Yang dilihat para astronom ini adalah sekelompok galaksi kuno kecil yang telah menungu selama 10 milyar tahun untuk bersatu. Galaksi yang mengalami keterlambatan dalam perkembangan tersebut tengah berada pada tahap membentuk galaksi elips yag besar.

Galaksi-galaksi kuno yang tengah berinteraksi. Kredit : Hubble/NASA

Sebenarnya pertemuan antar galaksi katai bukanlah hal yang aneh. kejadian ini umum terjadi dan secara normal bisa dilihat pada jarak milyaran tahun cahaya, yang juga menandakan kejadian pertemuan dan penggabungan itu terjadi milyaran tahun yang lalu. Yang menarik, galaksi yang merupakan anggota keluarga Hickson Compact Group 31, berada cukup dekat hanya 166 juta tahun cahaya. Komposisi dalam citra Hickson Compact Group 31 yang diambil Hubble terdapat 4 galaksi yang sedang berinteraksi.

Citra yang ditangkap Hubble ini sekaligus menjadi jendela informasi apa yang terjadi di masa lalu kala galaksi-galaksi besar terbentuk dari kelompok yang lebih kecil.

Interaksi Antar Galaksi
Selama beberapa dekade, para astronom telah mengetahui bahwa galaksi katai mengalami tarik menarik satu sama lainnya. Bentuk spiralnya yang klasik pada akhirnya mengalami tarikan dan mendorong keluar aliran panjang gas dan debu. Obyek paling terang yang ada dalam citra Hubble merupakan 2 galaksi katai yang sedang bertabrakan. Keseluruhan sistem tersebut bersinar terang oleh badai api bintang yang lahir. Badai api tersebut dipicu oleh gas hidrogen yang mampat sebagai akibat pertemuan pada jarak terdekat di antara galaksi, sehingga akhirnya runtuh membentuk bintang baru.

Informasi yang dapat diungkap dari hasil pengamatan Hubble menjadi sangat penting, karena disinilah petunjuk akan kisah interaksi kelompok galaksi. Kisah yang membawa para astronom untuk dapat menentukan kapan pertemuan akan dimulai serta bisa memprediksikan penggabungan yang akan terjadi di masa depan.

Sebenarnya para astronom sudah mengetahui keberadaan sistem ini beberapa waktu lalu karena bintang tertua pada beberapa gugus bola berusia 10 milyar tahun. Sebagian besar galaksi katai berinteraksi milyaran tahun lalu. Namun galaksi-galaksi tersebut baru mulai bersama untuk pertama kalinya. Dan kejadiannya pun belum lama, sekitar beberapa ratus juta tahun. Hanya sekejap mata dalam sejarah kosmik.

Kumpulan Bayi Bintang
Dalam kelompok yang padat ini, kemanapun para astronom melayangkan pandangan untuk mengamati, mereka justru menemukan kumpulan gugus bintang yang masih bayi serta area yang diisi dengan kelahiran bintang.
Teleskop Hubble mengungkapkan pada gugus yang paling terang, setiap kelompok memiliki setidaknya 100000 bintang, dan usianya kurang dari 10 juta tahun. Keseluruhan sistem kaya dengan gas hidrogen, materi yang membentuk bintang. Dengan menggunakan Hubble’s Advanced Camera for Surveys, para astronom berhasil mengungkap keberadaan gugus yang paling terang dan muda sehingga bisa dihitung usianya, sejarah jejak pembentukannya serta bisa menentukan kalau galaksi tersebut sedang berada dalam tahap akhir pembentukan galaksi yang lebih besar.

Keempat galaksi yang sedang berinteraksi tersebut termasuk berukuran kecil jika dibandingkan Awan Magellan Besar, satelit dari Bima Sakti. Kecepatannya terhadap satu sama lainnya diperkirakan cukup lambat hanya sekitar 60 km/detik. Jarak keempat galaksi tersebut juga relatif dekat hanya 75000 tahun cahaya satu sama lainnya, bahkan keempatnya cukup jika dimasukkan dalam galaksi Bima Sakti.

Tapi mengapa sistem ini butuh waktu lama untuk saling berinteraksi? Diperkirakan hal ini disebabkan keempat galaksi tersebut berada pada area dengan kerapatan rendah di alam semesta, atau bisa dikatakan di area pedesaan. Akibatnya untuk bisa bersama, dibutuhkan waktu yang lebih lama dibanding galaksi di area yang lebih rapat.

Sumber : Hubblesite

Citra optik quasar ganda. Kredit : John Mulchaey/Paul Green

Penemuan quasar ini juga merupakan bukti pertama dari keberadaan quasar ganda dalam galaksi yang sedag bergabung (merger). Quasar sendiri merupakan obyek yang sangat cerlang di area pusat galaksi yang melingkupi lubang hitam supermasif, dan quasar ganda merupakan pasangan quasar yang terikat satu sama lainnya akibat gravitasi. Sama seperti quasar lainnya, pasangan quasar ganda ini diperkirakan terbentuk akibat terjadinya penggabungan galaksi. Tapi memang sampai saat ini quasar ganda belum pernah terlihat apalagi terlihat di galaksi yang sedang dalam proses bergabung.

Hasil pengamatan quasar ganda tersebut terekam dalam citra yang diambil oleh John Mulchaey menggunakan teleskop Magellan milik Carniege Institute di Chille. Citra tersebut menunjukkan dua galaksi yang berbeda dengan ekor yang terbentuk dari gaya pasang surut akibat gravitasi di antara keduanya. Yang pasti ini merupakan kejadian langka bagi para astronom untuk dapat melihat dua galaksi berbeda, yang masing-masing galaksinya memiliki quasar sedang berinteraksi satu sama lainnya. Atau dengan kata lain melihat keduanya tengah bertabrakan dan bergabung. Kejadian langka ini juga akan memberi informasi yang sangat berharga bagi para pengamat di Bumi untuk dapat memahami proses penggabungan dua galaksi.

Bergabungnya Dua Galaksi
Walaupun tidak semuanya, namun pada umumnya galaksi – galaksi besar seperti halnya galaksi Bima Sakti memiliki lubang hitam masif di pusatnya. Dalam perjalanannya, galaksi secara tetap akan berinteraksi dan mengalami penggabungan dengan galaksi lainnya. Hal ini yang membuat para astronom berasumsi kalau lubang hitam supermasif ganda merupakan fenomena umum yang ada di alam semesta. Terutama di masa awal sejarah alam semesta.

Lubang hitam tersebut hanya bisa dideteksi sebagai quasar saat mereka sedang aktif mengakresi materi. Suatu proses yag melepaskan sejumlah besar energi. Salah satu teori yang dipercaya menyebutkan penggabungan galaksi ini yang memicu terjadinya akresi dan menciptakan quasar di kedua galaksi. Mengapa quasar ganda ini tak terlihat? Hal ini disebabkan oleh kejadian penggabungan galaksi lebih banyak terjadi di masa lalu sehingga quasar ganda dan galaksi yang terkait berada sangat jauh sehingga sulit bagi teleskop untuk bisa melihatnya.

SDSS J1254+0846 dalam sinar-X (biru), dan optik (kuning). Kredit : X-ray: NASA/CXC/SAO/Green et al Optik: Carnegie Obs/Magellan/Baade Telescope/Mulchaey et al

Quasar ganda yang diberi label SDSS J1254+0846 pada awalnya dideteksi oleh Sloan Digital Sky Survey, yang memang melakukan survei galaksi dan 120000 quasar. Pengamatan lanjutan kemudian dilakukan oleh Paul Green dan rekan-rekannya dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dengan menggunakan Chandra X-ray Observatory dan teleskop di Kitt Peak National Observatory, Arizona serta teleskop di Palomar Observatory, California. Hasilnya di dapatkan indikasi obyek yang mirip dengan quasar ganda di tengah proses bergabungnya dua galaksi.

