Astronom: Galaksi adalah Pendaur Ulang Utama di Alam Semesta

Pengamatan terbaru dari Teleskop Ruang Angkasa Hubble NASA memperluas pemahaman para astronom pada cara di mana galaksi terus mendaur ulang volume besar gas hidrogen dan elemen-elemen berat lainnya. Proses ini memungkinkan galaksi membangun generasi-generasi bintang dalam rentang selama miliaran tahun.

Kelangsungan daur ulang ini membuat beberapa galaksi terhindar dari pengosongan “tangki bahan bakar”-nya dan memperlama zaman pembentukan-bintang selama lebih dari 10 milyar tahun.

Kesimpulan ini didasarkan pada serangkaian pengamatan Teleskop Ruang Angkasa Hubble yang menggunakan kemampuan khusus Cosmic Origins Spectrograph (COS) untuk mendeteksi gas di lingkaran Bima Sakti kita dan di lebih dari 40 galaksi lainnya. Data dari teleskop besar berbasis darat di Hawaii, Arizona dan Chili juga berkontribusi pada studi ini dengan mengukur sifat-sifat galaksi.


Para astronom meyakini bahwa warna dan bentuk sebuah galaksi sebagian besar dikendalikan oleh gas yang mengalir melalui perpanjangan halo di sekelilingnya. Tiga studi ini menyelidiki aspek yang berbeda dari fenomena daur ulang gas.

Hasilnya dipublikasikan dalam tiga makalah pada edisi 18 November majalah Science. Para pemimpin dari tiga studi adalah Nicolas Lehner dari University of Notre Dame di South Bend, Ind, Jason Tumlinson dari Space Telescope Science Institute di Baltimore, Md, dan Todd Tripp dari University of Massachusetts di Amherst.

Quasar jauh bersinar melalui "kabut" kaya gas plasma panas yang mengelilingi galaksi. Pada panjang gelombang ultraviolet, Cosmic Origins Spectrograph (COS) Hubble sensitif terhadap penyerapan dari banyak elemen berat terionisasi, seperti nitrogen, oksigen, dan neon. Unsur-unsur berat terionisasi berfungsi sebagai penanda untuk memperkirakan seberapa banyak massa di halo galaksi. (Kredit: NASA; ESA; A. Feild, STScI)

Pengamatan COS pada bintang-bintang jauh menunjukkan bahwa massa besar awan yang jatuh melalui lingkaran raksasa Bima Sakti kita, memicu pembentukan bintang yang tengah berlangsung. Awan hidrogen panas ini berada dalam 20.000 tahun cahaya dari cakram Bima Sakti dan mengandung bahan-bahan yang cukup untuk membuat 100 juta matahari. Beberapa gas ini merupakan bahan daur ulang yang terus-menerus diisi ulang dengan pembentukan bintang dan energi ledakan nova dan supernova, yang melemparkan gas kimiawi kembali ke halo.

Pengamatan COS juga menunjukkan lingkaran-lingkaran cahaya (halo) gas panas di sekitar galaksi-galaksi dahsyat pembentuk-bintang. Halo-halo ini, yang dilimpahi elemen-elemen berat, memperpanjang sebanyak 450.000 tahun cahaya di luar bagian yang terlihat pada cakram galaksi mereka. Sejumlah besar massa elemen berat yang ditemukan jauh di luar galaksi menjadi sebuah kejutan. COS mengukur 10 juta massa oksigen surya pada halo galaksi, yang berhubungan dengan sekitar satu miliar massa gas surya – sebanyak keseluruhan ruang di antara bintang-bintang dalam cakram galaksi.

Para peneliti juga menemukan bahwa gas ini hampir tidak ada yang berasal dari galaksi-galaksi yang telah berhenti membentuk bintang. Dalam galaksi-galaksi ini, proses “daur ulang” menyulut badai kelahiran bintang cepat yang dapat menerbangkan bahan bakar yang tersisa, pada dasarnya mematikan aktivitas kelahiran bintang selanjutnya.

Ini adalah bukti bahwa gas didorong keluar dari galaksi, bukan ditarik dari ruang intergalaksi, yang menentukan nasib galaksi.”

Warna dan bentuk galaksi sebagian besar dikendalikan oleh gas yang mengalir melalui perpanjangan halo di sekitarnya. Semua simulasi pembentukan galaksi modern menemukan bahwa mereka tidak bisa menjelaskan sifat-sifat galaksi yang diamati tanpa pemodelan proses akresi kompleks dan "umpan balik" dengan galaksi mana yang memperoleh gas dan kemudian mengusirnya setelah pemrosesan kimiawi oleh bintang-bintang. Pengamatan Hubble menunjukkan bahwa galaksi spektroskopi seperti Bima Sakti mendaur ulang gas sementara galaksi yang melakukan aktivitas pembentukan bintang yang cepat akan kehilangan gas ke ruang intergalaksi dan menjadi "merah dan mati." (Kredit: NASA; ESA; A. Feild, STScI)

Pengamatan Hubble menunjukkan bahwa galaksi-galaksi yang membentuk bintang pada tingkat yang sangat cepat, mungkin seratus massa matahari per tahun, dapat mendorong gas panas sangat jauh ke ruang angkasa antargalaksi dengan kecepatan hingga dua juta mil per jam. Itu cukup cepat untuk gas bisa melarikan diri selamanya dan tidak pernah mengisi bahan bakar galaksi induk.

Sementara “angin” gas panas dari galaksi sudah diketahui selama beberapa lama, pengamatan baru COS ini mengungkapkan bahwa arus panas memperpanjang jarak yang lebih besar daripada yang diperkirakan sebelumnya dan dapat membawa sejumlah besar massa keluar dari galaksi. Beberapa gas panas bergerak lebih lambat dan pada akhirnya bisa didaur ulang. Pengamatan menunjukkan bagaimana galaksi-galaksi spiral kaya gas pembentuk-bintang dapat berevolusi menjadi galaksi elips yang tidak lagi membentuk bintang.

Cahaya yang dipancarkan oleh plasma panas ini tidak terlihat, sehingga para peneliti menggunakan COS untuk mendeteksi keberadaan gas dengan cara menyerap warna cahaya tertentu dari latar belakang quasar. Quasar merupakan objek yang paling terang di alam semesta dan merupakan inti galaksi aktif cemerlang yang mengandung lubang hitam pusat yang aktif. Quasar berfungsi sebagai mercusuar jauh yang bersinar melalui “kabut” kaya gas plasma panas yang mengelilingi galaksi. Pada panjang gelombang ultraviolet, COS sensitif terhadap keberadaan unsur-unsur berat, seperti nitrogen, oksigen, dan neon. Sensitivitas COS yang tinggi ini memungkinkan banyak galaksi bisa dipelajari. Sedangkan unsur-unsur berat terionisasi adalah penanda untuk memperkirakan seberapa banyak massa di halo galaksi. (faktailmiah.com, astronomi.us)

Posted in: Galaksi,Teori

Bagikan :

Tweet