Alam Semesta dalam Formasi – Hubble Melihat 6 Contoh Penggabungan Galaksi

Sepuluh miliar tahun yang lalu, galaksi-galaksi di Alam Semesta menyala dengan cahaya bintang-bintang yang baru terbentuk. Fase epik sejarah ini dikenal sebagai “Siang Kosmik” – puncak dari semua penciptaan bintang. Galaksi seperti Bima Sakti kita tidak menciptakan bintang dengan kecepatan yang hampir sama seperti di masa lalu. Namun, ada saatnya galaksi di masa sekarang dapat meledak dengan pembentukan bintang – ketika mereka saling bertabrakan. Kolase penggabungan galaksi yang baru-baru ini diterbitkan oleh survei Hubble HiPEEC (Hubble imaging Probe of Extreme Environments and Clusters) menyoroti enam dari tabrakan ini yang membantu kita memahami pembentukan bintang di alam semesta awal.

Balet Kosmik

Sebuah tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Dr. Angela Adamo mempelajari enam target Hubble ini, yang ditangkap antara tahun 2008 dan 2020, untuk memahami tingkat pembentukan bintang dalam kondisi kacau tabrakan galaksi. Galaksi pembentuk bintang purba tidak terdistorsi dan terpelintir seperti penggabungan yang kita lihat di galaksi lokal. Mereka adalah galaksi disk besar yang lebih kita kenal. Tapi tabrakan lokal ini berfungsi sebagai laboratorium terdekat yang mereplikasi kondisi Alam Semesta awal.

Bima Sakti menciptakan bintang senilai antara 1,5 hingga 3 massa matahari (massa Matahari kita sendiri) setiap tahun. Tabrakan galaksi dapat menciptakan lebih dari 100 massa matahari per tahun. Keenam penggabungan ini semuanya berada dalam berbagai tahap tumbukan. Galaksi, untuk semua ratusan miliar bintangnya, sebagian besar adalah ruang kosong. Sebenarnya mungkin saja dua galaksi bergabung, namun tidak ada dua bintang individu yang saling bertabrakan. Sebaliknya galaksi melewati satu sama lain beberapa kali sampai akhirnya menyatu. Akhirnya inti dari kedua galaksi bergabung menjadi satu galaksi yang lebih besar – rutinitas tarian kosmik epik selama miliaran tahun.

Paling awal dalam fase penggabungan adalah NGC 3256, 3690, dan 6052 dengan 3690 masih menunjukkan dua inti galaksi yang berbeda. NGC 34, 1614, dan 4194 adalah yang paling maju dengan NGC 34 pada tahap akhir koalesensi.

Bersinar Melalui Selubung

Enam target yang dipilih berada dalam jarak 80 Mpc (Megaparsec = 3,26 juta tahun cahaya) di mana Hubble dapat menyelesaikan kluster pembentuk bintang besar dalam setiap galaksi yang bertabrakan. Untuk nerd fotografi, skala resolusi untuk target terdekat dari 6 target adalah 6 parsec per piksel sedangkan yang lebih jauh adalah 10 parsec per piksel. Tahun cahaya dan tahun cahaya dalam satu titik cahaya kecil. Target dipilih karena berorientasi face-on yang berarti Hubble dapat memindai seluruh permukaan galaksi untuk mencari gugus pembentuk bintang. Gugus-gugus itu sendiri diselimuti oleh awan debu dan gas yang sangat besar, bahan mentah untuk pembentukan bintang.

Debu antarbintang menyebabkan “kepunahan” sebuah proses di mana cahaya benar-benar padam saat diserap. Namun, gugus pembentuk bintang adalah sumber kuat cahaya inframerah dan lampu merah tertentu yang dikenal sebagai Hidrogen-Alpha yang diciptakan oleh bintang masif muda yang meledakkan gas hidrogen dengan radiasi intensnya. Baik inframerah maupun H-Alpha dapat menembus selubung untuk diamati oleh Hubble. Penggabungan galaksi yang menyala dengan cahaya inframerah. Diklasifikasikan sebagai “Galaksi Inframerah Bercahaya” (LIRG) mereka lebih terang dalam inframerah daripada seluruh spektrum cahaya galaksi lain. Data gambar dari Hubble diproses untuk mengisolasi gugus pembentuk bintang berdasarkan usia dan massa yang menyaring kedua bintang latar depan dari galaksi kita sendiri dan cahaya dari galaksi latar belakang yang jauh.

Setiap Tetesan Terakhir

Para peneliti menemukan cluster pembentuk bintang yang sangat besar dalam sistem penggabungan – jauh lebih besar daripada yang ditemukan di galaksi kita sendiri. Gugus bintang muda terbesar di Bima Sakti bisa mencapai puluhan ribu massa matahari. Saat galaksi-galaksi bergabung, semakin banyak kelompok besar yang terbentuk – yang terbesar tercipta pada tahap penggabungan selanjutnya. NGC 34 memiliki gugusan lebih dari 20 juta massa matahari yang berusia 100 juta tahun. Penggabungan yang lebih muda memiliki persentase kluster yang lebih besar yang berusia kurang dari 10 juta tahun yang menunjukkan laju pembentukan bintang terus meningkat.

“Sistem ini adalah salah satu lingkungan yang paling efisien untuk membentuk gugus bintang di alam semesta lokal”

Adamo dkk 2021

Bahan baku untuk membentuk bintang adalah gas hidrogen antarbintang. Galaksi mengandung kelimpahan dan kepadatan yang lebih besar dari gas ini di masa lalu yang dikonsumsi selama Cosmic Noon. Hidrogen tetap berada di galaksi seperti Bima Sakti tetapi gasnya tidak terlalu terkonsentrasi sehingga menghasilkan tingkat pembentukan bintang yang lebih rendah dan gugus bintang yang lebih kecil. Penggabungan galaksi menciptakan gaya pasang surut melalui gravitasi yang menyalurkan gas yang tersisa ini ke kepadatan tinggi, daerah terkonsentrasi yang menghasilkan gugus pembentuk bintang masif dan kaskade pembentukan bintang – sebuah “semburan bintang.”

Para peneliti menetapkan radius di setiap penggabungan yang disebut R80 di mana 80% pembentukan bintang terjadi. Dalam radius 80% itu, penggabungan adalah yang paling efisien dalam membentuk gugus bintang. Jari-jari ini juga mengandung gugus bintang termuda yang berusia sekitar 10 juta tahun. Seiring bertambahnya usia kluster ini, mereka tergeser oleh gaya pasang surut dari tumbukan dan melayang ke berbagai wilayah galaksi.

Bekas Tabrakan Kuno

Ketika Bima Sakti tidak menampilkan gugusan bintang muda yang masif, galaksi kita memang memiliki gugus bintang tua yang sangat besar yang dikenal sebagai Gugus Globular. Yang terbesar yang kami amati di Bima Sakti disebut Omega Centauri yang berisi sekitar 10 juta bintang dengan berat 4 juta massa matahari yang berusia miliaran tahun. Asal usul gugus bola tidak sepenuhnya diketahui tetapi mereka diperkirakan berasal dari tabrakan Bima Sakti dengan galaksi lain di masa lalu atau terbentuk selama Cosmic Noon. Para peneliti HiPEEC menyarankan bahwa gugus bintang masif muda yang diamati dalam penggabungan ini dapat berevolusi menjadi gugus bola dan meminta penelitian masa depan untuk mempelajari kemungkinan ini. Tim juga merekomendasikan untuk meninjau kembali 6 penggabungan ini dengan Teleskop Luar Angkasa James Webb yang akan datang yang akan melihat target inframerah dengan resolusi dan ketajaman yang lebih besar daripada Hubble.

Bima Sakti juga ditakdirkan untuk bergabung di masa depan ketika bertabrakan dengan Galaksi Andromeda tetangga kita menjadi…”Milkomeda” (kita memiliki 4,5 miliar tahun untuk menemukan nama yang lebih baik). Penggabungan akan memicu lonjakan masa depan kita sendiri dalam pembentukan bintang. Siapa pun di sekitar Bima Sakti akan melihat langit berubah dengan kilauan bintang raksasa yang membentuk gugusan di seluruh galaksi. Sementara itu, nikmati penggabungan menakjubkan yang kita lihat sekarang, atas izin Hubble.

Source :

1. The Universe in Formation. Hubble Sees 6 Examples of Merging Galaxies – Universe Today
2. A Galaxy is Making New Stars Faster Than its Black Hole Can Starve Them for Fuel – Universe TodayThe Solar System has been Flying Through the Debris of a Supernova for 33,000 Years – Universe Today
3. Hubble Showcases 6 Galaxy Mergers | ESA/Hubble
4. When Galaxies Collide: Hubble Showcases 6 Beautiful Galaxy Mergers | ESA/Hubble
5. Galaxies gone wild! | ESA/Hubble
6. The Galactic Collision That Reshaped Our Milky Way – Scientific American
7. The Roman Space Telescope’s Version of the Hubble Deep Field Will Cover a 100x Larger Area of the Sky – Universe Today
8. [2008.12794] Star cluster formation in the most extreme environments: Insights from the HiPEEC survey (arxiv.org)
9. [2010.10171] Star-Forming Galaxies at Cosmic Noon (arxiv.org)
10. [1708.04709] The Nature of Deeply Buried Ultraluminous Infrared Galaxies: A Unified Model for Highly Obscured Dusty Galaxy Emission (arxiv.org)