Bagaimana Struktur di Alam Semesta Berevolusi?

Pertanyaan tentang evolusi struktur di alam semesta mungkin adalah pertanyaan sentral di bidang astronomi. Para astronom bisa dianggap sebagai “sejarawan kosmik”, karena cahaya merambat dengan kecepatan yang terbatas, sekitar 300.000 km/detik. Berarti, semakin jauh para astronom mengamati kosmos, semakin jauh mereka melihat ke masa lalu.
 
Observasi alam semesta jauh mengindikasikan struktur “gumpalan” yang sudah sangat tua dan berevolusi dengan baik. Para astronom telah mendeteksi galaksi dan gugus galaksi jauh ketika alam semesta hanya berusia 1/5 dari usianya saat ini. Namun, kita masih belum memahami bagaimana struktur ini mengalami kondensasi dari “partikel-partikel sup purba”. Pembentukan struktur di alam semesta muncul jauh lebih cepat daripada teori yang diyakini oleh para astronom!
 
Baik struktur baru maupun struktur lama, terikat erat melalui gaya gravitasi, namun kita tidak dapat menjelaskan seluruh massa yang menghasilkan gaya gravitasi dimaksud.

Gugus galaksi Virgo pada panjang gelombang sinar-X (kiri) dan panjang gelombang cahaya kasat mata (kanan).

 
Banyak struktur lama yang menunjukkan variasi unsur-unsur kimia, yang diungkap dari penelitian spektrumnya. Misalnya, gas redup yang menyebar di gugus galaksi purba mengandung fraksi unsur-unsur berat yang sebanding dengan unsur-unsur berat di galaksi modern Bima Sakti kita. Dalam astronomi, unsur berat adalah unsur selain hidrogen dan helium.
 
Alam semesta awal diketahui hanya mengandung dua unsur paling ringan: hidrogen dan helium. Semua elemen yang lebih berat disintesis dari hidrogen dan helium. Pusat bintang-bintang masif adalah satu-satunya tempat yang kita ketahui menempa kedua unsur ringan ini untuk menjadi unsur-unsur berat. Selanjutnya, unsur-unsur berat tersebar ke medium antarbintang melalui ledakan dahsyat supernova. Tetapi, apakah itu satu-satunya cara untuk menghasilkan unsur-unsur berat, atau apakah kita hanya belum menyadari bahwa ada cara lain untuk memproduksi mereka?
 
Dengan demikian, para astronom secara harfiah disajikan dengan pertanyaan “mana yang lebih dulu, ayam atau telur?” Bintang atau galaksi? Pasca Big Bang, alam semesta didominasi oleh hidrogen, dengan hanya sedikit helium. Gravitasi menyebabkan hidrogen runtuh dan membentuk struktur gumpalan. Namun para astronom tidak yakin apakah hidrogen terlebih dulu menggumpal dan membentuk bintang-bintang yang selanjutnya menyusun galaksi, atau memang sejak awal telah ada gumpalan massa seukuran galaksi yang selanjutnya membentuk bintang-bintang.
 
Inilah yang menyebabkan para astronom kesulitan untuk mengurai teka-teki pembentukan struktur alam semesta. Cara terbaik untuk menjawab pertanyaan ini adalah dengan melihat lebih jauh ke masa lalu dengan instrumen tangguh yang sensitif, untuk mengukur eksistensi unsur-unsur di galaksi dan gugus galaksi paling jauh.
 
Ditulis oleh: Staf imagine.gsfc.nasa.gov
 
Sumber: How Did the Known Structures in the Universe Evolve?
 
#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa