1 week ago
14
Teleskop Luar Angkasa Hubble berhasil menangkap 36 galaksi katai yang mengorbit Andromeda, menantang model kosmologi standar.(NASA)
PULUHAN galaksi katai yang mengelilingi Galaksi Andromeda seperti lebah berhasil tertangkap kamera Teleskop Luar Angkasa Hubble. Dibutuhkan lebih dari seribu orbit mengelilingi Bumi untuk mendapatkan cukup gambar guna membuat potret lengkap dari satelit-satelit paling terang Andromeda.
Ke-36 galaksi katai ini memiliki karakteristik yang beragam, dengan banyak di antaranya menunjukkan orbit yang membingungkan dan belum dapat dijelaskan oleh teori konvensional. Pemecahan misteri ini dapat mengungkap banyak hal tentang bagaimana Galaksi Andromeda terbentuk dan berkembang.
“Kami menemukan banyak keanekaragaman yang perlu dijelaskan dalam sistem satelit Andromeda,” kata Daniel Weisz dari University of California, Berkeley. “Cara segala sesuatu bersatu sangat penting untuk memahami sejarah galaksi ini.”
Konsep galaksi katai yang bergerombol di sekitar galaksi yang lebih besar sejalan dengan model pembentukan galaksi dalam kosmologi standar, yang menggambarkan alam semesta yang dipenuhi oleh apa yang disebut sebagai "materi gelap dingin." Dalam skenario ini, galaksi terbentuk dalam struktur materi gelap, yang gravitasinya menarik gumpalan kecil materi normal—yaitu galaksi katai—dan menggabungkannya.
Proses ini dikenal sebagai pembentukan hierarkis. Galaksi satelit yang kita lihat saat ini merupakan sisa dari fase konstruksi ini, yang terjadi di alam semesta awal lebih dari 13 miliar tahun lalu.
Karena itu, keluarga galaksi katai yang berputar-putar di sekitar galaksi yang lebih besar seperti Andromeda dapat memberi kita banyak wawasan tentang sejarah pembentukan galaksi induknya.
Gambar baru dari Teleskop Luar Angkasa Hubble ini baru merupakan separuh dari proyek yang direncanakan untuk mempelajari pergerakan galaksi katai Andromeda. Dalam lima tahun ke depan, Hubble atau Teleskop Luar Angkasa James Webb akan mengumpulkan lebih banyak data untuk menghasilkan gambar serupa.
Dengan membandingkan kedua gambar tersebut, para astronom dapat melihat bagaimana galaksi katai bergerak. Kemudian, dengan menelusuri pergerakan mereka ke belakang, mereka bisa semacam "memutar kembali waktu" untuk melihat dari mana galaksi-galaksi katai ini berasal miliaran tahun lalu dan memahami bagaimana hal ini memengaruhi hubungan mereka dengan Andromeda.
Namun, beberapa galaksi katai Andromeda cukup membingungkan. Sebagai contoh, galaksi katai di sekitar Bima Sakti umumnya berhenti membentuk bintang miliaran tahun lalu atau baru mulai kembali membentuk bintang setelah memasuki pengaruh gravitasi galaksi kita, yang memicu gas untuk kembali membentuk bintang.
Namun, tampaknya beberapa galaksi katai Andromeda tidak pernah berhenti membentuk bintang, melainkan terus melakukannya dalam laju yang lambat sepanjang sejarah kosmik.
"Proses pembentukan bintang terus berlanjut hingga waktu yang jauh lebih lama, yang sama sekali tidak kita harapkan untuk galaksi katai ini," kata Alessandro Savino dari University of California, Berkeley, yang memimpin penelitian tentang satelit Andromeda. "Hal ini tidak muncul dalam simulasi komputer. Sejauh ini, tidak ada yang tahu bagaimana menjelaskannya."
Salah satu petunjuk berasal dari seberapa dekat galaksi katai ini dengan galaksi induknya. "Ini adalah indikasi yang jelas tentang bagaimana pertumbuhan galaksi kecil terganggu oleh pengaruh galaksi masif seperti Andromeda," kata Savino.
