Hilangnya Dua Lengan Bimasakti

Selama beberapa dekade astronom telah dibutakan oleh penampakan Bimasakti. Kok bisa? Bimasakti tidaklah tampak seperti apa yang kita bayangkan dan digambarkan selama ini. Tak bisa disalahkan karena kita tinggal di dalamnya, dan tak pernah keluar untuk melihat bagaimana bentuknya.

Sebuah citra baru dari Teleskop Spitzer milik NASA mengalirkan sebuah kenyataan lain atas struktur Bimasakti. Dari citra tersebut diketahui bimasakti hanya memiliki 2 lengan spiral bukannya 4 lengan spiral seperti yang kita ketahui sebelumnya.

Spitzer memberikan sebuah titik awal yang baru untuk kembali berpikir dan menelaah struktur Bimasakti, kata Robert Benjamin dari University of Wisconsin, Whitewater. Revisi peta Bimasakti akan dilakukan ke seluruh dunia dan sama seperti seorang pelaut yang tengah mengembara di lautan di jaman dahulu, mereka juga selalu memperbaharui peta mereka.

Sejak tahun 1950, astronom telah membuat peta Bimasakti. Model awal Bimasakti dibuat berdasarkan observasi radio terhadap gas di dalam galaksi. Hasilnya adalah struktur spiral dengan 4 bintang utama yang membentuk lengan, yakni Norma, Scutum-Centaurus, Sagittarius dan Perseus. Di dalam Bimasakti, selain lengan terdapat juga pita gas dan debu pada bagian pusat galaksi. Matahari di dalam Bimasakti berada di area lengan sebagian yang dikenal dengan nama lengan Orion atau Orion Spur, yang terletak di antara lengan Sagittarius dan Perseus.

Selama bertahun-tahun, peta seluruh Galaksi dibuat hanya berdasarkan studi pada satu bagian dari galaksi atau hanya dari satu metode. Dan ketika model dari berbagai kelompok peneliti dibandingkan mereka tidak pernah setuju satu sama lainnya. Sama seperti orang buta yang menginterpretasikan gajah dari berbagai sisi yang berbeda. Itulah kita. Para peneliti melihat Bimasakti dari sisi yang berbeda sehingga ketika dipertemukan tentunya hasilnya pun berbeda.

Namun di era tahun 1990, large infrared sky surveys, membawa sebuah nuansa baru. Survey langit besar-besaran pada panjang gelombang inframerah membawa revisi besar-besaran pada model galaksi termasuk ditemukannya pita besar di tengah Bimasakti yang berisi bintang-bintang. Cahaya inframerah memang bisa menembus debu sehingga teleskop yang bisa melakukan pengamatan pada panjang gelombang inframerah bisa memiliki penglihatan yang lebih baik diantara pusat galaksi yang penuh debu dan ramai dengan berbagai objek.

Di tahun 2005, Benjamin dan rekan-rekannya menggunakan detektor inframerah Spitzer untuk mendapatkan informasi lebih detail pada pita Galaksi. Mereka menemukan pita yang terentang dari pusat Galaksi ke arah luar tersebut lebih luas dan lebih panjang dibanding yang diperkirakan sebelumnya.

Citra inframerah terbaru dari Bimasakti menunjukan galaksi ini terentang 130 derajat di sepanjang langit dan satu derajat merentang dari bidang galaksi menuju ke atas dan bawah. Mosaik ini terdiri dari 800 000 potret yang diambil dan terisi oleh lebih dari 110 juta bintang.

Mosaik 80000 citra Bimasakti yang membentuk citra utuh Galaksi Bimasakti. Kredit gambar: NASA Spitzer

Benjamin juga mengembangkan piranti lunak yang bisa menghitung bintang, dan mengukur kerapatan bintang. Perhitungan yang ia lakukan pada lengan Scutum-Centaurus menunjukan peningkatan jumlah bintang dibanding yang seharunya ada di sebuah lengan spiral. Sementara pengukuran pada lengan Sagittarius dan Norma tidak menunjukan adanya peningkatan jumlah bintang. Pada lengan ke-4 yakni lengan Perseus yang menyelubungi bagian terluar Bimasakti tidak dapat dilihat dalam citra terbaru yang diambil Spitzer.

