Galaksi Tanpa Bintang: Menghilangnya Hidrogen di Alam Semesta Awal

Ilustrasi quasar, objek paling terang di alam semesta yang digerakkan oleh lubang hitam.
Kredit: NASA

Hidrogen adalah unsur yang paling mendominasi di alam semesta, yang membentuk 75% komposisi semua materi normal dan bintang. Meskipun panas, bintang hanya bisa terbentuk dari molekul gas paling dingin saat awan molekuler hidrogen raksasa runtuh karena gaya gravitasinya sendiri dan memicu reaksi fusi nuklir, proses peleburan hidrogen menjadi helium yang menghasilkan energi dalam jumlah besar yang terlihat sebagai cahaya bintang.

Para astronom telah lama mencari molekul gas dingin yang membentuk bintang di wilayah jauh alam semesta. Pada sejarah awal alam semesta, para astronom menduga molekul gas dingin bahan baku bintang seharusnya melimpah karena belum digunakan untuk memproduksi bintang.

Dr. Stephen Curran dari School of Physics and CASTRO University of Sydney dan Dr. Matthew Whiting dari CSIRO Astronomy and Space Science telah membahas permasalahan ini, dengan merancang sebuah model yang menunjukkan bagaimana lubang hitam supermasif yang bersembunyi di pusat setiap galaksi aktif mampu mengionisasi semua molekul gas yang berada di sekitarnya, bahkan di galaksi terbesar sekalipun.

Ketika molekul gas hidrogen berada dalam keadaan ini, elektron dikeluarkan dari atom, sehingga gas dingin menjaga awan molekuler agar tidak runtuh dan membentuk bintang. Selain itu, jika mengalami ionisasi, molekul gas tidak dapat dideteksi oleh panjang gelombang radio, cara yang biasa digunakan untuk menemukan gas dingin bahan baku bintang.

“Sebelumnya, kami tidak mengetahui berapa banyak gas yang terionisasi oleh piringan akresi lubang hitam. Kami menduga ionisasi menyebabkan gas dingin yang melimpah di alam semesta awal tidak terdeteksi oleh teleskop radio saat ini. Jadi, kita sebelumnya menduga semua ini mungkin hanya karena masalah sensitivitas teleskop,” ungkap Dr. Curran.

Makalah studi yang ditulis oleh Dr. Curran dan Dr. Whitin telah dipublikasikan di The Astrophysical Journal, menyimpulkan bahwa radiasi ultraviolet ekstrem yang dilepaskan hampir secepat cahaya oleh material gas yang dihisap lubang hitam supermasif, cukup untuk mengionisasi semua molekul gas dingin di galaksi terbesar sekalipun.

“Untuk mempelajarinya secara mendetail, kami memilih sumber gelombang radio yang paling jauh. Apa yang tampak sebagai cahaya redup bagi kita di Bumi, sebenarnya adalah cahaya ultraviolet ekstrem, yang redup dan direntangkan oleh pergeseran merah ke panjang gelombang cahaya kasat mata selama beberapa miliar tahun perjalanan untuk mencapai kita,” jelas Dr Curran.

“Sayangnya, inilah satu-satunya objek yang kita ketahui pada batasan kosmik dan di dalamnya radiasi dari lubang hitam pusat begitu kuat sehingga memanaskan seluruh molekul gas sampai titik maksimal sehingga bintang tidak bisa terbentuk."

“Kami telah menunjukkan bahwa permasalahan bukan terletak pada kesensitivitasan teleskop, semua molekul gas dingin untuk membentuk miliaran bintang mirip Matahari benar-benar terionisasi. Berarti, bahkan Square Kilometer Array, teleskop radio terbesar yang saat ini sedang dalam proses pembangunan di Australia, Selandia Baru dan Afrika Selatan, tidak akan mampu mendeteksi molekul gas pembentuk bintang di galaksi-galaksi tersebut,” pungkas Dr. Curran.

“Square Kilometer Array memang lebih unggul, karena jajaran teleskop optik kurang sensitif untuk mendeteksi molekul gas dingin. Meskipun tidak terdeteksi, molekul gas dingin ada di sana karena telah memberi kita bintang dan galaksi sebagaimana yang kita amati saat ini.”

Ditulis oleh: Universitas Sydney, phys.org

Sumber: Galaxies without stars: The problem of the missing hydrogen in the earlyUniverse

#terimakasihgoogle