Keanehan lainnya adalah bagaimana orbit beberapa galaksi katai ini tersusun—dengan setengahnya mengorbit Galaksi Andromeda dalam bidang yang sama dan bergerak dalam arah yang sama.
"Itu aneh," kata Weisz. Menurut model standar, galaksi katai seharusnya mendekati halo materi gelap—yang menjadi tempat berkembangnya galaksi besar—dari segala arah, sehingga mereka seharusnya mengelilingi galaksi induk dalam orbit yang acak. Namun, kenyataan bahwa galaksi-galaksi ini berada dalam bidang yang sama dan bergerak searah tampaknya terlalu kebetulan.
“Kami benar-benar terkejut menemukan satelit-satelit ini dalam konfigurasi seperti itu, dan kami masih belum sepenuhnya memahami mengapa mereka muncul dengan cara demikian,” kata Weisz.
Meskipun model standar pembentukan galaksi yang melibatkan halo materi gelap kesulitan menjelaskan mengapa setengah dari galaksi katai Andromeda berada dalam bidang ini, fenomena ini sebenarnya sesuai dengan prediksi teori gravitasi alternatif yang dikenal sebagai Modified Newtonian Dynamics (MOND). Teori ini berusaha menggantikan konsep materi gelap dengan menyesuaikan hukum gravitasi pada percepatan rendah.
Dalam skenario MOND, Bima Sakti dan Galaksi Andromeda kemungkinan pernah mengalami pertemuan dekat sekitar 8 miliar tahun lalu. Kedekatan ini menyebabkan material dari Bima Sakti terlepas dan akhirnya mengorbit Andromeda dalam bidang yang sama, membentuk galaksi katai—mirip dengan bagaimana bulan terbentuk di sekitar planet. Namun, tim astronom lain sebelumnya telah membantah teori ini, dengan menyatakan bahwa bidang orbit tersebut hanyalah kebetulan. Meskipun demikian, pengamatan baru dari Hubble mungkin menunjukkan sebaliknya.
Jadi, meskipun masih memungkinkan solusi dapat ditemukan dalam paradigma model standar, konfirmasi bidang galaksi satelit ini benar-benar ada akan dianggap sebagai kemenangan besar bagi para pendukung teori MOND.
Terlepas dari itu, pengamatan ini menegaskan bahwa Galaksi Bima Sakti dan Galaksi Andromeda memiliki sejarah yang sangat berbeda. Studi tentang pertumbuhan galaksi kita menunjukkan bahwa Bima Sakti telah menjadi tempat yang relatif tenang, tanpa merger besar dengan galaksi menengah atau besar selama setidaknya 10 miliar tahun terakhir.
Sementara itu, Andromeda menunjukkan tanda-tanda mengalami merger besar dengan galaksi lain dalam beberapa miliar tahun terakhir. Hal ini diperkuat oleh pengamatan terbaru Hubble yang mencitrakan 100 juta bintang di Andromeda. Merger ini kemungkinan berkontribusi pada lingkungan yang lebih dinamis di sekitar Andromeda serta meningkatkan massanya—Andromeda dua kali lebih besar dari Bima Sakti dan memiliki lebih banyak galaksi satelit.
Hal ini menimbulkan pertanyaan tentang seberapa bijak menggunakan galaksi kita sendiri sebagai model untuk memahami galaksi lain.
"Ada kecenderungan untuk menggunakan pemahaman kita tentang galaksi kita sendiri sebagai dasar untuk mengekstrapolasi pemahaman tentang galaksi lain di alam semesta," kata Weisz.
Bukti semakin menunjukkan galaksi bisa sangat beragam, dengan karakteristik dan sejarah yang berbeda-beda, dan bagaimana satelit-satelitnya berkembang bisa menjadi petunjuk bahwa ada sesuatu yang berbeda. "Penelitian kami menunjukkan bahwa galaksi bermassa kecil di lingkungan lain telah mengalami jalur evolusi yang berbeda dari yang kita ketahui dari galaksi satelit Bima Sakti," kata Weisz.
Tampaknya, di kebun binatang galaksi, singa dan harimau bisa jauh lebih berbeda dari yang kita bayangkan. (Space/Z-2)