Penemuan ini menunjukan galaksi Bimasakti memiliki 2 lengan spiral utama, struktur umum galaksi dengan sebuah pita. Lengan utama itu adalah lengan Scutum-Centaurus dan Perseus, yang memiliki kerapatan terbesar dari bintang muda dan terang serta bintang tua seperti bintang raksasa merah. Dua lengan lainnya yakni lengan Sagittarius dan Norma dikategorikan sebagai lengan minor yang terdiri dari gas dan bintang-bintang muda. Menurut Benjamin, kedua lengan utama di Bimasakti tersebut terhubung dengan bagian terdekat dan terjauh dari pita utamanya. Dengan demikian lengan itu bisa disambung dengan pita utamanya seperti sedang memasang puzzle, sehingga untuk pertama kalinya bisa dipetakan struktur, posisi dan lebar lengan tersebut.

Penemuan sebelumnya dalam observasi inframerah memberi petunjuk mengenai kedua lengan tersebut. Namun hasilnya tidak begitu jelas karena posisi dan lebar lengan masih tidak dapat diketahui. Meskipun lengan galaksi tampak sebagai fitur yang lengkapp, namun pada kenyataannya bintang di dalamnya secara konstan terus bergerak keluar dan masuk di dalam lengan tersebut. Hal ini disebabkan oleh pergerakan bintang-bintang tersebut saat mengorbit (mengitari) pusat galaksi.

Matahari pun sekali waktu akan berada pada lengan yang berbeda. Dan sejak ia terbentuk 4 milyar tahun yang lalu, Matahari telah mengelilingi galaksi ini sebanyak 16 kali.

Sumber : Spitzer Space Telescope

Massa Minimum Galaksi Jadi Titik Terang Mengenal Materi Kelam

Analisis cahaya dari sebuah galaksi redup yang mengorbit Bima Sakti, para peneliti dari UC Irvine berhasil menemukan massa minimum galaksi di alam semesta yakni hanya 10 juta kali massa Matahari. Massa sekecil ini diperkirakan merupakan komponen terkecil dari “komponen penyusun” materi misterius dan tak terlihat di alam semesta, yang kita kenal sebagai dark matter atau materi kelam. Bintang yang terbentuk dalam komponen penyusun tersebut akan berkumpul bersama dan kemudian menjadi galaksi.

Satelit galaksi pada jarak 500000 tahun cahaya dari Bima Sakti yang diteliti para peneliti dari UCI untuk memahami materi kelam. Kredit gambar : UCI

Sampai saat ini para peneliti hanya mengetahui sedikit informasi dari komponen mikroskopik materi kelam, meskipun materi tersebut dipkerkirakan sebanyak 5/6 dari seluruh materi di alam semesta.

Dengan mengetahui massa minimum galaksi, maka sifat-sifat materi kelam akan dapat diketahui. Hal ini esensial dalam mempelajari bagaimana alam semesta dan kehidupan jadi seperti saat ini. Materi kelam dalam keberadaannya ikut mengendalikan pertumbuhan struktur alam semesta. Tanpa materi kelam, galaksi seperti Bima Sakti tak akan pernah ada. Gravitasi dari materi kelam inilah yang menarik materi normal dan menyebabkan terbentuknya galaksi. Diduga, galaksi kecil yang ada di alam semesta juga mengalami penyatuan sepanjang waktu dan membentuk galaksi seperti Bima Sakti.

Galaksi terkecil yang diketahui atau yang sering disebut galaksi katai, memiliki kecerlangan yang besar dari 1000 kali luminositas Matahari sampai dengan 10 juta luminositas Matahari. Setidaknya ada 22 dari galaksi katai yang diketahui mengorbit Bima Sakti. Para peneliti di UCI mempelejari 18 di antaranya menggunakan data dari Teleskop Keck di Hawaii dan Teleskop Magellan di Chile. Tujuan penelitian ini untuk menghitung massa galaksi katai tersebut. Analisa cahaya bintang di tiap galaksi memberikan informasi kecepatan gerak bintang dan dari kecepatan tersebut bisa diketahui massa galaksi.

