Galaksi mungkin tidak memiliki batas diam-diam seperti yang kita bayangkan. Sebagai gantinya, mereka mungkin merentangkan jarak yang sangat jauh, membentuk lautan bintang yang luas dan saling berhubungan.
Ini adalah foto selang waktu dari peluncuran roket Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER), yang diambil dari Fasilitas Penerbangan Wallops NASA di Virginia pada 2013. Gambar ini berasal dari empat peluncuran terakhir. Gambar melalui T. Arai / Universitas Tokyo
NASA mengumumkan akhir pekan ini (7 November 2014) bahwa percobaan yang dikirim ke luar angkasa melalui roket yang terdengar pada tahun 2010 dan 2012 mendeteksi surplus mengejutkan dari cahaya inframerah di ruang gelap antara galaksi, cahaya kosmik yang tersebar seterang semua galaksi yang dikenal. Cahaya dianggap berasal dari yatim atau bintang nakal terlempar dari galaksi selama tabrakan galaksi. Memang, para astronom ini menyarankan, setengah bintang di alam semesta mungkin berada dalam apa yang telah lama kita pertimbangkan ruang ekstragalaktik. Temuan ini dapat mendefinisikan kembali apa yang para ilmuwan pikirkan sebagai galaksi. Galaksi mungkin tidak memiliki batas diam-diam seperti yang kita bayangkan. Sebagai gantinya, mereka mungkin merentangkan jarak yang sangat jauh, membentuk lautan bintang yang luas dan saling berhubungan.
Hasil dari Eksperimen Latar Belakang Inframerah Kosmik, atau CIBER - diterbitkan dalam jurnal Ilmu minggu ini - sedang membantu menyelesaikan perdebatan tentang apakah cahaya latar belakang inframerah ini di alam semesta, yang sebelumnya dideteksi oleh Spitzer Space Telescope NASA, berasal dari aliran bintang-bintang yang dilucuti ini terlalu jauh untuk dilihat secara individual, atau - kemungkinan lain yang disarankan - dari galaksi pertama terbentuk di alam semesta.
Michael Zemcov adalah penulis utama makalah baru yang menggambarkan hasil dari proyek roket dan astronom di Institut Teknologi California (Caltech) dan Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA di Pasadena, California. Dia dan timnya berangkat untuk mempelajari apa yang disebut para astronom lampu latar belakang extragalactic, atau EBL. EBL pada dasarnya adalah semua akumulasi cahaya dari bintang-bintang sepanjang sejarah alam semesta dan berkisar pada panjang gelombang dari ultraviolet, melalui optik, dan hingga inframerah. Zemcov mengatakan dalam siaran pers:
Kami pikir bintang sedang tersebar ke ruang angkasa selama tabrakan galaksi. Sementara kami sebelumnya telah mengamati kasus-kasus di mana bintang-bintang terlempar dari galaksi dalam arus pasang surut, pengukuran baru kami menyiratkan proses ini tersebar luas.
Inilah galaksi penggabung yang disebut Arp 142. Penggabungan tersebut diketahui melepaskan bintang ke ruang intergalaksi, tetapi studi baru ini menunjukkan bahwa prosesnya mungkin meluas. Ini menunjukkan bahwa sebanyak setengah dari semua bintang di alam semesta mungkin telah dikeluarkan dari galaksi mereka oleh tabrakan galaksi atau merger. Gambar melalui Sains
Konsep artis ini menunjukkan pemandangan sejumlah galaksi yang duduk di lingkaran bintang besar. Bintang-bintang terlalu jauh untuk dilihat secara individual dan sebaliknya dipandang sebagai cahaya difus, berwarna kuning dalam ilustrasi ini. Eksperimen roket CIBER mendeteksi cahaya inframerah latar belakang difus di langit - dan, yang mengejutkan para astronom, menemukan bahwa cahaya di antara galaksi sama dengan jumlah total cahaya inframerah yang berasal dari galaksi yang diketahui. Gambar melalui NASA / JPL-Caltech
Menggunakan roket suara suborbital, yang lebih kecil daripada yang membawa satelit ke luar angkasa dan ideal untuk eksperimen pendek, CIBER menangkap gambar bidang lebar dari latar belakang inframerah kosmik pada dua panjang gelombang inframerah yang lebih pendek daripada yang terlihat oleh Spitzer. Karena atmosfer kita sendiri bersinar terang pada panjang gelombang cahaya tertentu, pengukuran hanya dapat dilakukan dari luar angkasa.
Selama penerbangan CIBER, kamera meluncur ke luar angkasa, lalu mengambil gambar selama sekitar tujuh menit sebelum mengirimkan data kembali ke Bumi. Para ilmuwan menutupi bintang-bintang dan galaksi-galaksi terang dari gambar-gambar itu dan dengan hati-hati menyingkirkan cahaya yang datang dari sumber-sumber lokal, seperti galaksi Bima Sakti kita sendiri. Yang tersisa adalah peta yang menunjukkan fluktuasi dalam cahaya latar belakang inframerah yang tersisa, dengan bercak yang jauh lebih besar daripada galaksi individu. Kecerahan fluktuasi ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengukur jumlah total cahaya latar belakang.
Yang mengejutkan dari tim CIBER, peta mengungkapkan kelebihan cahaya yang dramatis di luar apa yang berasal dari galaksi. Data menunjukkan bahwa cahaya latar belakang inframerah ini memiliki spektrum biru, yang berarti ia meningkatkan kecerahan pada panjang gelombang yang lebih pendek. Ini adalah bukti bahwa cahaya berasal dari populasi bintang-bintang yang sebelumnya tidak terdeteksi di antara galaksi. Cahaya dari galaksi pertama akan memberikan spektrum warna yang lebih merah dari yang terlihat.
James Bock adalah peneliti utama proyek CIBER dari Caltech dan JPL. Bock berkata:
Cahaya tampak terlalu terang dan terlalu biru untuk berasal dari galaksi generasi pertama. Penjelasan paling sederhana, yang paling menjelaskan pengukuran, adalah bahwa banyak bintang telah direnggut dari tempat kelahiran galaksi mereka, dan bahwa bintang-bintang yang dilucuti memancarkan rata-rata tentang cahaya sebanyak galaksi itu sendiri.
Eksperimen di masa depan dapat menguji apakah bintang yang tersesat memang sumber cahaya kosmik inframerah. Jika bintang-bintang terlempar keluar dari galaksi induknya, mereka harus tetap berada di sekitar yang sama. Tim CIBER bekerja pada pengukuran yang lebih baik menggunakan lebih banyak warna inframerah untuk mempelajari bagaimana pengupasan bintang terjadi selama sejarah kosmik.
Hasil dari dua dari empat penerbangan CIBER, yang keduanya diluncurkan dari White Sands Missile Range di New Mexico pada 2010 dan 2012, muncul pada 7 November di jurnal Ilmu.
Ngomong-ngomong, ada kecenderungan dalam beberapa tahun terakhir untuk melihat galaksi saling berhubungan dalam skala yang sangat besar. Pada bulan September 2014, misalnya, para astronom mengumumkan itu superclusters galaksi tampak saling berhubungan. Itu termasuk superkluster lokal kita sendiri - gugusan besar galaksi yang mengandung Bimasakti kita - yang dinamai para astronom Laniakea, berarti surga yang luar biasa dalam bahasa Hawaii. Para astronom telah mengetahui selama beberapa dekade bahwa galaksi ditemukan dalam kelompok, seperti Grup Lokal kita sendiri yang mengandung lusinan galaksi, dan dalam kelompok besar yang berisi ratusan galaksi, semuanya saling berhubungan dalam jaringan filamen di mana galaksi dirangkai seperti mutiara. Di mana filamen-filamen ini bersilangan, kami menemukan struktur besar, yang disebut superclusters. Superclusters tampaknya saling berhubungan, tetapi batas-batas di antara mereka tidak didefinisikan dengan baik dan tidak dipahami dengan baik. Baca lebih lanjut tentang Laniakea dan kemungkinan keterkaitan superkluster galaksi.
Alam semesta yang sangat awal dianggap cukup seragam karena meluas keluar dari Big Bang. Tapi ada daerah dengan kepadatan sedikit lebih tinggi. Seiring waktu, daerah-daerah yang lebih padat menarik diri mereka sendiri. Sekarang - menurut ide-ide modern tentang seperti apa alam semesta secara keseluruhan - alam semesta memiliki struktur semacam "sisir madu". Dinding sarang lebah adalah superclusters galaksi. Jadi sekarang kita melihat galaksi saling berhubungan pada skala yang sangat besar. Akankah karya baru dari roket CIBER NASA yang terdengar menjadi awal melihat mereka saling berhubungan dalam skala yang lebih kecil juga?
Intinya: Temuan dari percobaan roket NASA yang terdengar dapat mendefinisikan kembali apa yang para ilmuwan anggap sebagai galaksi. Roket mendeteksi kelebihan mengejutkan dari cahaya inframerah di ruang gelap antara galaksi, cahaya kosmik difus yang seterang semua galaksi yang dikenal. Cahaya dianggap berasal dari bintang yatim atau bintang nakal yang terlempar keluar dari galaksi. Jadi galaksi-galaksi mungkin tidak memiliki batas-batas rahasia seperti yang kita bayangkan. Sebagai gantinya, mereka mungkin merentangkan jarak yang sangat jauh, membentuk lautan bintang yang luas dan saling berhubungan.