Benarkah Galaksi itu bergabung?
John Mulchaey juga melakukan pengamatan menggunakan teleskop Baade-Magellan 6,5 meter di observatorium Las Campanas, Chile untuk mendapatkan citra yang lebih dalam dan detil dari galaksi yang bergabung tersebut. Pengamatan tersebut jadi penting karena bisa saja ternyata kedua galaksi itu hanya berdekatan dan bukan saling bergabung. Dan ternyata hasil pengamatan Mulchaey menunjukkan keberadaan ekor dari masing-masing galaksi yang muncul akibat pasang surut keduanya. Bisa disimpulkan kalau kedua galaksi itu memang sedang berinteraksi dan dalam proses untuk bergabung.

Tak hanya itu. Thomas Cox dari Carnegie Observatories menguatkan hasil tersebut melalui simulasi yang ia kerjakan. Dalam simulasi penggabungan galaksi yang ia jalankan, tampak jejak yang mirip dengan citra yang diambil Mulchaey. Karena itu bisa dikatakan inilah pertama kalinya para pengamat bisa mengamati dan memotret galaksi yang sedang dalam proses bergabung.

Dan yang pasti, informasi yang didapat juga menjadi petunjuk kalau interaksi antar galaksi merupakan komponen penting dalam hal pertumbuhan lubang hitam dan terbentuknya quasar di alam semesta.

Sumber : Carnegie Institutr for Science

Galaksi yang teramati di panjang gelombang dekat infra merah oleh Teleskop Hubble. Kredit : NASA, ESA, G. Illingworth (UCO/Lick Observatory and the University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (UCO/Lick Observatory and Leiden University) dan Tim HUDF09

Kilasan galaksi-galaksi itu berhasil dilihat dan dipotret Teleskop Hubble pada panjang gelombang dekat infra merah dengan matanya yang baru yakni Wide Field Camera 3 (WFC3) atau kamera medan luas 3 yang baru saja dipasang pada bulan Mei.

Pada panjang gelombang dekat infra merah, dapat dilakukan pendeteksian galaksi jauh. Galaksi jauh tersebut cahayanya terulur lebih panjang atau lebih merah dibanding cahaya tampak. Semakin jauh sebuah obyek, cahayanya akan semakin bergeser ke arah merah dan semakin tinggi pergeseran merahnya. Galaksi tersebut merupakan obyek paling lemah dan merah yang berhasil diamati. Tak pernah ada galaksi lain yang berhasil diketahui keberadaannya pada masa awal alam semesta.

Citra awal galaksi-galaksi tersebut pertama kali dipotret pada tahun 2004 di area yang sama menggunakan Hubble Ultra Deep Field (HUDF). Citra berikut yang diambil dan menghasilkan penemuan galaksi tua ini dilakukan Hubble pada bulan Agustus 2009 selama 4 hari dengan waktu eksposur 173000 detik.

Setelah citra diambil oleh Hubble, para astronom melakukan analisa data potongan area langit yang ukuranya 1/12 diameter bulan purnama. Para astronom ini mencoba mencari galaksi kuno yang diharapkan dapat membuka wawasan manusia akan evolusi alam semesta. Sampai saat ini, ledakan sinar gamma dengan pergeseran merah 8,2 yang memegang rekor terjauh.

Dari penelitian data yang diambil Hubble, Garth Illingworth dari University of California, Santa Cruz berhasil menemukan bukti lain dari keberadaan 3 galaksi yang pergeseran merahnya 10. Galaksi-galaksi tersebut diperkirakan keberadaannya pada saat alam semesta masih sangat muda, pada kisaran 3-4 % dari usia alam semesta saat ini. Dengan demikian bisa dikatakan galaksi-galaksi ini merupakan obyek tertua yang pernah diamati.

Penemuan Galaksi Tua dan Perdebatannya
Tapi, ternyata ketiga galaksi dengan pergeseran merah 10 bukanlah yang pertama. Rogier Windhorst dari Arizona State University di Tempe juga melaporkan keberadaan 20 galaksi dengan pergeseran merah mendekati 10. Hasil tersebut juga didapat setelah melakukan analisa dari data set yang sama. Tapi ke-20 galaksi tersebut tidak memperhitungkan keberadaan 3 galaksi yang ditemukan Illingworth.

Ke-20 galaksi dengan pergeseran merah mendekati 10 yang ditemukan pada area pengamatan yang cukup sempit justru menandakan laju pembentukan bintang yang tinggi seperti yang memang sudah diprediksikan terjadi demikian pada masa awal alam semesta.

Kedua tim ini kemudian saling berdebat mengenai standar yang digunakan dalam penentuan galaksi jauh. Bagi Illingworth standar yang digunakan Windhorst tidak terlalu ketat, sementara bagi Windhorst standar yang digunakan Illingworth terlalu konservatif.

Standar yang digunakan Illingworth jika dipadankan dengan standar Windhorst, maka 2 dari 3 galaksi yang ditemukan Illingworth tidak masuk dalam kriteria pergeseran merah tinggi milik Windhorst. Sementara menurut Illingworth standar Windhorst justru menyebabkan galaksi yang ditemukan Windhorst jadi agak besar dan tampaknya hasil penelitian mereka jadi terkontaminasi oleh galaksi terang lainnya. Akibatnya ada kemungkinan standar tersebut menyebabkan piranti lunak yang digunakan menganggap galaksi-galaksi tersebut memiliki pergeseran merah yang besar dan mendeteksi sekian banyak galaksi.

Perdebatan kedua tim memang menarik, namun seorang astronom dari California Institute of Technology di Pasadena, Richard Ellis justru menyatakan kalau tim Illingworth tampaknya telah melakukan analisa yang lebih berhati-hati dibanding Windhorst. Pada tahun 2007, Richard Ellis juga melaporkan keberadaan kandidat galaksi dengan pergeseran merah 8 dan 10 yang ia amati dengan teleskop Keck di Hawaii.

Secercah Cahaya
Kurangnya galaksi cerlang pada pergeseran merah 10 justru memberi petunjuk akan adanya epoch reionisasi di alam semesta. Periode reionisasi di alam semesta terjadi pada masa 500 juta dan 1 milyar tahun setelah terjadinya dentuman besar. Pada masa ini obyek yang sangat cerlang seperti halnya galaksi dan quasar mengionisasi medium antar galaksi. Kurangnya galaksi cerlang pada awal waktu periode reionisasi menunjukkan kalau obyek-obyek tersebut tidak memulai proses reionisasi.

Semua hal tersebut memang belum tersingkap. Masih banyak misteri yang tersimpan dan masih banyak pertanyaan yang masih belum terjawab. Dan manusia masih perlu perjalanan panjang untuk bisa memahami kondisi dan parameter yang ada di alam semesta, serta memahami galaksi-galaksi yang ada di dalamnya. Dalam pemahaman itulah sains akan dapat mengungkap satu persatu pertanyaan yang masih belum terjawab itu.?

Pengamatan lanjutan akan dilakukan oleh pengganti Hubble, James Webb Space Telescope (JWST) yang akan diluncurkan tahun 2014.

Sumber : Hubblesite, Nature

Citra yang didapat oleh Teleskop Subaru. Kredit : ESO/Subaru/National Astronomical Observatory of Japan/M. Tanaka

Menurut Masayuki Tanaka dari ESO, “materi tidak terdistribusi seragam di alam semesta. Di daerah kosmik, bintang terbentuk dalam galaksi dan galaksi-galaksi biasanya membentuk kelompok dan gugus. Teori kosmologi yang paling diterima memperediksikan materi juga berada dalam rumpun dengan skala yang cukup besar yang biasanya dikenal sebagai jaringan kosmik, dimana galaksi tertanam dalam filamen dan terulur diantara kehampaan membentuk struktur gumpalan maha raksasa”.

Filamen-filamen tersebut panjangnya jutaan tahun cahaya dan merupakan kerangka alam semesta: galaksi berkumpul disekelilingnya, dan gugus galaksi yang sangat besar terbentuk di ruang perpotongannya, mengintip seperti laba-laba raksasa yang menanti materi lebih banyak lagi untuk dilahap. Nah, para peneliti justru berusaha mencari tahu bagaimana filamen-filamen tersebut bisa melakukan putaran dan ada seperti yang dilihat. Sebelumnya, struktur filamen yang masif sudah pernah diamati pada jarak yang lebih dekat, namun bukti keberadaan mereka pada alam semesta jauh sebenarnya bisa dikatakan masih sangat kurang sampai dengan saat ini.

Tim yang dipimpin Tanaka berhasil menemukan struktur raksasa disekeliling gugus galaksi dalam citra yang mereka dapatkan sebelumnya. Mereka kemudian menggunakan dua teleskop landas Bumi untuk dapat mempelajari struktur tersebut dalam detil yang lebih baik lagi. Pengamatan spektroskopik kemudian dilakukan dengan menggunakan instrumen VIMOS pada Very Large Telescope milik ESO dan FOCAS pada Teleksop Subaru yang dioperasikan oleh National Astronomical Observatory of Japan.

Hasilnya, para astronom bisa membuat studi demografi dari struktur yang ditemukan tersebut dan melakukan identifikasi terhadap beberapa kelompok galaksi yang mengelilingi rumpun galaksi utama. Tak hanya itu, mereka juga berhasil melihat dengan jelas dan membedakan puluhan rumpun, dan secara tipikal 10 kali lebih masif dari galaksi Bima Sakti. Sebagian lainnya bahkan diperkirakan ribuan kali lebih masif, sementara hasil perhitungan menunjukkan massa di cluster galaksi setidaknya 10 ribu kali massa Bima Sakti. Bahkan sebagian rumpun mengalami gaya tarik yang fatal dari si cluster dan akibatnya mereka jatuh ke dalam rumpunan tersebut.

Ilustrasi yang menunjukkan posisi galaksi. Kredit: ESO

Menurut Tanaka, “Ini pertama kalinya mereka mengamati struktur yang kaya di galaksi jauh. Kami sekarang bisa berpindah dari demografi ke sosiologi dan kemudian mempelajari perangkat di dalam galaksi yang bergantung pada lingkungan, saat alam semesta berusia 2/3 dari usia saat ini. Filamen tersebut berlokasi 6,7 milyar tahun cahaya dan membentang sampai dengan 60 juta tahun cahaya.

Sumber : ESO

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

Citra yang disusun dalam pengamatan gumpalan di SSA22. Kredit : X-ray NASA/CXC/Durham Univ./D.Alexander et al.; Optical NASA/ESA/STScI/IoA/S.Chapman et al.; Lyman-alpha Optical NAOJ/Subaru/Tohoku Univ./T.Hayashino et al.; Infrared NASA/JPL-Caltech/Durham Univ./J.Geach et al.

Sekitar satu dekade lalu, astronom berhasil menemukan waduk gas hidrogen yang besar yang mereka namakan “blobs” (gumpalan) – saat melakukan survey galaksi-galaksi muda pada jarak yang jauh. Gumpalan ini bersinar sengat terang pada cahaya optik, namun sumber energi yang membuatnya bercahaya beserta asal muasal dan sifatnya masih belum dapat diketahui.

Pengamatan panjang yang dilakukan Chandra berhasil mengidentifikasi sumber energi tersebut untuk pertama kalinya. Data sinar-X menunjukkan sumber kekuatan dari struktur kolosal ini yakni berasal dari lubang hitam supermasif yang sedang bertumbuh dan sebagiannya tersembunyi di balik lapisan tebal debu dan gas. Kembang api dari pembentukan bintang di dalam galaksi juga tampak memegang peranan penting, dan ini disingkap oleh teleskop Spitzer dan teleskop landas bumi.

