Tim ilmuwan bidang astronomi telah mengidentifikasi dua blok bangunan terawal dari Galaksi Bima Sakti: Dinamakan “Shakti” dan “Shiva”, keduanya tampaknya merupakan sisa-sisa dari dua galaksi yang bergabung antara 12 dan 13 miliar tahun yang lalu dengan versi awal dari Galaksi Bima Sakti. Dua blok bangunan terawal berkontribusi pada pertumbuhan awal galaksi yang saat ini menjadi “rumah” kita yakni galaksi Bima Sakti. Temuan baru tersebut dapat disetarakan seperti arkeolog mengidentifikasi jejak permukiman awal yang berkembang menjadi kota besar pada zaman sekarang. Diperlukan penggabungan data untuk hampir 6 juta bintang dari misi Gaia ESA dengan pengukuran dari survei SDSS. Hasilnya telah dipublikasikan di Astrophysical Journal.
Sejarah awal Galaksi Bima Sakti adalah salah satu penggabungan galaksi yang menghasilkan blok bangunan yang cukup besar. Penulis utama penelitian yakni Khyati Malhan dan Hans-Walter Rix dari Max Planck Institute for Astronomy telah berhasil mengidentifikasi dua blok bangunan terawal yang masih dapat dikenali hingga saat ini: fragmen proto-galaksi yang bergabung dengan versi awal dari Galaksi Bima Sakti kita antara 12 dan 13 miliar tahun yang lalu, di awal era pembentukan galaksi di Alam Semesta. Komponen-komponen ini, yang dinamai oleh para astronom sebagai Shakti dan Shiva, diidentifikasi dengan menggabungkan data dari satelit astrometri Gaia ESA dengan data dari survei SDSS. Bagi para astronom, hasil ini setara dengan menemukan jejak permukiman awal yang berkembang menjadi kota besar pada zaman sekarang.
Mengikuti jejak asal-usul bintang yang berasal dari galaksi lain
Ketika galaksi bertabrakan dan bergabung, beberapa proses terjadi secara bersamaan. Setiap galaksi membawa cadangan gas hidrogennya sendiri. Saat tabrakan terjadi, awan gas hidrogen tersebut tidak stabil, dan banyak bintang baru terbentuk di dalamnya. Tentu saja, galaksi yang datang juga sudah memiliki bintang-bintangnya sendiri, dan dalam penggabungan, bintang-bintang dari galaksi-galaksi tersebut akan bercampur. Pada akhirnya, bintang-bintang yang “terakresi” ini juga akan menyumbang pada sebagian populasi bintang dari galaksi yang digabungkan yang baru terbentuk. Setelah penggabungan selesai, mungkin tampak tidak mungkin untuk mengidentifikasi bintang mana yang berasal dari galaksi pendahulunya. Tetapi sebenarnya, setidaknya ada beberapa cara untuk melacak kembali asal-usul bintang tersebut.
Bantuan datang dari fisika dasar. Ketika galaksi bertabrakan dan populasi bintang mereka bercampur, sebagian besar bintang tetap memiliki sifat dasar yang sangat mendasar, yang langsung terkait dengan kecepatan dan arah gerak galaksi di mana mereka berasal. Bintang-bintang dari galaksi sebelum penggabungan memiliki nilai yang mirip untuk energi dan apa yang fisikawan sebut sebagai momentum sudut—momentum yang terkait dengan gerakan orbital atau rotasi. Bagi bintang yang bergerak dalam medan gravitasi galaksi, baik energi maupun momentum sudut dilestarikan: mereka tetap sama seiring waktu. Cari kelompok besar bintang dengan nilai energi dan momentum sudut yang mirip, dan kemungkinan besar, Anda akan menemukan sisa-sisa penggabungan.
Petunjuk tambahan dapat membantu identifikasi. Bintang-bintang yang terbentuk lebih baru mengandung lebih banyak unsur yang lebih berat, yang disebut oleh para astronom sebagai “logam”, daripada bintang-bintang yang terbentuk waktu yang lama. Semakin rendah kandungan logam (“logamisitas”), semakin awal bintang tersebut kemungkinan terbentuk. Ketika mencoba mengidentifikasi bintang-bintang yang sudah ada 13 miliar tahun yang lalu, kita harus mencari bintang-bintang dengan kandungan logam yang sangat rendah (“kaya logam rendah”).
