Bagaimana Galaksi Terbentuk?


Penciptaan galaksi

Kisah penciptaan, sebagaimana dalam kosmologi modern berlangsung seperti ini; Sekitar 13,7 miliar tahun lalu, alam semesta kita dimulai dari ledakan Big Bang. Kemudian lahir ruang waktu dan ‘sup purba’ dari partikel sub-atom.

Kemudian para saintis meneliti dan mendapatkan bahwa alam semesta yang masih muda memiliki suhu sekitar 10.000 triliun triliun derajat (dan memuai 100 trilyun trilyun trilyun trilyun kali lipat pada kecepatan yang jauh lebih cepat daripada cahaya). Ekspansi berlanjut hingga hari ini, meskipun pada kecepatan yang jauh lebih lambat dari yang pertama.

Alam semesta yang telah melewati banyak proses pemuaian itu berisi materi, radiasi dan empat gaya dasar alam. Kemudian terjadi perubahan pendinginan suhu yang memunculkan tiga unsur; hidrogen, helium dan lithium yang saling membentuk.

Selama jutaan tahun, galaksi dari bintang lahir sebagai awan besar materi yang datang bersama-sama di bawah pengaruh gravitasi. Proses ini berlangsung selama miliaran tahun, penyemaian alam semesta yang mengembang dengan miliaran galaksi, setiap miliaran mengandung bintang.

Tapi bagaimana tepatnya galaksi paling awal terbentuk? Dan seperti apa kemungkinan wujudnya saat ini? Jawabannya terdapat pada penemuan penting oleh tim peneliti internasional dari Australia, Eropa dan Amerika Serikat, yang diterbitkan dalam The Astrophysical Journal Letters.

Tim tersebut menemukan segerombolan galaksi primordial langka yang jaraknya lebih dari 12 miliar tahun cahaya jauhnya (satu tahun cahaya sekitar 9,5 triliun kilometer) yang sudah hampir matang dan besar sebagaimana galaksi kita sendiri, Bima Sakti.

Ini tak terduga dan cenderung mengarah pada revisi menyeluruh dari penemuan astrofisikawan yang telah ada tentang perkembangan dan evolusi galaksi di seluruh alam semesta.

“Keberadaan mereka seperti pada fase awal sejarah kosmik (ketika embrio alam semesta berumur relatif sepele 1,6 miliar tahun) telah menimbulkan pertanyaan mendasar tentang apa yang menyebabkan mereka tumbuh begitu cepat,” kata salah satu peneliti utama, Karl Glazebrook, direktur Pusat Swinburne University for Astrophysics dan Supercomputing.

“Galaksi-galaksi yang masif dan awal mula adalah salah satu ‘cawan suci’ astronomi,” kata Profesor Glazebrook.

Mereka ditemukan dengan menggunakan 6,5 meter teleskop Magellan di Chile. “Kami mengambil gambar yang sangat mendalam dari langit menggunakan kamera inframerah terbari pada teleskop, salah satu yang terbaik di dunia, dengan filter yang dirancang cerdik untuk membedakan galaksi tersebut pada zaman ini,” katanya. “Tidak ada yang menandingi filter ini sebelumnya.”

Filter memungkinkan sejumlah cahaya dihasilkan pada kisaran panjang gelombang yang berbeda yang akan diukur. “Kami mendeteksi pola karakteristik indikasi bintang tua di galaksi ini,” kata Profesor Glazebrook.

Saat ini, galaksi-galaksi itu hampir setua alam semesta sendiri. “Itu memberitahu kita bahwa mereka mulai membentuk hanya beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang, yang merupakan suatu benih pada skala waktu kosmik,” katanya. “Ketika mereka membentuk mereka muncul meletup begitu saja seperti petasan. Kami berharap pengamatan masa depan akan mendorong kembali ke ‘petasan’ zaman ini.”

Galaksi-galaksi pada jarak seperti itu sangat samar sehingga tim harus menghabiskan sebulan lebih mengumpulkan cahaya mereka dari tiga lokasi di ruang angkasa.

“Bahkan kemudian galaksi-galaksi itu muncul seperti noda-noda kecil dalam gambar kami,” kata anggota tim lain dari Macquarie University, astrofisikawan Lee Spitler. Hal ini karena cahaya dari mereka telah melakukan perjalanan lebih dari 12 miliar tahun cahaya pada sekitar 90 persen dari alam semesta yang terlihat.

Galaksi-galaksi terdeteksi pada apa yang disebut para astronom dengan “redshift”. Hal ini mengacu pada spektrum cahaya yang datang dari benda-benda angkasa, yang bergeser ke arah panjang gelombang yang lebih panjang dan karenanya lebih merah ketika semakin cepat objek spektrum itu surut.

Redshift ini merupakan hasil dari ekspansi alam semesta; objek yang jauh menyurut dengan kecepatan yang sangat besar, sehingga cahaya akan membentang dalam perjalanan dari galaksi yang jauh dari kita.