Pada awalnya diharapkan galaksi yang diteliti memiliki variasi massa dengan galaksi paling terang memiliki massa terbesar dan galaksi redup merupakan galaksi yang massanya kecil. Namun ternyata seluruh galaksi katai tersebut memiliki massa yang sama, 10 juta massa Matahari. Penemuan ini menggunakan analogi dimana manusia yang memainka peran di dalam materi kelam.

Bayangkan jika kita adalah alien yang sedang terbang melintasi BUmi dan mencoba mengidentifikasi area penduduk dari konsentrasi cahaya di malam hari. Tentunya dari terangnya cahaya, kita akan memberi sebuah kesimpulan awal kalo ternyata Los Angeles lebih banyak penghuninya dari Mumbai. Sayangnya, dalam kasus galaksi katai ini, yang ditemukan justru lebih ekstrim, dan memiliki kepadatan penduduk yang sama yakni sekitar 10 juta.

Karena galaksi katai sebagian besar berisi materi kelam, maka bisa dikatakan perbandingan materi kelam dengan materi normal hampir sebesar 10 000 : 1. Massa minimum yang ditemukan ini mengungkap sifat dasar dari materi kelam. Penemuan ini membantu para peneliti untuk memahami partikel yang membentuk materi kelam dan menmberikan informasi bagaimana galaksi terbentuk.

Menurut para peneliti, kumpulan materi kelam bisa saja tidak memiliki bintang di dalamnya. Dan yang bisa dideteksi sampai saat ini hanyalah materi kelam yang di dalamnya terdapat bintang.

Sumber : University of California, Irvine

Mengungkap Rahasia Hanny’s Voorwerp

Observasi terbaru yang dilakukan dengan menggunakan radio teleskop akhirnya berhasil menyingkapkan sifat dari objek ganjil yang dikenal sebagai “Hanny’s voorwerp” (SDSS J094103.80+344334.2). Voorwerp ditemukan oleh Hanny van Arkel, seorang guru Belanda yang juga sukarelawan dari proyek “Galaxy Zoo”.

Saat melakukan studi terhadap ratusan citra, Hanny melihat keberadaan awan gas galaktik hijau yang tidak beraturan, pada jarak 60000 tahun cahaya dari galaksi terdekat, IC2497. Objek ini membuat para astronom mencari tahu selama setahun ini dan menemukan awan ini luar biasa besar dan gas yang ada di dalamnya berada pada kondisi panas yang ekstrim >15000 Celsius. Yang jadi paradoks, dalam awan ini tidak terdapat bintang.

Citra pengamatan voorwerp dan IC 2497. Kredit : ASTRON.nl

Tim internasional yang dipimpin oleh Prof. Mike Garret (ASTRON/Leiden), dan juga Hanny van Arkel mengamati IC2497 dan Voorwerp dengan Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT) dan e-VLBI array dimana WSRT juga turut berpartisipasi di dalamnya.

Citra yang dihasilkan dari data yang ada, menunjukan adanya semburan partikel berenergi tinggi yang dihasilkan oleh lubang hitam masif di pusat IC2497. Semburan tersebut tampak memancar dari lubang hitam dan kemudian menyapu bersih jalur yang dipenuhi medium antar bintang yang rapat di IC 2497 menuju Hanny’s Voorwerp”. Saluran yang bersih inilah yang membuat cahaya dari pancaran sinar optik dan ultraviolet yang terkait dengan lubang hitam bisa menguak sebagian kecil dari awan gas raksasa yang berada di sekeliling galaksi. Pancaran sinar optik dan ultraviolet memanaskan dan mengionisasi awan gas menciptakan fenomena yang dikenal sebgai Hanny’s Voorwerp.

