TAK ADA TANDA GAYA TERSEMBUNYI YANG MELENGKUNGKAN GALAKSI

Pengukuran terbaru atas pengembangan alam semesta menyisakan ruang bagi energi gelap yang berevolusi seiring waktu, alih-alih konstanta kosmologis yang tetap. Salah satu penjelasan yang diajukan adalah bahwa energi gelap berinteraksi dengan materi gelap. Itu akan meruntuhkan salah satu pilar fisika, prinsip ekuivalensi, yang menyatakan bahwa segala sesuatu jatuh dengan cara yang sama, tetapi hanya di sektor gelap.

Model semacam itu menghasilkan gaya kelima yang hanya bekerja pada materi gelap. Uji laboratorium atas prinsip ekuivalensi mencapai ketelitian satu bagian dalam 10¹³ hingga 10¹⁵, tetapi pada dasarnya tidak bisa melihat gaya yang mengabaikan materi biasa. Batas terbaik sejauh ini berasal dari kosmologi, pada beberapa perseribu gravitasi, dan beberapa tafsiran atas data terbaru bahkan lebih menyukai gaya sebesar itu.

Cakram yang tertinggal

Harry Desmond (University of Portsmouth) dan Pedro G. Ferreira (University of Oxford) mencarinya di dalam galaksi. Galaksi spiral adalah cakram bintang dan gas yang berada di dalam halo materi gelap yang jauh lebih besar. Jika gaya kelima menarik halo ke arah struktur di sekitarnya tetapi tidak menarik bintang-bintangnya, halo bergerak lebih dulu dan cakramnya tertinggal, sejauh beberapa puluh parsek.

Cakram tetap terikat pada halo, tetapi tarikan pemulih dari halo melemah ke arah tepi. Jadi bintang-bintang di bagian luar harus bergeser lebih jauh daripada yang di dalam, dan cakram melengkung membentuk huruf U, mangkuk yang membuka menjauhi arah gaya. Kedalaman mangkuk itu sebanding persis dengan kekuatan gayanya.

Bagaimana gaya yang hanya bekerja pada materi gelap melengkungkan cakram: halo tertarik menjauh (panah hijau), cakram mengendap di luar pusat dan melengkung membentuk U. — Gambar 1, Desmond & Ferreira (2026), arXiv:2610.24618, CC BY 4.0.

Ribuan cakram dari samping

Lengkungan yang diprediksi terlalu kecil untuk terlihat pada satu galaksi saja, dan galaksi nyata melengkung karena banyak sebab biasa. Karena itu ujinya bersifat statistik. Para penulis mengukur garis tengah 3.968 cakram yang terlihat dari samping dalam citra Sloan Digital Sky Survey, dengan ukuran yang hanya peka terhadap lengkungan berbentuk U dan mengabaikan lengkungan berbentuk S yang umum pada galaksi spiral.

Dari peta materi di alam semesta lokal, hingga jarak 290 megaparsek, mereka menghitung untuk setiap galaksi arah dan kekuatan gaya kelima yang akan dirasakannya. Jika gaya itu ada, lengkungan-lengkungan itu akan selaras dengan prediksi tersebut.

Ternyata tidak. Lengkungan yang terukur tidak menunjukkan tanda korelasi yang diprediksi, bahkan sedikit sekali condong ke arah sebaliknya, efek yang oleh para penulis hampir seluruhnya ditelusuri ke satu galaksi yang citranya masih memuat sebuah bintang latar depan.

Batas tiga kali lebih ketat

Hasilnya adalah batas atas: gaya kelima harus lebih lemah dari 7,7 × 10⁻⁴ gravitasi (kredibilitas 95%) untuk jangkauan 8 megaparsek ke atas. Setelah menguji lima belas variasi asumsi mereka, para penulis menyebut batas konservatif sebesar 1,7 × 10⁻³.

Daerah yang dikecualikan (abu-abu) untuk kekuatan gaya sektor gelap terhadap jangkauannya; di kanan, kasus jangkauan tak hingga, tempat beberapa nilai yang disukai oleh pencocokan data DESI (biru, ungu) berada di atas batas baru. — Gambar 3, Desmond & Ferreira (2026), arXiv:2610.24618, CC BY 4.0.

Untuk jangkauan yang praktis tak hingga, bahkan batas konservatif itu tiga kali lebih kuat daripada batas kosmologis paling ketat, dan 43 hingga 360 kali lebih kuat daripada uji astrofisika sebelumnya. Batas ini tidak mendukung, pada sekitar 2 hingga 3 sigma, kopling yang disukai oleh beberapa pencocokan terbaru model energi gelap yang berinteraksi terhadap data survei DESI.

Kedua pendekatan saling melengkapi. Batas kosmologis bergantung pada perilaku medan sepanjang sejarah kosmos; uji lengkungan mengukur gaya yang bekerja pada materi gelap saat ini. Pada jangkauan menengah, analisis kosmologis atas model paling sederhana masih memberikan batas yang lebih ketat daripada batas konservatif di sini.

Jalan keluar

Sebuah teori masih bisa menyembunyikan gaya itu di dalam galaksi dengan mekanisme “penapisan” (screening). Para penulis menunjukkan bahwa jenis-jenis penapisan yang umum tidak dapat melakukannya sambil tetap membuat gaya itu relevan bagi kosmologi. Dua pilihan yang lebih eksotis, penapisan Vainshtein dan apa yang disebut kopling disformal, tetap terbuka dan diserahkan pada penelitian mendatang. Sampai saat itu, mereka menyarankan agar pencocokan model energi gelap yang berinteraksi memperlakukan 1,7 × 10⁻³ gravitasi sebagai batas atas.