Tepat di depan pintu kosmik kita sendiri, galaksi-galaksi mungkin terbentuk pada akhir Zaman Kegelapan alam semesta, lebih dari 13 miliar tahun yang lalu.
 |
| Kredit gambar: Universitas Durham |
Galaksi
Bima Sakti yang membentang sekitar 100.000 tahun cahaya, diorbit oleh lusinan
galaksi yang ukurannya jauh lebih kecil. Ukuran beberapa di antaranya bahkan hanya mencakup beberapa ribu tahun cahaya. Darimana galaksi-galaksi satelit yang menginduk Bima Sakti berasal? Bagaimana mereka terbentuk? Dan apa yang dapat mereka ajarkan kepada
kita tentang kosmos? Pertanyaan mengernyitkan dahi yang kerap diajukan di bidang astronomi, tetapi kita mungkin telah mengungkap masa lalu menarik galaksi-galaksi katai yang redup ini.
Dalam
sebuah makalah ilmiah yang dipublikasikan di Astrophysical
Journal, satu tim ilmuwan dari Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian dan
Institusi Kosmologi Komputasional Universitas Durham, menyimpulkan galaksi-galaksi satelit paling redup yang mengorbit Bima Sakti adalah salah satu galaksi tertua di seluruh alam semesta. Mereka mengumpulkan sebagian besar massa sekitar 13,5 miliar tahun yang lalu,
tidak lama setelah Big Bang.
Pada
dasarnya, semakin redup sebuah galaksi, semakin besar kemungkinan terungkap identitasnya sebagai galaksi purba. Tim memanfaatkan teknik yang disebut fungsi luminositas, atau distribusi galaksi
menurut seberapa terang dan besar sebuah galaksi.
Dengan
menggunakan superkomputer di Warsawa, Polandia, dan Durham, Inggris, tim menghitung fungsi luminositas galaksi menurut model standar
kosmologi yang disebut model Lambda
Cold Dark Matter. Tim menemukan terdapat jeda atau “kekakuan”
dalam fungsi luminositas, yaitu skala kecerahan tertentu saat hanya ada sedikit galaksi. Ternyata, jeda di fungsi luminositas sesuai dengan waktu saat mereka berhenti terbentuk untuk sementara, dan apa pun yang
redup daripada luminositas ini kemungkinan telah terbentuk jauh di masa lalu.
 |
| Di sebelah kiri adalah bagan fungsi luminositas, sedangkan di sebelah kanan adalah bagan fungsi luminositas yang dihitung sebagai hasil ionisasi yang menghentikan pembentukan galaksi untuk sementara waktu. Sownak Bose, dkk. |
“Setelah
beberapa eksplorasi, kami menemukan jeda yang disebabkan oleh
transisi antara galaksi yang terbentuk selama Zaman Kegelapan dengan yang
terbentuk setelahnya,” jelas penulis utama makalah ilmiah Sownak Bose dari Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian kepada situs Popular
Mechanics melalui email.
Kegelapan Kosmos
Menurut
model standar kosmologi, Zaman Kegelapan dimulai sekitar 380.000 tahun setelah
Big Bang, ketika alam semesta mulai mendingin dan atom-atom pertama dari
hidrogen netral terbentuk. Tanpa bintang atau galaksi, alam semesta dipenuhi
dengan gas hidrogen dan materi gelap. Materi gelap bergabung menjadi
struktur lingkaran “halo”, setelah itu gaya gravitasi materi gelap
menarik dan menyatukan gas hidrogen untuk membentuk bintang dan galaksi generasi pertama.
“Partikel-partikel materi gelap diyakini menggumpal untuk membentuk struktur luas
materi gelap di bawah pengaruh gaya gravitasi,” tambah Bose. “Struktur ini bertindak
sebagai perangkap gravitasi dan mampu mengakumulasi materi barion normal, terutama
dalam bentuk hidrogen. Ketika akhirnya gumpalan hidrogen cukup padat, bintang
dan galaksi terbentuk.”
Lingkaran
halo materi gelap bukan sekadar produk masa lalu, tetapi membentuk struktur alam semesta hingga hari ini.