Pertanyaan lain yang muncul adalah darimana semua gas hidrogen itu berasal? Ada bermacam-macam gas diluar sana dan observasi yang dilakukan WRST mendeteksi aliran besar gas yang membentang seluas ratusan ribu tahun cahaya. Menurut Dr. Gyula Józsa, salah satu anggota tim peneliti, massa total awan gas tersebut mencapai 50000 juta kali massa Matahari.

Pendapat lain datang dari Dr. Tom Osterloo. Ia mengaku pernah melihat fenomena ini sebelumnya. Ciri-ciri yang tampak merupakan ciri dari sistem yang saling berinteraksi. Pada sistem semacam ini diperkirakan gas muncul dari interaksi pasang surut antara IC 2497 dan galaksi lain beerapa ratus juta tahun lalu. Ia juga menyatakan bahwa aliran gas tersebut berhenti 300 ribu tahun cahaya ke arah barat IC 2497. Bukti yang ada saat ini mengarah pada kelompok galaksi yang sepertinya menadi tersangka terjadinya kecelakaan kosmik tersebut.

Penelitian pada voorwerp sendiri menunjukan banyak kemajuan dan di masa depan akan ada lebih banyak rahasia yang diungkapkan dari voorwerp.

Sumber : ASTRON

Air Terjauh di Galaksi Asing

Air ternyata tidak hanya dimiliki bumi. Komponen yang satu ini tersebar di alam semesta dalam berbagai bentuk, baik cair, padat, maupun gas. Pencarian air selalu menjadi hal yang menarik, karena air senantiasa diidentikkan dengan kehidupan. Nun jauh di salah satu sudut alam semesta, para astronom berhasil menemukan air terjauh yang pernah terlihat. Air tersebut berada di sebuah galaksi yang jaraknya lebih dari 11 milyar tahun cahaya dari Bumi. Sebelumnya, air paling jauh yang berhasil ditemukan berada di galaksi yang berjarak 7 milyar tahun cahaya dari Bumi.

Tanda keberadaan air berhasil ditemukan menggunakan teleskop radio raksasa berdiameter 100 meter di Effelsberg, Jerman, dan Very Large Array milik National Science Foundation di New Mexico.

Galaksi berair yang dikenal dengan nama MG J0414+0534, memiliki quasar — lubang hitam supermasif yang memancarkan cahaya yang sangat terang — di intinya. Pada area di dekat inti, molekul air bertindak sebagai maser (Microwave Amplification by Stimulation Emission of Radiation) yang sama kuat dengan laser, dan menguatkan gelombang radio pada frekuensi tertentu. Penemuan ini mengindikasikan keberadaan maser air raksasa lebih umum terdapat pada saat alam semesta dini dibanding sekarang. Pengamatan yang dilakukan sekarang berhasil melihat kondisi MG J0414+0534 saat alam semesta masih berusia 1/6 dari usia saat ini.

Pada galaksi yang jaraknya sangat jauh, bahkan penguatan gelombang radio terkuat yang dlakukan oleh maser tidak cukup kuat untuk bisa dideteksi teleskop radio. Namun, para ilmuwan justru mendapat bantuan dari alam dalam bentuk galaksi lain yang berjarak hampir 8 milyar tahun cahaya serta berada di garis pengamatan MG J0414+0534 dan Bumi. Gravitasi galaksi tersebut bertindak sebagai lensa yang membuat galaksi jauh lebih terang dan pancaran molekul air jadi tampak oleh teleskop radio.

Sinyal keberadaan air di jarak yang sangat jauh ini bisa diketahui dengan bantuan lensa gravitasi. Teleskop kosmik tersebut mereduksi waktu yang dibutuhkan untuk dapat mendeteksi air dalam faktor sekitar 1000.

