Fisikawan Inggris, AS, dan Jerman telah menemukan galaksi tertua. Gugusan galaksi redup itu berada dekat galaksi Bima Sakti dan mengorbit sejak alam semesta berusia 100 juta tahun awal.
Dipublikasikan The Astrophysical Journal edisi Agustus 2018, temuan itu melibatkan tim lintas akademisi dari tiga negara. Antara lain, termasuk fisikawan Profesor Carlos Frenk dan Dr Alis Deason dari Institute for Computational Cosmology (ICC) dari Durham University dan Dr Sownak Bose dari Harvard-Smithsonian for Astrophysics di Amerika, serta tim dari Heidelberg Institute for Theoretical Studies dan Max Planck Institute for Astrophysics Jerman. Mereka berhasil menunjukkan bahwa galaksi tertua itu ada beberapa –termasuk Segue-1 , Bootes I, Tucana II dan Ursa Major I – serta berusia lebih dari 13,7 miliar tahun.
Galaksi Pertama
Profesor Carlos Frenk, Direktur ICC Universitas Durham, mengatakan: “Menemukan beberapa galaksi pertama yang terbentuk di alam semesta yang mengorbit di halaman belakang Bima Sakti adalah sama dengan astronomi untuk menemukan sisa-sisa manusia pertama yang menghuni bumi. Ini sangat mengasyikkan.”
Alis Deason menambahkan: “Penemuan kami mendukung model terbaru untuk evolusi alam semesta kita. Yakni model kosmologi ‘materi dingin-gelap Lambda’, di mana partikel dasar dark matter membentuk evolusi kosmik awal jagat raya.”
Tim ahli kosmologi lintas lembaga itu percaya bahwa ketika alam semesta berusia sekitar 380.000 tahun, atom pertama terbentuk. Dialah atom hidrogen, elemen paling sederhana dalam tabel periodik. Atom-atom ini dikumpulkan menjadi awan dan mulai mendingin secara bertahap dan menetap ke dalam gumpalan kecil atau “lingkaran cahaya” materi gelap yang muncul dari peristiwa Big Bang. Fase penciptaan semesta konon terjadi pada 13,8 milyar tahun lalu.
Fase pendinginan ini, yang dikenal sebagai “zaman kegelapan kosmik”, berlangsung sekitar 100 juta tahun. Akhirnya, gas yang mendingin di dalam lingkaran cahaya menjadi tidak stabil dan mulai membentuk bintang – objek ini adalah galaksi pertama yang terbentuk.
Dengan pembentukan galaksi pertama, alam semesta pecah menjadi cahaya, kemudian membawa zaman kegelapan kosmik berakhir, tegas Alis Deason.
Umur Kegelapan kosmik
Tim peneliti mengidentifikasi ada dua populasi galaksi mini yang mengorbit Bima Sakti. Yang pertama adalah populasi yang sangat lemah yang terdiri dari galaksi yang terbentuk selama zaman kegelapan kosmik. Yang kedua adalah populasi yang sedikit lebih terang yang terdiri dari galaksi yang terbentuk ratusan juta tahun kemudian. Gugusan galaksi ini terbentuk ketika hidrogen telah terionisasi oleh radiasi ultraviolet yang dipancarkan oleh bintang-bintang pertama mampu mendinginkannya ke dalam lingkaran materi gelap yang lebih masif.
Hebatnya, tim menemukan bahwa model pembentukan galaksi yang telah mereka kembangkan sebelumnya telah disepakati dengan sempurna dengan data, memungkinkan mereka untuk menyimpulkan waktu pembentukan galaksi satelit.
Dr Sownak Bose, yang merupakan mahasiswa PhD di ICC ketika pekerjaan ini dimulai dan sekarang menjadi rekan peneliti di Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, mengatakan: “Aspek yang bagus dari pekerjaan ini adalah bahwa ia menyoroti komplementaritas antara prediksi model teoritis dan data nyata.”
Bose menjelaskan, “Satu dekade yang lalu, galaksi yang paling redup di sekitar Milky Way akan berada di bawah radar. Dengan meningkatnya sensitivitas sensus galaksi saat ini dan masa depan, seluruh gumpalan terkecil dari galaksi terkecil telah membiaskan cahaya, memungkinkan kita untuk menguji model teoritis dalam rezim baru.”
Pembentukan Bima Sakti
Radiasi ultraviolet yang kuat yang dipancarkan oleh galaksi pertama menghancurkan atom hidrogen yang tersisa dengan mengionisasi mereka (melumpuhkan elektron mereka), sehingga sulit bagi gas ini untuk mendinginkan dan membentuk bintang baru.
