Berapa Jumlah Bintang di Galaksi Bima Sakti?

Pita tebal bintang-bintang di galaksi Bima Sakti.
Kredit: Hubble Ultra Deep Field (HUDF)

Bima Sakti adalah galaksi tempat tinggal kita. Sebagian struktur Bima Sakti dapat terlihat pada malam hari dari permukaan Bumi sebagai pita tebal bintang-bintang yang membentang di langit. Kita bisa mengamati ribuan bintang ini dengan mata telanjang dan jumlahnya akan berlipat ganda apabila menggunakan teleskop.

Lantas, berapa jumlah bintang di galaksi Bima Sakti?

“Pertanyaan yang sulit dijawab. Kita tidak bisa menghitung jumlah bintang hanya dengan sekadar duduk dan menatap langit malam,” kata David Kornreich, astronom dari Universitas Cornell dan pendiri situs “Ask An Astronomer” di Cornell University.

Bahkan galaksi Andromeda yang berukuran besar, cerah dan relatif dekat dari Bumi (terletak 2,3 juta tahun cahaya), hanya bintang-bintang terbesar dan beberapa bintang variabel (terutama variabel Cepheid) yang mampu diamati dengan jelas menggunakan teleskop, sementara bintang seukuran Matahari terlalu sulit untuk diamati. Jadi para astronom hanya bisa memperkirakan jumlah bintang di galaksi Bima Sakti menggunakan beberapa teknik di bawah ini.

Struktur Bima Sakti

Struktur galaksi Bima Sakti

Berdasarkan serangkaian observasi, Bima Sakti adalah galaksi spiral berbatang yang ukurannya membentang sekitar 100.000 tahun cahaya. Pemandangan dari luar Bima Sakti akan memperlihatkan tonjolan di wilayah pusat galaksi yang dikelilingi oleh empat lengan, dua lengan utama dan dua lengan minor. Dua lengan utama Bima Sakti disebut Perseus dan Sagitarius. Letak tata surya kita berada di salah satu lengan minor yang disebut Lengan Orion.

Bima Sakti juga memiliki lingkaran halo gas panas raksasa di sekitarnya yang berdiameter beberapa ratus ribu tahun cahaya. Para astronom menduga massa lingkaran halo setara dengan massa seluruh bintang di galaksi Bima Sakti. Di wilayah pusat galaksi terdapat tonjolan yang dipenuhi bintang, gas, debu dan lubang hitam supermasif. Wilayah pusat begitu tebal dan tidak bisa ditembus oleh teleskop terkuat sekalipun, sehingga banyak bintang tak teramati di sisi galaksi yang berlawanan dengan kita.

Para astronom tidak mengetahui kapan dan bagaimana tonjolan Bima Sakti terbentuk, beberapa ilmuwan memperkirakan Bima Sakti pernah bertabrakan dengan galaksi lain di masa lalu.

Para astronom dulu pernah mengira semua bintang di alam semesta terletak di dalam Bima Sakti. Namun semuanya berubah pada tahun 1920-an, setelah astronom Edwin Hubble menggunakan bintang yang disebut variabel Cepheid untuk menentukan jarak di langit. Sejak itu para astronom mengetahui Bima Sakti bukanlah satu-satunya galaksi di alam semesta.

Investigasi Masif

Kredit: space.com

Cara utama yang digunakan oleh para astronom untuk memperkirakan jumlah bintang di sebuah galaksi adalah dengan menentukan massa galaksi. Massa galaksi dihitung dengan mengamati spektrum dan rotasi galaksi menggunakan teknik spektroskopi.

Seluruh galaksi saling bergerak menjauh dan cahaya mereka bergeser ke ujung merah spektrum yang disebut “pergeseran merah (redshift)”. Namun karena galaksi juga berotasi, ada beberapa wilayah yang mengalami pergeseran biru (blueshift), yang berarti bergerak mendekati Bumi. Para astronom juga harus mengetahui orientasi sebuah galaksi sebelum melakukan perhitungan, yang kerap disebut “educated guess” atau perkiraan berdasarkan pemahaman teoritis, jelas Kornreich.

Teknik “long-slit spectroscopy” paling ideal untuk diterapkan dalam perkiraan ini. Dengan teknik ini, sebuah objek kosmik yang strukturnya memanjang diamati melalui elongated slit dan cahaya dibiaskan menggunakan perangkat berbentuk prisma untuk memecah warna bintang menjadi warna pelangi.

Beberapa warna akan hilang dan menampilkan “pola” tertentu pada elemen tertentu tabel periodik. Cara ini memperbolehkan para astronom untuk mengetahui elemen yang dikandung bintang. Setiap tipe bintang memiliki ‘sidik jari’ kimiawi unik yang muncul di teleskop dan dimanfaatkan untuk menentukan deret OBAFGKM guna membedakan tipe bintang.

Semua teleskop dapat melakukan perhitungan spektroskopi semacam itu. Kornreich sering menggunakan teleskop berdiameter 200 inci di Observatorium Palomar Institut Teknologi California. Menurut Kornreich, hampir semua teleskop berdiameter 200 inci cukup memadai dalam perhitungan spektroskopi.

Namun teleskop berbasis antariksa dianggap paling ideal karena tidak terganggu polusi cahaya dan penghamburan cahaya di lapisan atmosfer Bumi. Teleskop Antariksa Hubble NASA adalah salah satu observatorium tersohor untuk jenis pekerjaan ini, tambah Kornreich. Demikian pula dengan teleskop penerus Hubble yang lebih canggih, Teleskop Antariksa James Webb besutan NASA yang akan diluncurkan pada tahun 2021. Meskipun begitu, Hubble tetap akan menjadi teleskop favorit, bahkan setelah James Webb beroperasi, mengingat sebuah observatorium tidak dapat menghabiskan seluruh waktunya untuk memperkirakan massa galaksi.

Berapa Banyak Massa Bintang?

Kredit: NASA

Antara galaksi dengan massa yang setara, tetap muncul varian untuk jenis bintang dan massa secara keseluruhan, meskipun perbandingan dapat diterapkan ke galaksi elips dan galaksi spiral. Galaksi elips cenderung memiliki lebih banyak bintang katai merah tipe K dan M daripada galaksi spiral. Karena lebih tua, jumlah molekul gas di galaksi elips lebih sedikit karena telah menghilang selama proses evolusi.

Setelah massa galaksi ditentukan, langkah rumit selanjutnya adalah menentukan massa bintang, karena sebagian besar massa galaksi justru didominasi oleh materi gelap tak kasat mata, sejenis materi yang tidak memancarkan cahaya tetapi menyusun sekitar 27% komposisi kosmos.

“Kita harus membuat simulasi model galaksi untuk menentukan persentase massa bintang,” ujar Kornreich. “Dalam galaksi tertentu, jika perhitungan massa dilakukan menggunakan kurva rotasi, sekitar 90% massa galaksi adalah materi gelap.”

Sisa massa galaksi lainnya terdiri dari gas dan debu, oleh karena itu Kornreich memperkirakan massa bintang hanya sekitar 3% dari total massa galaksi, meskipun hasilnya bisa bervariasi. Selanjutnya, ukuran bintang di dalam galaksi juga sangat bervariasi, mulai dari yang seukuran Matahari kita, lebih kecil, hingga puluhan kali lebih besar.

Lalu, apakah ada cara untuk mengetahui berapa jumlah bintang secara pasti? Pada akhirnya, hanya berdasarkan perkiraan. Dalam sebuah perhitungan, Bima Sakti diperkirakan mengandung sekitar 100 miliar kali massa Matahari, sehingga paling mudah menerjemahkannya ke angka 100 miliar bintang. Angka ini termasuk bintang yang ukurannya lebih besar atau lebih kecil daripada Matahari kita. Namun massa tulen galaksi sulit ditentukan, perkiraan lain menghitung massa galaksi Bima Sakti sekitar 400-700 miliar massa Matahari.

Misi Gaia ESA (Badan Antariksa Eropa) yang mensurvei sekitar 1 miliar bintang di Bima Sakti, hanya memetakan 1% dari total jumlah bintang di Bima Sakti. Persentase ini menempatkan perkiraan jumlah bintang di galaksi Bima Sakti ke angka 100 miliar. Gaia mengemban misi untuk menghasilkan peta 3D terbaik Bima Sakti.

Kornreich menambahkan, semua angka ini adalah perkiraan. Model yang lebih baik tentunya menghasilkan perkiraan yang lebih akurat, tetapi menghitung bintang satu per satu bukanlah hal yang mudah, sehingga tidak ada jawaban pasti atas pertanyaan ini.

Ditulis oleh: Elizabeth Howell, www.space.com

Sumber: How Many Stars Are in the Milky Way?

#terimakasihgoogle