Galaksi muda menghasilkan banyak bintang besar yang bersinar sangat terang pada panjang gelombang cahaya biru. Tapi ketika galaksi berhenti membentuk bintang baru, akhirnya semua bintang biru besar mereka meledak sebagai supernova setelah beberapa juta tahun terbentuk. Ini, kata Dr Spitler, akan meninggalkan bintang yang lebih kecil yang bersinar pada panjang gelombang merah dan dapat terus melakukannya selama miliaran tahun.

“Jadi, jika Anda berburu untuk sebuah galaksi tua atau dewasa yang telah benar-benar berhenti memproduksi bintang-bintang baru, Anda harus mencari galaksi lain yang sangat merah,” katanya. “Dan itulah apa yang kami temukan. Galaksi yang sangat merah mengandung sangat sedikit bintang-bintang muda”

Bagian yang paling menarik dari penemuan ini adalah bahwa galaksi yang mereka temukan begitu jauh. “Karena cahaya dari galaksi membutuhkan waktu lebih dari 12 miliar tahun untuk mencapai Bumi, kami mengamati kembali dalam waktu ketika alam semesta hanya sekitar 12 persen dari usia saat ini,” katanya.

Para astronom sebelumnya telah mempelajari banyak galaksi ketika alam semesta ini muda tapi tak satu pun dari galaksi-galaksi itu yang sudah sangat tua. “Hal ini masuk akal karena galaksi, seperti orang-orang, perlu waktu untuk dewasa,” kata Dr Spitler.

Untuk menemukan galaksi matang ketika alam semesta masih begitu muda menimbulkan keraguan dari para ilmuwan tentang bagaimana galaksi terbentuk. “Ambil contoh galaksi kita sendiri, bima sakti. Entah bagaimana galaksi kita menghasilkan bintang-bintang melebihi apa yang telah kita temukan sekarang ini, dalam waktu kurang dari 1,6 miliar tahun nanti,” katanya.

“Mungkin ada lebih banyak gas untuk menghasilkan lebih banyak bintang. Atau mungkin kondisi suhu lingkungan yang tepat untuk menghasilkan bintang-bintang baru yang sangat cepat. Saat ini kami tidak tahu berapa banyak bintang bisa diproduksi seperti pada waktu awal sejarah alam semesta. “

Sama membingungkannya adalah bahwa galaksi matang berhenti memproduksi bintang begitu cepat. “Sesuatu yang dramatis mungkin terjadi, seperti tabrakan antara dua galaksi besar,” kata Dr Spitler. “Ini bisa benar-benar menghapuskan pasokan gas padat, yang diperlukan untuk menghasilkan bintang-bintang baru.”

Informasi lebih lanjut diperlukan untuk membantu para ilmuwan memahami sistem ini, termasuk model dari simulasi komputer. “Kami juga akan mencari galaksi dewasa pada periode lebih awal dalam sejarah alam semesta,” katanya.

Tak satu pun dari galaksi terjauh yang pernah difoto, benar-benar menjadi galaksi paling jauh. Yang ditemukan paling primordial adalah galaksi yang jaraknya lebih dari 13 miliar tahun cahaya dari Bumi, di bawah 130 miliar triliun kilometer jauhnya. Artinya, cahaya yang berasal dari bintang sekitar 1 miliar tahun cahaya mengambil tidak kurang dari 13 miliar tahun untuk mencapai kita.

Gambar-gambar kasar tapi beresolusi tinggi diambil oleh teleskop luar angkasa Hubble, instrumen ilmiah paling penting sejak awal instrumen astronomi Galileo.

Teleskop tersebut kini telah ditingkatkan kemampuannya 100 kali lebih kuat dari saat pertama diluncurkan. Hubble menerima kamera baru inframerah yang mengambil snapshot sangat dalam untuk suatu wilayah kecil dan sangat jauh dari alam semesta.

“Di sinilah HST menemukan galaksi terjauh, yang diberi label UDFy-38135539,” kata Profesor Glazebrook. “Hampir 1 persen dari massa Bima Sakti, galaksi tidak lagi memiliki panjang spektrum sejak bergabung dengan gugus bintang kuno lainnya.”

Tim astronom yang menemukannya, termasuk astrofisikawan Universitas Bristol Malcolm Bremer, percaya galaksi itu akan terus bersinar terang seperti halnya kini hingga puluhan juta tahun yang akan datang.

Mereka memperkirakan bahwa galaksi-galaksi itu terbentuk kurang dari 700 juta tahun setelah Big Bang. Hal ini terjadi ketika bintang-bintang pertama dan proto-galaksi terbentuk, yang pada gilirannya “menyalakan” alam semesta.

Penemuan Hubble telah menjelaskan hampir semua bidang penelitian astronomi, dari ilmu planet hingga kosmologi. Sejauh ini, lebih dari 30.000 benda-benda langit telah dicatat, menyediakan para ilmuwan lebih dari setengah juta gambar dengan resolusi tinggi.

Resolusi indah dari Hubble telah memungkinkan para astronom untuk mengamati perkembangan galaksi dari ketika mereka masih sangat muda sampai sekarang, dan untuk mengukur perubahan dalam bentuk dan tingkat di mana mereka membentuk bintang.

Suatu bagian penting dari upaya ini adalah untuk memetakan evolusi galaksi dalam kelompok lingkungan terpadat di mana galaksi ada.

Sumber: Sydney Morning Herald

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s