Proses pembentukan galaksi terhenti dan tidak ada galaksi baru yang dapat terbentuk selama miliaran tahun berikutnya.
Akhirnya, lingkaran cahaya materi gelap menjadi sangat besar sehingga gas terionisasi pun bisa menjadi dingin. Pembentukan galaksi kembali, memuncak dalam pembentukan galaksi terang spektakuler seperti galaksi Bima Sakti kita sendiri.
Dr Alis Deason, yang juga merupakan peneliti Royal Society University Fellow di ICC, menambahkan: “Ini adalah contoh yang bagus tentang bagaimana pengamatan galaksi kerdil terkecil yang berada di Milky Way dapat digunakan untuk belajar tentang alam semesta awal.”
Bima Sakti Versi Noguchi
Diagram skematik menunjukkan dua tahap pembentukan bintang di galaksi Bimasakti menurut Noguchi. Pada ilustrasi bagian atas, biru (dingin) dan merah (panas) mengindikasikan gas. Peta warna di panel bawah menunjukkan distribusi komposisi unsur bintang yang dihitung oleh model Noguchi. Garis ungu menunjukkan bagaimana komposisi unsur gas berubah dari waktu ke waktu (Kredit: M. Noguchi, courtesy of Nature). Kontur distribusi bintang lingkungan surya dibuat berdasarkan observasi APOGEE, perangkat spektroskopik pada teleskop 2,5 m dari Alfred P Sloan Foundation di Apache Point Observatory di New Mexico (Kredit: M. Haywood dkk. A & A, 589, 66). (2016), direproduksi dengan izin © ESO).
Kosmolog Tohoku University Jepang, Masafumi Noguchi, berpendapat, galaksi Bima Sakti telah mati sebelumnya dan yang kita alami sekarang adalah kehidupan keduanya. Noguchi mengungkapkan rincian hasil kajian dan perhitungannya disampaikan dalam jurnak Nature edisi 26 Juli 2018.
Bintang terbentuk dalam dua zaman berbeda. Ada masa dorman yang panjang di antaranya, ketika formasi bintang berhenti. Evolusi Bima Sakti berlangsung selama periode 10 miliar tahun, termasuk “pertambahan aliran dingin” selama pembentukan galaksi usulan Avishai Dekel (The Hebrew University) dan formasi dua tahap yang disarankan Yuval Birnboim (The Hebrew University).
Misteri Bima Sakti
Sejarah Bima Sakti dapat ditelusursi dari komposisi unsur pembentuk bintang-bintangnya. Menurut Noguchi, ada dua kelompok bintang di lingkungan matahari. Yang satu kaya unsur α seperti oksigen, magnesium, dan silikon. Yang lainnya mengandung banyak besi. Observasi terbaru Misha Haywood (Observatoire de Paris) mengungkapkan, fenomena ini terjadi di gugusan Bima Sakti..
Prediksi model untuk tiga wilayah berbeda dari Milky Way (Kredit: M. Noguchi, Nature). Kontur berasal dari pengamatan oleh APOGEE (Kredit: M. Haywood dkk. A & A, 589, 66 (2016), direproduksi dengan izin © ESO).
Sejarah Bima Sakti, kata Noguchi, dimulai pada titik ketika aliran gas dingin mengalir ke galaksi dan bintang terbentuk dari gas. Pada periode ini, gas dengan cepat mulai mengandung unsur-unsur α yang dilepaskan oleh ledakan supernova tipe II yang berumur pendek. Bintang-bintang generasi pertama kaya akan unsur-unsur α.
Ketika gelombang kejut muncul dan memanaskan gas hingga suhu tinggi 7 miliar tahun lalu, gas berhenti mengalir ke galaksi dan bintang-bintang berhenti terbentuk. Selama periode ini, retardasi ledakan supernova tipe lama terjadi dan mengubah komposisi unsur gas. Ketika gas mendiring dengan memancarkan radiasi, ia mulai mengalir kembali ke galaksi 5 miliar tahun yang lalu (aliran pendinginan) dan membuat generasi kedua bintang kaya akan zat besi, seperti matahari.
Menurut Benjamin Williams (Universitas Washington), galaksi tetangga kita, Andromeda, juga membentuk bintang dalam dua zaman yang terpisah. Noguchi memprediksi, galaksi spiral raksasa seperti Bima Sakti dan Andromeda mengalami jeda dalam pembentukan bintang-bintang, sedangkan galaksi kerdil membuat bintang terus menerus.
Dedi Junaedi��z� ��
