Pinwheel Primordial: Astronom Spot Galaksi Spiral Terkemuka Terlama Namun


Alam semesta awal adalah tempat yang kasar dan berantakan. Galaksi-galaksi hancur bersama dengan keteraturan yang jauh lebih banyak daripada yang terjadi hari ini, dan bagian dalam galaksi-galaksi kacau, kumpulan-kumpulan bintang yang rumpun. Itu bukan tempat untuk pusaran galaksi yang teratur dan halus seperti Bima Sakti atau Andromeda

Alam semesta awal adalah tempat yang kasar dan berantakan. Galaksi-galaksi hancur bersama dengan keteraturan yang jauh lebih banyak daripada yang terjadi hari ini, dan bagian dalam galaksi-galaksi kacau, kumpulan-kumpulan bintang yang rumpun. Itu bukan tempat untuk pusaran galaksi yang teratur dan halus seperti Bima Sakti atau Andromeda.

Tetapi dengan memindai ratusan galaksi yang ada hanya beberapa miliar tahun setelah ledakan besar, sekelompok astronom telah menemukan berlian di permukaan kosmik. Para peneliti menemukan galaksi awal yang langka dengan lengan spiral yang jelas, mereka melaporkan dalam edisi 19 Juli dari Nature . Dan keadaan unik galaksi itu dapat membantu menjelaskan mengapa spiral sangat langka pada zaman itu. (Adalah bagian dari Nature Publishing Group.)

Galaksi yang baru ditemukan, yang dikenal sebagai BX 442, diidentifikasi sebagai spiral dalam gambar Hubble yang menargetkan 306 galaksi pada pergeseran merah 1, 5 menjadi 3, 6, sesuai dengan waktu sekitar 9, 3 miliar hingga 11, 9 miliar tahun lalu. (Redshift adalah ukuran jarak kosmologis yang menunjukkan seberapa banyak cahaya benda telah direntangkan ke arah panjang gelombang yang lebih panjang saat melintasi alam semesta yang mengembang.) BX 442, satu-satunya spiral yang dapat diidentifikasi dari kelompok itu, berada di pergeseran merah 2, 18, sekitar 10, 7 miliar tahun yang lalu, atau hanya tiga miliar tahun setelah big bang. Tampaknya sesuai dengan tagihan untuk varietas yang disebut spiral desain-besar, di mana lengan spiral diucapkan memberikan bentuk yang jelas ke cakram bintang-bintang galaksi.

"Kami melihat pola spiral desain-besar di galaksi ini, dan ini agak mencengangkan. Kami tidak menyangka akan menemukannya, " kata penulis studi utama David Law, ahli astrofisika di University of Toronto. "300-an galaksi lain di survei kita sendiri, dan banyak galaksi lain di survei berbeda, tidak menunjukkan pola ini."

Spiral adalah hal biasa di alam semesta modern, tetapi ketika para astronom memandang ke arah kosmos pada objek yang semakin jauh — dan karenanya semakin jauh ke masa lalu — struktur spiral mulai mereda, itulah sebabnya BX 442 membuat studi kasus yang begitu menarik .

"Ini unik, mereka benar tentang itu, " kata astronom Bruce Elmegreen dari TJ Watson Research Center IBM di Yorktown Heights, NY "Sudah diketahui untuk sementara waktu bahwa ada disk di pergeseran merah ini. Disk tidak mengejutkan, dan biasanya ketika ada disk secara lokal ada spiral di disk, "tambahnya. "Tetapi pada pergeseran merah ini, spiral belum terlihat, dan itu adalah teka-teki."

Alih-alih berputar-putar secara teratur, para astronom melihat galaksi-galaksi yang kental dan gumpal melalui padanan kosmik dari fase canggung. "Pada pergeseran merah ini, populasi galaksi jika Anda melihat dengan Hubble sebagian besar terlihat tidak teratur dan aneh, " kata ahli astrofisika Christopher Conselice dari University of Nottingham. "Sebagian besar galaksi itu mungkin sedang mengalami merger, saling menghancurkan." Dan bintang-bintang mereka biasanya tidak terbatas pada disk yang rata, tipis, dan berputar.

BX 442, juga, tampaknya memiliki populasi bintang yang agak kacau, seolah-olah isinya telah diaduk. Tetapi entah bagaimana struktur spiral teratur dicetak pada bintang-bintang galaksi, mungkin oleh pertemuan penggembalaan baru-baru ini dengan galaksi yang jauh lebih kecil. "Apa yang tampaknya membedakannya sebaik yang dapat kita katakan adalah galaksi pendamping kecil ini berada di samping, " kata Law tentang spiral yang langka.

Sebuah penelitian tahun lalu menunjukkan bahwa Sagittarius Dwarf Galaxy, sebuah satelit dari Bima Sakti, dapat bertanggung jawab atas beberapa struktur spiral galaksi kita sendiri. Ketika Sagitarius jatuh ke dalam dan melewati bidang galaksi yang lebih besar, dampaknya akan cukup kuat untuk mengacaukan piringan bintang yang seragam dan mengubahnya menjadi spiral yang akrab. Proses serupa dapat menjelaskan sifat spiral atipikal dari BX 442. Dengan menggunakan simulasi komputer, para peneliti menemukan bahwa interaksi memang dapat membangkitkan struktur spiral di galaksi yang jauh. Tetapi transformasi itu tidak akan permanen jika memang galaksi pendamping adalah pemicunya. "Jika itu masalahnya, maka apa yang kita lihat sekarang mungkin akan menghilang dalam sekitar 100 juta tahun atau lebih, " kata Law.

Sifat sementara dari struktur spiral pada zaman itu dapat menjelaskan mengapa Law dan rekan-rekannya menemukan hanya satu spiral dalam survei galaksi mereka. Faktanya, BX 442 mungkin telah berevolusi menjadi bentuk yang berbeda dalam miliaran tahun sejak memancarkan cahaya yang sekarang mencapai Bumi. "Tidak mungkin untuk mengatakan apa yang terjadi pada galaksi spiral itu, " kata Conselice. "Ini tidak seperti tipe galaksi diatur di atas batu."

BX 442 juga bisa menghasilkan struktur spiral sendiri tanpa dorongan dari tetangganya, catat Elmegreen. Gumpalan bintang dan gas di dalam galaksi dapat menyebabkan terbentuknya spiral, dan BX 442 tampaknya mengandung setidaknya satu gumpalan besar di sepanjang salah satu lengan spiralnya. "Mereka mengganggu segala sesuatu di sekitar mereka, dan setiap rumpun membuat ekornya sendiri, " kata Elmegreen. "Itu cara yang agak mudah untuk mendapatkan tiga lengan spiral, dan galaksi ini memiliki tiga lengan."

Mungkin banyak mekanisme berbeda dapat membentuk galaksi spiral. Banyak lagi contoh yang dapat diakses untuk studi begitu observatorium generasi berikutnya, seperti Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA, tersedia online. Sampai saat itu, para astronom harus mengandalkan spesimen unik seperti BX 442 untuk membantu menjernihkan kekuatan dominan yang menciptakan struktur spiral pada waktu yang berbeda dalam sejarah alam semesta. "Kami tidak benar-benar memiliki penjelasan yang bagus tentang bagaimana lengan spiral itu ada, " kata Conselice. "Ada banyak pertanyaan yang belum kami jawab."