“Kami
menduga semua galaksi, termasuk Bima Sakti, dikelilingi oleh lingkaran
halo materi gelap yang menjadi perancah struktur galaksi,” kata Bose.
“Materi gelap bagaikan kerangka penyusun tak kasat mata yang membangun alam semesta yang dapat kita amati.”
Namun setelah bintang dan galaksi generasi pertama terbentuk, radiasi intens
ultraviolet mengionisasi sisa-sisa gas hidrogen, melucuti atom elektron
dan hanya menyisakan partikel-partikel bermuatan. Lingkaran halo materi gelap
tidak bisa memerangkap gas untuk memproduksi bintang-bintang baru, sehingga
pembentukan galaksi terhenti selama sekitar satu miliar tahun.
“Ketika
hidrogen memanas karena radiasi dari galaksi generasi pertama, lingkaran halo
materi gelap yang berukuran kecil tidak lagi mampu menangkap gas yang memanas,” ujar Bose. “Ketika saluran bahan bakar dihentikan, laju produksi bintang terhenti sekaligus menghentikan pertumbuhan massa galaksi. Hanya lingkaran
halo materi gelap yang lebih masif (membutuhkan waktu ratusan juta tahun untuk
terbentuk) memiliki ‘sumur gravitasi’ yang cukup dalam, untuk menampung gas dan
memproduksi bintang-bintang baru.”
Big Pause
Jeda pembentukan galaksi karena goncangan ionisasi inilah yang
menghasilkan “kekakuan”, yang dihitung oleh tim peneliti dalam fungsi
luminositas. Galaksi sebelum “kekakuan” adalah galaksi katai, redup dan purba yang mengumpulkan sebagian besar massa saat Zaman Kegelapan berakhir, sementara galaksi yang terbentuk setelah
“kekakuan” cenderung lebih besar dan lebih cerah. Seiring waktu,
galaksi mulai bergabung untuk membentuk galaksi yang lebih
besar seperti Bima Sakti kita. Bima Sakti dapat memiliki bintang yang telah berusia 13,6 miliar tahun, meskipun mereka tidak lagi membentuk
struktur atau menjadi bagian akumulasi dari sebagian
besar massanya hingga beberapa waktu kemudian.
 |
| Bagan galaksi-galaksi satelit yang mengorbit Bima Sakti. 80% di antaranya mungkin adalah galaksi paling kuno di alam semesta, sebagaimana ditunjukkan oleh tingkat luminositas mereka yang ultra-redup. Universitas Durham |
Meskipun begitu, beberapa galaksi satelit Bima Sakti tetap tidak berubah
selama miliaran tahun, termasuk galaksi katai Segue-1, Bootes I, Tucana II,
dan Ursa Major I, mereka adalah beberapa galaksi generasi pertama alam semesta. Menurut Bose, para astronom telah menemukan
sekitar 54 galaksi yang mengorbit Bima Sakti, tetapi hanya sekitar 47% wilayah langit yang telah diteliti secara memadai, sehingga perkiraan jumlah total galaksi satelit Bima Sakti berada di kisaran angka
100-150.
“Sekitar 80% galaksi satelit adalah galaksi purba, sedangkan sisanya adalah galaksi yang terbentuk belakangan,” Bose menyampaikan prediksi awal.
Fakta penemuan galaksi-galaksi tertua di alam semesta yang mengorbit Bima Sakti mungkin tidak terlalu mengejutkan, mengingat distribusi galaksi yang kurang merata. Apalagi sebelumnya para astronom telah mengitung usia beberapa galaksi purba di dekat kita. Studi yang digelar oleh Bose dan para kolega bertujuan untuk memperbaiki teori materi gelap dan evolusi kosmos.
“Saya rasa penelitian galaksi ultra-redup sangat menarik, karena
dapat membantu kita untuk memahami proses
pembentukan galaksi dan sifat materi gelap,” pungkas Bose. “Berbagai model materi gelap memprediksi perbedaan karakter galaksi-galaksi purba tersebut, seperti properti fisik, usia dan lain-lain. Jika kita memiliki informasi statistik tentang populasi mereka, kita dapat mempelajari sesuatu yang sangat fundamental seperti susunan kosmos.”
Ditulis
oleh: Jay Bennett, www.popularmechanics.com
Komentar
Posting Komentar