Seorang ahli astrofisika mengatakan Bimasakti kita mungkin sudah mati, tetapi masih berjalan. Mengapa galaksi berhenti membentuk bintang, mengubah bentuknya, dan menghilang?
Lihat lebih besar. | Bima Sakti atas Maroko, oleh Besancon Arnaud. Kunjungi situs webnya.
Oleh Kevin Schawinski, Institut Teknologi Federal Swiss, Zurich
Seperti zombie, galaksi Bima Sakti mungkin sudah mati tetapi masih terus berlanjut. Tetangga galaksi kita Andromeda hampir pasti berakhir beberapa miliar tahun yang lalu, tetapi baru-baru ini mulai menunjukkan tanda-tanda kehancurannya.
Galaksi tampaknya dapat "binasa" - yaitu, berhenti mengubah gas menjadi bintang baru - melalui dua jalur yang sangat berbeda, didorong oleh proses yang sangat berbeda. Galaksi seperti Bima Sakti dan Andromeda melakukannya dengan sangat, sangat lambat selama miliaran tahun.
Bagaimana dan mengapa galaksi “memadamkan” pembentukan bintang mereka dan mengubah morfologi, atau bentuknya, adalah salah satu pertanyaan besar dalam astrofisika ekstragalaktik. Kita sekarang mungkin berada di ambang kemampuan untuk mengumpulkan bagaimana hal itu terjadi. Dan sebagian dari ucapan terima kasih diberikan kepada ilmuwan warga yang menyisir jutaan gambar galaksi untuk mengklasifikasikan apa yang ada di luar sana.
Bisakah galaksi (seperti NGC 3810 dalam kasus ini) memiliki struktur spiral klasik dan juga sudah mati? Kredit gambar: ESA / Hubble dan NASA, CC BY
Galaksi tumbuh dengan membuat bintang-bintang baru
Galaksi adalah sistem dinamis yang terus menerus mengalirkan gas dan mengubahnya menjadi bintang.
Seperti halnya manusia, galaksi membutuhkan makanan. Dalam kasus galaksi, "makanan" itu adalah pasokan gas hidrogen segar dari jaring kosmik, filamen dan lingkaran cahaya materi gelap yang membentuk struktur terbesar di alam semesta. Saat gas ini mendingin dan jatuh ke dalam lingkaran cahaya materi gelap, ia berubah menjadi cakram yang kemudian dapat mendingin lebih jauh dan akhirnya terfragmentasi menjadi bintang-bintang.
Ketika bintang-bintang menua dan mati, mereka dapat mengembalikan sebagian gas itu kembali ke galaksi baik melalui angin dari bintang-bintang atau dengan menjadi supernova. Saat bintang masif mati dalam ledakan seperti itu, mereka memanaskan gas di sekitar mereka dan mencegahnya menjadi sangat cepat. Mereka memberikan apa yang oleh para astronom disebut "umpan balik": pembentukan bintang di galaksi dengan demikian merupakan proses yang diatur sendiri. Panas dari bintang sekarat berarti gas kosmik tidak mendingin menjadi bintang baru dengan mudah, yang pada akhirnya mengerem pada berapa banyak bintang baru dapat terbentuk.
Sebagian besar galaksi pembentuk bintang ini berbentuk cakram atau spiral, seperti Bima Sakti kita.
Kiri: galaksi spiral menyala dalam cahaya biru bintang muda dari formasi bintang yang sedang berlangsung; kanan: galaksi elips bermandikan cahaya merah bintang-bintang tua. Kredit gambar: Sloan Digital Sky Survey
Tetapi ada jenis galaksi lain yang memiliki bentuk, atau morfologi yang sangat berbeda, dalam bahasa astronom. Galaksi elips raksasa ini cenderung terlihat berbentuk bola atau bola. Mereka hampir tidak begitu aktif - mereka kehilangan pasokan gas dan karena itu telah berhenti membentuk bintang-bintang baru. Bintang-bintang mereka bergerak pada orbit yang jauh lebih tidak teratur, memberi mereka bentuk yang lebih bulat dan bulat.