Sinyal air pertama kali dideteksi oleh teleskop Effelsberg dan kemudian digunakan VLA untuk mempertajam kemampuan pencitraan yang bisa mengkonfirmasi asal galaksinya. Keberadaan lensa gravitasi memberikan 4 citra MG J0414+0534 yang terlihat dari Bumi. Dengan VLA, para peneliti bisa menemukan gelombang radio yang spesifik menyatakan keberadaan air pada 2 citra terang yang dihasilkan. Dua citra lainnya terlampau lemah untuk bisa dideteksi keberadaan sinyal airnya. Frekuensi yang dipancarkan molekul air merupakan pergeseran Doppler akibat pengembangan alam semesta dari 2,2 GHx – 6,1 GHz.

Air yang bertindak sebagai maser sudah ditemukan pada sejumlah galaksi yang jaraknya dekat. Biasanya, air diperkirakan berada dalam piringan molekul yang mengorbit lubang hitam supermasif pada jarak yang sangat dekat di inti galaksi. Pancaran gelombang radio yang mengalami penguatan biasanya akan teramati saat piringan tampak dari samping dan terlihat tepiannya. Namun, ternyata orientasi galaksi MG J0414+0534 saling berhadapan dengan Bumi. Dengan demikian, molekul air yang kita lihat dalam maser bukan di dalam piringan melainkan dalam materi yang terlontar sebagai akibat lontaran gravitasi lubang hitam yang diorbitnya. Materi yang terlontar tersebut bergerak dalam jet super cepat.

Kayu Baru Dalam Api Yang Hampir Padam

Astronom di Universitas Bonn berhasil mendapatkan hubungan antara lubang hitam di pusat gugus galaksi dan gas disekelilingnya, yang bertindak sebagai makanan.

Gugus Galaksi NGC507 dalam 3 panjang gelombang. kredit : R. Mittal, Bonn University, CXO, VLA

Lubang hitam merupakan terminologi yang diberikan pada objek kosmik yang memiliki gaya gravitasu sangat kuat yang menarik semua yang ada disekelilingnya dengan cepat. Bahkan cahaya pun tak dapat lepas dari tarikannya. Fenomena ini memang diperkirakan bisa ditemui di pusat semua galaksi utama dan lubang hitam sendiri bervariasi dalam ukuran. Bisa dikatakan seperti petinju, lubang hitam juga memiliki kelas berat yang berbeda. Lubang hitam supermasif memiliki massa milyaran sampai jutaan kali lebih besar dari Matahari.

Si lubang hitam supermasif ini tak selalu aktif, melainkan sebagian besar lubang hitam justru “tampak menyala dan menjauh”,” kata Dr. Thomas H. Reiprich dari Argelander Institute for Astronomy di Bonn.

Dengan mempelajari radiasi di sekeliling lubang hitam, para astronom dapat menyimpulkan situasi makanan mereka. Radiasi diperoleh dari materi yang perlahan-lahan dihisap oleh lubang hitam. Makanan ini sepenuhnya diserap oleh benda kosmik yang begitu rakus dalam bentuk gas hidrogen.

Bagi lubang hitam, gas hanya cocok dimakan jika ia cukup dingin, sama seperti pola makan dalam kehidupan manusia. Partikel gas panas bergerak terlalu cepat bagi lubang hitam sehingga sulit bagi gas panas tersebut untuk berada cukup dekat sehingga bisa ditarik ke dalam lubang hitam.

Agar lubang hitam bisa makan, campuran gas yang ada harus lebih dahulu mendingin. Dan proses pendinginan ini memakan waktu yang berbeda-beda. Satu milyar tahun merupakan waktu terpendek berdasarkan standar kosmik untuk proses pendinginan tersebut. Lubang hitam di pusat gugus galaksi yang gasnya mendingin lebih cepat akan menerima gas berlimpah yang cocok untuk dimakan. Pada kondisi ini si lubang hitam akan jadi sangat aktif.

Gas Dingin Sebagai Bahan Bakar
Sebenarnya kondisi pusat lubang hitam di gugus galaksi yang aktif jika ada gas yang cukup banyak sudah dipostulatkan oleh para ilmuwan. Pada penelitian yang dikerjakan Thomas H. Reiprich dan rekan-rekannya, mereka memoles bukti yang ada. Jika penelitian awal mengidentifikasi porsi yang cukup tinggi untuk kasus tersebut, maka penelitian yang dilakukan Reiprich ini menunjukan prosentasenya bukan cuma 70% tapi bisa dinyatakan terjadi pada semua kasus.

