Galaksi Spiral Berbatang adalah Pendatang Baru Kosmos

Kredit: NASA, ESA, dan Z. Levay (STScI)

Indikasi kedewasaan sebuah galaksi spiral adalah pembentukan pita-pita bintang dan gas yang membelah nukleus, seperti garis miring pada tanda “dilarang merokok”.

Dalam sensus galaksi terbesar yang digelar oleh Teleskop Antariksa Hubble NASA terhadap lebih dari 2.000 galaksi spiral, para astronom menemukan jumlah galaksi spiral berbatang jauh lebih sedikit sekitar 7 miliar tahun yang lalu di alam semesta lokal.

Survei Hubble mengkonfirmasi gagasan bahwa batang galaksi adalah tanda kedewasaan sebuah galaksi saat “tahun-tahun proses pembentukan” berakhir. Observasi tersebut adalah bagian dari Cosmic Evolution Survey (COSMOS).

Pemandangan mendetail baru terkait sejarah pembentukan batang dihasilkan oleh Advanced Camera for Surveys Hubble, menyediakan petunjuk untuk memahami kapan dan bagaimana galaksi spiral terbentuk dan berevolusi dari waktu ke waktu.

Satu tim astronom yang dipimpin oleh Kartik Sheth dari Spitzer Science Center di California Institute of Technology, Pasadena, menyimpulkan hanya ada 20% galaksi spiral di masa lampau yang memiliki batang bintang, dibandingkan hampir 70% di alam semesta modern.

Batang galaksi telah terbentuk selama 7 miliar tahun terakhir. “Pembentukan batang galaksi memang tidak terdistribusi secara seragam di seluruh massa galaksi dan inilah penemuan kunci dari survei kami,” ungkap Sheth. “Sebagian besar batang galaksi terbentuk di galaksi kecil bermassa rendah, sedangkan di galaksi yang paling masif, fraksi batang galaksi di masa lalu hampir serupa seperti sekarang.”

Penemuan kunci tersebut memberikan konsekuensi penting terkait evolusi galaksi. “Evolusi galaksi berlangsung lebih cepat untuk galaksi yang lebih masif. Mereka memproduksi bintang sedari awal dengan cepat, untuk kemudian memudar menjadi cakram merah. Sedangkan laju pembentukan bintang di galaksi bermasa rendah lebih lambat, tapi sekarang kita mengetahui mereka membentuk batang galaksi secara perlahan dari waktu ke waktu,” Sheth menambahkan.

Survei COSMOS mencakup area langit yang sembilan kali lebih luas daripada area langit Bulan purnama dan mempelajari galaksi spiral sepuluh kali lebih banyak daripada survei sebelumnya. Untuk mendukung citra galaksi oleh Hubble, tim memperoleh jarak antar galaksi di bidang pandang COSMOS menggunakan data dari Hubble dan jajaran teleskop berbasis darat.

Batang galaksi terbentuk karena ketidakstabilan orbit bintang-bintang di galaksi spiral, yang menyimpang dari orbit jalur melingkar. “Lintasan orbit bintang-bintang semakin memanjang, membuat mereka terkunci dan menyusun batang galaksi,” jelas anggota tim Bruce Elmegreen dari Divisi Riset IBM di Yorktown Heights New York. “Struktur batang semakin menguat karena semakin banyak bintang yang terkunci dalam orbit yang memanjang. Pada akhirnya sebagian besar bintang di wilayah terdalam galaksi bergabung dan menyusun batang.”

“Observasi terbaru mengungkap ketidakstabilan orbit terjadi lebih cepat di galaksi yang lebih masif, mungkin karena cakram terdalam mereka lebih padat dan gravitasi mereka lebih kuat,” tambah anggota tim Lia Athanassoula dari Laboratoire d'Astrophysique de Marseille di Prancis.

Tim menduga batang adalah salah satu katalis terpenting dalam evolusi galaksi yang mendorong sejumlah besar molekul gas ke pusat galaksi dan memicu produksi bintang-bintang baru, menyusun tonjolan pusat bintang dan menyuplai “makanan” untuk lubang hitam supermasif di pusat galaksi.

“Pembentukan batang galaksi mungkin adalah tahap terakhir dalam evolusi sebuah galaksi spiral,” kata Sheth. “Galaksi diperkirakan membangun dirinya sendiri melalui penggabungan dengan galaksi-galaksi lain. Setelah bergabung, satu-satunya cara dramatis lain pertumbuhan galaksi adalah melalui batang galaksi.”