Galaksi elips ini berbeda dalam dua cara utama: mereka tidak lagi membentuk bintang dan mereka memiliki bentuk yang berbeda. Sesuatu yang sangat dramatis pasti terjadi pada mereka untuk menghasilkan perubahan besar. Apa?
Biru = muda dan merah = tua?
Pembagian dasar galaksi menjadi galaksi spiral pembentuk bintang menyala di cahaya biru bintang besar, muda dan berumur pendek, di satu sisi, dan elips diam bermandikan cahaya hangat bintang kuno bermassa rendah, di sisi lain, kembali ke survei galaksi awal abad ke-20.
Tapi, begitu survei modern seperti Sloan Digital Sky Survey (SDSS) mulai merekam ratusan ribu galaksi, objek mulai muncul yang tidak cukup masuk ke dalam dua kategori besar itu.
Sejumlah besar galaksi merah dan diam tidak berbentuk elips sama sekali, tetapi mempertahankan kira-kira bentuk cakram. Entah bagaimana, galaksi-galaksi ini berhenti membentuk bintang tanpa secara dramatis mengubah strukturnya.
Pada saat yang sama, galaksi elips biru mulai muncul ke permukaan. Struktur mereka mirip dengan elips "merah dan mati", tetapi mereka bersinar dalam cahaya biru terang bintang muda, menunjukkan bahwa pembentukan bintang masih berlangsung di dalamnya.
Bagaimana kedua bola aneh ini - spiral merah dan elips biru - sesuai dengan gambaran evolusi galaksi kita?
Kebun Binatang Galaxy memungkinkan ilmuwan warga untuk mengklasifikasikan galaksi.
dalam ilmuwan warga
Sebagai mahasiswa pascasarjana di Oxford, saya mencari beberapa galaksi aneh ini. Saya terutama tertarik pada elips biru dan petunjuk apa pun yang mereka miliki tentang pembentukan galaksi elips secara umum.
Pada satu titik, saya menghabiskan satu minggu penuh melalui hampir 50.000 galaksi dari SDSS dengan mata, karena tidak ada algoritma yang tersedia untuk mengklasifikasikan bentuk galaksi sebaik yang saya inginkan. Saya menemukan beberapa elips biru, tetapi nilai mengklasifikasikan semua satu juta galaksi di SDSS dengan mata manusia dengan cepat menjadi jelas. Tentu saja, melalui jutaan galaksi sendirian tidak mungkin.
Tidak lama kemudian, sekelompok kolaborator dan saya meluncurkan galaxyzoo.org dan mengundang anggota masyarakat - ilmuwan warga negara - untuk berpartisipasi dalam penelitian astrofisika. Saat Anda masuk ke Kebun Binatang Galaxy, Anda akan diperlihatkan gambar galaksi dan serangkaian tombol yang sesuai dengan klasifikasi yang memungkinkan, dan tutorial untuk membantu Anda mengenali kelas yang berbeda.
Pada saat kami berhenti merekam klasifikasi dari seperempat juta orang, masing-masing satu juta galaksi di Galaxy Zoo telah diklasifikasikan lebih dari 70 kali, memberi saya klasifikasi manusia yang dapat diandalkan, bentuk galaksi, termasuk ukuran ketidakpastian. Apakah 65 dari 70 ilmuwan warga negara setuju bahwa galaksi ini berbentuk elips? Baik! Jika tidak ada kesepakatan sama sekali, informasi itu juga.
Memanfaatkan efek "kebijaksanaan kerumunan" ditambah dengan kemampuan manusia yang tak tertandingi untuk pengenalan pola membantu memilah jutaan galaksi dan menggali banyak elips biru dan spiral merah yang kurang umum untuk kita pelajari.
Diagram massa warna galaksi. Galaksi pembentuk bintang berwarna biru di bagian bawah, di awan biru. Galaksi merah dan diam berada di atas, dalam urutan merah. 'Lembah hijau' adalah zona transisi di antaranya. Kredit gambar: Schawinski + 14
Tanpa disadari tinggal di lembah hijau?
Persimpangan evolusi galaksi adalah tempat yang disebut "lembah hijau." Ini mungkin terdengar indah, tetapi mengacu pada populasi antara galaksi pembentuk bintang biru ("awan biru") dan galaksi merah yang secara pasif berkembang ("merah"). urutan"). Galaksi dengan warna "hijau" atau menengah haruslah galaksi-galaksi di mana formasi bintang sedang dalam proses dimatikan, tetapi yang masih memiliki beberapa formasi bintang yang sedang berlangsung - menunjukkan proses hanya ditutup beberapa saat yang lalu, mungkin beberapa ratus juta tahun .
Sebagai keingintahuan samping, asal usul istilah "lembah hijau" sebenarnya dapat kembali ke ceramah yang diberikan di University of Arizona tentang evolusi galaksi di mana, ketika pembicara menggambarkan diagram massa warna galaksi, seorang anggota audiensi memanggil : "Lembah hijau, tempat galaksi mati!" Green Valley, Arizona, adalah komunitas pensiunan di luar kota asal universitas, Tucson.
Untuk proyek kami, momen yang sangat menyenangkan datang ketika kami melihat tingkat di mana berbagai galaksi sekarat. Kami menemukan yang perlahan mati adalah spiral dan yang mati cepat adalah elips. Pasti ada dua jalur evolusi yang berbeda secara fundamental yang mengarah pada pendinginan galaksi. Ketika kami menjelajahi dua skenario ini - mati perlahan, dan mati cepat - menjadi jelas bahwa kedua jalur ini harus dikaitkan dengan pasokan gas yang mendorong pembentukan bintang di tempat pertama.
Bayangkan sebuah galaksi spiral seperti Bima Sakti kita dengan riang mengubah gas menjadi bintang ketika gas baru terus mengalir. Kemudian terjadi sesuatu yang mematikan pasokan gas luar yang segar: mungkin galaksi itu jatuh ke dalam gugusan galaksi yang sangat besar di mana gugus-gugus intras yang panas gas memotong gas segar dari luar, atau mungkin halo materi gelap dari galaksi tumbuh sangat banyak sehingga gas yang jatuh ke dalamnya akan dipanaskan dengan suhu sedemikian tinggi sehingga tidak dapat mendingin dalam zaman alam semesta. Bagaimanapun, galaksi spiral sekarang hanya memiliki gas yang ada di reservoirnya.
Karena reservoir ini bisa sangat besar, dan konversi gas menjadi bintang adalah proses yang sangat lambat, galaksi spiral kita bisa berlangsung cukup lama sambil terlihat "hidup" dengan bintang-bintang baru, sedangkan laju pembentukan bintang yang sebenarnya menurun selama beberapa miliar tahun. . Kelambatan gletser dalam menggunakan cadangan gas yang tersisa berarti bahwa pada saat kita menyadari bahwa sebuah galaksi sedang dalam penurunan terminal, "momen pemicu" terjadi miliaran tahun yang lalu.
Gambar Hubble dari bagian galaksi Andromeda, yang seperti Bima Sakti kita mungkin adalah zombie galaksi. Kredit gambar: NASA, ESA, J. Dalcanton, B.F. Williams dan L.C. Johnson (Universitas Washington), tim PHAT, dan R. Gendler
Galaksi Andromeda, galaksi spiral raksasa terdekat, berada di lembah hijau dan kemungkinan mulai merosot ribuan tahun yang lalu: galaksi zombie, menurut penelitian terbaru kami. Sudah mati, tetapi terus bergerak, masih menghasilkan bintang-bintang, tetapi pada tingkat yang berkurang dibandingkan dengan apa yang seharusnya jika itu adalah galaksi pembentuk bintang yang normal. Mengetahui apakah Bimasakti ada di lembah hijau - dalam proses mematikan - jauh lebih menantang, karena kita berada di Bimasakti dan tidak dapat dengan mudah mengukur sifat terintegrasinya seperti yang kita bisa untuk galaksi jauh.
Bahkan dengan data yang lebih tidak pasti, sepertinya Bimasakti hanya di tepi, siap untuk jatuh ke lembah hijau. Sangat mungkin galaksi Bima Sakti adalah zombie, setelah mati satu miliar tahun yang lalu.
Kevin Schawinski, Asisten Profesor Galaxy & Black Hole Astrophysics, Institut Teknologi Federal Swiss, Zurich
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation. Baca artikel aslinya.