Ekskavasi virtual dalam kumpulan data besar
Mengidentifikasi bintang-bintang yang bergabung dengan Galaksi Bima Sakti kita sebagai bagian dari galaksi lain baru menjadi mungkin belakangan ini. Hal ini memerlukan kumpulan data besar dan berkualitas tinggi, dan analisis melibatkan penyaringan data dengan cara cerdas untuk mengidentifikasi kelas objek yang dicari. Jenis kumpulan data ini baru tersedia dalam beberapa tahun terakhir. Satelit astrometri Gaia ESA menyediakan kumpulan data yang ideal untuk arkeologi galaksi big-data semacam ini. Diluncurkan pada tahun 2013, itu telah menghasilkan kumpulan data yang semakin akurat selama dekade terakhir, yang sekarang mencakup posisi, perubahan posisi, dan jarak untuk hampir 1,5 miliar bintang dalam galaksi kita.
Data Gaia telah merevolusi studi tentang dinamika bintang di galaksi rumah kita, dan telah menyebabkan penemuan struktur-struktur yang sebelumnya tidak diketahui. Ini termasuk aliran Gaia Enceladus/Sosis, sisa-sisa penggabungan besar terbaru yang telah dilakukan galaksi rumah kita, antara 8 dan 11 miliar tahun yang lalu. Ini juga termasuk dua struktur yang diidentifikasi pada tahun 2022: aliran Pontus yang diidentifikasi oleh Malhan dan rekan-rekannya dan “jantung tua yang miskin” dari Galaksi Bima Sakti yang diidentifikasi oleh Rix dan rekan-rekannya. Yang terakhir adalah populasi bintang yang baru terbentuk selama penggabungan awal yang menciptakan proto-Galaksi Bima Sakti, dan terus tinggal di wilayah pusat galaksi kita.
Jejak Shakti dan Shiva
Untuk penelitian mereka saat ini, Malhan dan Rix menggunakan data dari Gaia yang digabungkan dengan spektrum bintang dari Sloan Digital Sky Survey (DR17). Data ini memberikan informasi rinci tentang komposisi kimia bintang-bintang tersebut. Tim menemukan bahwa untuk beberapa bintang yang miskin logam, bintang-bintang ini berkumpul di sekitar dua kombinasi spesifik dari energi dan momentum sudut.
Berbeda dengan “jantung tua yang miskin”, yang juga terlihat di grafik tersebut, dua kelompok bintang ini memiliki momentum sudut yang lebih besar, yang menunjukkan bahwa mereka mungkin berasal dari galaksi yang berbeda yang bergabung dengan Bima Sakti. Malhan menamakan dua kelompok ini Shakti dan Shiva, yang masing-masing merupakan dewi dan dewa utama dalam agama Hindu.
Nilai energi dan momentum sudut mereka, serta kandungan logam mereka yang rendah seperti “jantung tua yang miskin”, membuat Shakti dan Shiva menjadi kandidat kuat sebagai beberapa leluhur paling awal dari Bima Sakti kita. Tim menduga bahwa Shakti dan Shiva mungkin merupakan dua tambahan pertama ke ‘janttung tua yang miskin’ dari Bima Sakti kita, yang memulai pertumbuhannya menjadi galaksi besar.”
Beberapa survei yang sedang berlangsung atau akan dimulai dalam beberapa tahun ke depan diharapkan akan memberikan data tambahan yang penting, baik spektrum (SDSS-V, 4MOST) maupun jarak yang tepat (LSST/Rubin Observatory). Data ini akan membantu para astronom memutuskan apakah Shakti dan Shiva benar-benar merupakan petunjuk dari sejarah awal galaksi kita.
Referensi:
[1] https://www.mpia.de/news/science/2024-05-shakti-shiva diakses pada 29 Maret 2024
[2] Khyati Malhan, Hans-Walter Rix. Shiva and Shakti: Presumed Proto-Galactic Fragments in the Inner Milky Way. The Astrophysical Journal, 2024; 964 (2): 104 DOI: 10.3847/1538-4357/ad1885
Alumni S1 Kimia Universitas Negeri Makassar. Pengajar kimia, penulis di warstek.com.