Menurut Reiprich, seluruh gugus galaksi yang mendingin dengan cepat akan memiliki gas berlimpah di bagian dalamnya, menguatkan kembali lubang hitam supermasif. Seperti layaknya batang kayu yang dilemparkan ke dalam pembakaran kayu yang hampir padam. Dengan kata lain, lubang hitam akan benar-benar beraksi dengan baik jika ia berada dalam lingkungan yang tepat.

Sebagai bagian dari penelitian ini, para ilmuwan di Bonn juga melakukan pengukuran gelombang radio dari citra sinar-X lebih dari 60 gugus galaksi. Dari olah citra ini mereka bisa mengukur fenomena ini lebih dekat lagi dibanding penelitian sebelumnya. Dengan menggunakan sinar-X, para peneliti ini berhasil menentukan gugus galaksi mana saja yang di intinya terdapat gas yang bisa menjadi makanan bagi lubang hitam. Dan dari data radio, para peneliti di Bonn berhasil menganalisa aktivitas lubang hitam supermasif.

Sumber : Bonn University

Sejumlah astronom menemukan fenomena yang tampaknya merupakan aksi bunuh diri planet karena berada amat dekat dengan bintangnya dan menimbulkan gelombang dahsyat.

Planet tersebut adalah WASP-18b yang telah berjuta tahun hidup dan ditemukan Coel Hellier, seorang profesor astrofisika di Keele University di Inggris. Hellier menyampaikan laporannya pada jurnal ilmiah The Nature, Kamis (27/8). ”Dengan menciptakan gelombang itu, dia menghancurkan dirinya sendiri,” ujar Hellier.

Bintang planet tersebut adalah WASP-18. Planet itu mengitari bintang dalam konstelasi Phoenix dan berjarak sekitar 325 tahun cahaya dari Bumi (satu tahun cahaya sekitar 9,3 triliun kilometer). Itu berarti dia ada di kawasan tetangga galaksi kita.

Jarak planet tersebut dengan bintangnya adalah sekitar 1/50 jarak Bumi dengan Matahari. Ukuran planet tersebut sekitar 10 kali ukuran Planet Yupiter. Gelombang antara planet tersebut dan bintangnya bisa dianalogikan dengan relasi Bulan dan Bumi yang bisa membentuk dua kali gelombang. Sejauh ini para astronom telah menemukan lebih dari 370 planet di luar sistem Matahari. Namun, penemuan planet bunuh diri amat jarang terjadi

Galaksi Andromeda membesar

Galaksi Andromeda tampaknya membesar dengan menelan bintang-bintang dari galaksi lain, demikian hasil penelitian.

Ketika sebuah tim ilmuwan memetakan Andromeda, mereka menemukan bintang-bintang yang mereka katakan merupakan "sisa-sisa galaksi kerdil". Para Astronom melaporkan temuan mereka di jurnal Nature.

Mengonsumsi bintang-bintang sudah pernah diperkirakan sebelumnya namun tim survei ini menyediakan rincian gambar untuk menunjukkan hal itu terjadi. Gambar itu menunjukan "model hirarkis" pembentukan galaksi sedang berjalan.

Model itu memprediksi bahwa galaksi besar akan dikelilingi sias-sisa galaksi lebih kecil yang mereka konsumsi. Kalangan ilmuwan memetakan pinggiran Andromeda secara rinci untuk pertama kali.

Pauline Barmby, astronom dari Universitas Western Ontario yang terlibat dalam studi ini, mengatakan kepada BBC bahwa pola orbit bintang itu mengungkapkan asalnya. "Andromeda begitu dekat sehingga kita dapat memetakan semua bintang," katanya. Andromeda, yang diperkirakan jauhnya 1,5 juta tahun cahaya dari bumi kini terus membesar.