Bima Sakti kita dan galaksi spiral berbatang masif lainnya dalam survei Hubble, memiliki batang pusat yang mungkin terbentuk sejak awal. “Memahami proses pembentukan batang galaksi di galaksi-galaksi jauh akan mengarahkan kita untuk memahami proses serupa di galaksi kita sendiri,” pungkas Sheth.

Anggota tim dalam penelitian ini termasuk Debra Elmegreen (Vassar College); Nick Scoville (Peneliti Utama COSMOS); Peter Capak, Richard Ellis, Mara Salvato, dan Lori Spalsbury (California Institute of Technology); Roberto Abraham (Universitas Toronto); Bahram Mobasher (Universitas California di Riverside); Eva Schinnerer (Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg); Linda Strubbe dan Andrew West (Universitas California di Berkeley); Mike Rich (Universitas California di Los Angeles); dan Marcella Carollo (ETH Zurich).

NGC 1300, Prototipe Ideal Galaksi Spiral Berbatang Grand-Design

Kredit: NASA, ESA, The Hubble Heritage Team (STScI/AURA) dan P. Knezek (WIYN)

Salah satu gambar terlengkap dan terbesar dari sebuah galaksi yang pernah dihasilkan oleh Teleskop Antariksa Hubble NASA, telah dirilis hari ini saat pertemuan rutin American Astronomical Society di San Diego, California.

Hubble mengabadikan pemandangan cahaya bintang, gas yang bercahaya, dan siluet awan gelap debu antarbintang dalam sebuah gambar poster berukuran 4x8 kaki dari galaksi spiral berbatang NGC 1300. Galaksi ini dianggap sebagai prototipe ideal galaksi spiral berbatang. Berbeda dengan lengan-lengan galaksi spiral normal yang memanjang dari pusat galaksi ke pinggir cakram, lengan-lengan galaksi spiral berbatang terhubung ke dua ujung lurus batang bintang yang mengandung nukleus di pusat galaksi.

Resolusi tajam Hubble mengungkap secara mendetail sejumlah fitur untuk pertama kalinya. Beberapa di antaranya terlihat di seluruh lengan, cakram, tonjolon dan nukleus galaksi. Bintang-bintang supergiant biru dan merah, gugus bintang dan wilayah pembentuk bintang dapat dengan mudah diselesaikan Hubble, baik di lengan-lengan spiral, maupun struktur mendetail jalur debu di cakram dan batang galaksi. Tak mau ketinggalan, galaksi-galaksi lain yang terletak lebih jauh menghiasi latar belakang gambar, bahkan ada yang turut terlihat meskipun di wilayah terpadat NGC 1300.

Pada inti struktur spiral NGC 1300 yang ukurannya lebih besar, nukleus menunjukkan struktur galaksi spiral “grand-design” menakjubkan yang membentang sekitar 3.300 tahun cahaya (1 kiloparsec). Hanya galaksi yang memiliki batang berskala besar seperti itu yang bisa memiliki cakram terdalam grand-design, atau struktur spiral di dalam galaksi spiral. Simulasi komputer memprediksi gas yang terkandung di dalam batang galaksi mengalir lebih ke dalam untuk memasok bahan bakar bagi lubang hitam supermasif pusat galaksi. Belum diketahui apakah NGC 1300 tergolong “inti galaksi aktif”, namun bisa dipastikan lubang hitam supermasif tidak mengakresi material.

Gambar ini dihasilkan dari eksposur yang diambil pada bulan September 2004 menggunakan instrumen Advanced Camera for Surveys Hubble dalam empat filter sekaligus. Cahaya bintang dan debu kosmik terlihat dalam cahaya biru, kasat mata dan inframerah. Sementara emisi gas hidrogen dari gugus bintang terlihat dalam cahaya merah. Mengingat ukuran raksasa NGC 1300, maka dibutuhkan dua teknik pengambilan untuk mengcover lengan-lengan galaksi yang jauh memanjang.

Adapun galaksi NGC 1300 terletak sekitar 69 juta tahun cahaya (21 megaparsec) di rasi Eridanus. 

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov dan Staf hubblesite.org

Sumber: Barred Spiral Galaxies Are Latecomers to the Universe dan A Poster-Size Image Of The Beautiful Barred Spiral Galaxy NGC 1300

#terimakasihgoogle