusan lubang hitam, dan peristiwa kosmik energi tinggi lainnya. Meskipun lubang hitam berada sangat jauh, partikel-partikel itu tetap akan sampai ke kita.
