Teka-teki Besar dari Kematian Galaksi Muda

Dari alam semesta jauh, cahaya telah menempuh perjalanan sekitar 10,7 miliar tahun dari galaksi MACS2129-1, dilipat, terdistorsi dan diperkuat oleh gaya gravitasi gugus-gugus galaksi di latar depan, sebagaimana ditunjukan pada gambar.
Kredit: NASA, ESA, dan S. Toft (University of Copenhagen); M. Postman (STScI), dan the CLASH team

Siklus hidup sebuah galaksi ternyata sangat transparan dan tak terelakkan: gravitasi materi normal dan materi gelap saling tarik menarik untuk menciptakan ikatan massa yang sangat besar.

Di dalam lingkaran halo materi gelap, materi normal dikumpulkan ke arah pusat. Bila kepadatannya mencapai jumlah yang cukup besar, awan molekuler gas akan runtuh dan membentuk bintang-bintang baru di dalamnya.
J. Turner

Materi normal berkumpul di tengah, membentuk bintang dan melayang di cakram galaksi.

Seiring waktu, lebih banyak molekul gas yang mengarah ke pusat galaksi dan membuat ukuran galaksi menjadi lebih kecil, galaksi-galaksi muda saling bergabung dan membentuk galaksi raksasa yang kita lihat sekarang.

Teori pembentukan dan evolusi galaksi menggagas bahwa galaksi-galaksi raksasa terbentuk karena "benturan" antara struktur-struktur yang lebih kecil, kemudian berevolusi selama 8-11 miliar tahun terakhir menjadi galaksi yang kita lihat sekarang.
Gemini Observatory Illustration/Jon Lomberg

Pola penggabungan terstruktur ini menciptakan galaksi spiral modern, atau galaksi elips raksasa ketika beberapa galaksi berukuran besar bergabung.

Penggabungan galaksi biasa terjadi dan seiring berlalunya waktu, semua galaksi yang terikat secara gravitasi di dalam gugus galaksi, pada akhirnya akan bergabung menjadi galaksi tunggal yang lebih besar. Penggabungan dalam struktur besar, hampir selalu membentuk galaksi elips raksasa.
A. Gai-Yam/Weizmann Inst. of Science/ESA/NASA

Penggabungan dalam skala besar sekaligus menghasilkan bintang-bintang baru, karena mengeluarkan kandungan molekul gas yang tersisa terjadi untuk generasi masa depan bintang.

Galaksi Cerutu (Messier 82) dan angin super galaktiknya (berwarna merah), laju pembentukan bintang terjadi sangat cepat. Inilah galaksi masif terdekat dengan laju tinggi pembentukan bintang .
NASA, ESA, The Hubble Heritage Team, (STScI/AURA); M. Mountain (STScI), P. Puxley (NSF), J. Gallagher (U. Wisconsin)

Tapi, sebuah galaksi yang baru ditemukan ini menantang keseluruhan gambar.

Inilah pemandangan bidang lebar gugus galaksi MACS J2129-0741, yang terletak di rasi Aquarius. Gugus galaksi masif terlihat besar, cerah, dan mendistorsi gambar galaksi-galaksi latar belakang, termasuk galaksi MACS2129-1 (berwarna merah di kanan atas) yang telah mati.
NASA, ESA, M. Postman (STScI), dan the CLASH team

Pada umumnya, galaksi spiral yang lebih muda ukurannya lebih kecil, lebih biru, kaya gas dan kurang masif.

Galaksi-galaksi yang sebanding dengan Bima Sakti saat ini sangat banyak, namun galaksi muda yang menyerupai Bima Sakti, karakteristiknya lebih kecil, lebih biru, dan lebih kaya gas daripada galaksi-galaksi saat ini.
NASA dan ESA

Kecuali, MACS2129-1, yang kita lihat pada redshift z=2,15, ketika alam semesta baru berusia 3 miliar tahun. 

Gambar galaksi yang diperbesar oleh lensa gravitasi MACS2129-1, berputar sangat cepat dan sama sekali tidak memiliki bintang-bintang muda baru.
NASA, ESA, and S. Toft (University of Copenhagen); NASA, ESA, M. Postman (STScI), dan the CLASH team

Kandungan gas di dalam galaksi ini sangat sedikit dan tidak memiliki bintang-bintang biru muda, dan diameternya setengah ukuran fisik Bima Sakti, meskipun tiga kali lipat lebih masif.

Ilustrasi perbandingan galaksi muda MACS2129-1 menyerupai cakram yang telah mati (kanan) dengan Bima Sakti (kiri). Meskipun tiga kali lipat lebih masif, namun ukurannya hanya setengah Bima Sakti. MACS2129-1 juga berputar dua kali lebih cepat daripada Bima Sakti. Perhatikan bahwa wilayah berwarna biru di Bima Sakti merupakan wilayah kelahiran bintang, sementara galaksi muda yang telah mati berwarna kuning, menandakan populasi bintang yang lebih tua dan tidak melahirkan bintang-bintang baru.
NASA, ESA, dan Z. Levy (STScI)

Tampak terentang dan terdistorsi karena lensa gravitasi gugus galaksi masif latar depan.

Dengan memetakan distribusi materi pada objek latar depan, para astronom dapat merekonstruksi seperti apa galaksi tanpa efek lensa gravitasi.
NASA, ESA, dan S. Toft (University of Copenhagen);  NASA, ESA, M. Postman (STScI), and the CLASH team

Tanpa kelahiran bintang-bintang baru, galaksi spiral muda yang masif ini adalah misteri kosmik yang menantang teori evolusi galaksi kita.

Ditulis oleh: Ethan Siegel, kontributor www.forbes.com

Astrofisika dan penulis Ethan Siegel adalah pendiri dan penulis utama Starts With A Bang! Buku-bukunya, Treknology dan Beyond The Galaxy, tersedia di manapun buku-buku dijual.

Sumber: Discovery Of A Young, Dead Galaxy Creates A Huge Puzzle For Astronomers

#terimakasihgoogle