Selama 10 tahun misteri gumpalan ini terkubur dari pandangan manusia, namun kini Chandra membantu kita untuk bisa melihat rahasia tersembunyi itu. Menurut James Geach dari Universitas Durham di UK, mereka kini bisa memiliki argumen penting tentang aturan apa yang ada di dalam pembentukan galaksi dan lubang hitam.

Galaksi diyakini terbentuk saat gas mengalir ke arah dalam di bawah pengaruh gaya gravitasi dan kemudian mengalami pendinginan oleh  radiasi. Proses akan berhenti saat gas dipanaskan oleh radiasi dan mengalir keluar dari galaksi dan lubang hitam. Blob atau gumpalan merupakan tahap pertama atau tahap kedua dari proses pembentukan itu.

Berdasarkan data baru dan argumen teoretik, Geach dan rekan-rekannya menunjukan pemanasan gas oleh lubang hitam supermasif yang sedang tumbuh dan ledakan dari pembentukan bintang, yang diduga justru memberi kekuatan pada gumpalan tersebut. Implikasinya, gumpalan ini merupakan representasi dari tahapan dimana galaksi dan lubang hitam akan mulai berpindah ke tahap pertumbuhan yang cepat sebagai akibat proses pemanasan. Tahap ini sangat penting dalam evolusi galaksi dan lubang hitam, dan sudah sejak lama para astronom berusaha untuk memahami prosesnya.

Para astronom berhasil melihat tanda dalam usia transisi dari galaksi dan lubang hitam di dalam gumpalan yang mendorong kembali gas dan mencegahnya untuk pertumbuhan lebih lanjut. Galaksi masif akan melalui tahapan ini atau mereka akan membentuk terlalu banyak bintang dan segera berakhir masa hidupnya.

Ilustrasi galaksi dalam gumpalan. kredit : NASA/CXC/M.Weiss

Chandra, Spitzer dan teleskop lainnya melakukan pengamatan pada 29 gumpalan dalam satu area raksasa di langit yang dikenal sebagai SSA22. Gumpalan dengan jarak beberapa ratus ribu tahun cahaya ini terlihat saat alam semesta baru berusia 2 milyar tahun atau 15% dari usia saat ini

Dalam 5 blobs / gumpalan, Chandra mengungkapkan tanda lubang hitam supermasif yang sedang bertumbuh – sebuah sumber titik dengan pancaran sinar-X yang sangat cerlang. Lubang hitam raksasa ini diperkirakan berada pada pusat kebanyakan galaksi yang ada saat ini termasuk di Bima Sakti. Pada 3 blobs lainnya juga ditemukan bukti yang mengarah pada kemungkinan keberadaan lubang hitam. Selain itu, data Spitzer menunjukkan beberapa galaksi juga didominasi oleh jumlah pembentukan bintang yang cukup banyak. Radiasi dan aliran yang sangat kuat dari lubang hitam dan pembakaran pada pembentukan bintang jika dikalkulasi menunjukan adanya energi yang cukup besar untuk menyalakan gas hidrogen di dalam gumpalan tempat mereka berada.

Untuk kasus dimana tanda keberadaan lubang hitam tidak terdeteksi, gumpalannya jauh lebih redup. Penelitian ini tak hanya berhasil menjelaskan dari mana sumber energi gumpalan melainkan juga memberi arahan akan masa depannya. Dalam skenario pemanasan, gas di dalam gumpalan tidak akan mendigin untuk membentuk bintang melainkan akan ditambahkan pada gas panas yang ditemukan di antara galaksi. SSA22 sendiri akan dapat berevolusi menjadi kluster galaksi masif.

Di awal, gumpalan ini akan memberi makan galaksi-galaksi yang ada. Namun yang terlihat sekarang seperti sisa, sehingga untuk bisa mengungkap lebih jauh lagi para astronom harus menjelajah waktu ke belakang untuk menangkap galaksi dan lubang hitam saat mereka membentuk si gumpalan.

Sumber : Chandra, Eureka Alert

Perubahan yang membawa pada penemuan panet baru di Galaksi Andromeda. Kredit :TR

Saat ini seperti yang kita ketahui, ada lebih dari 300 exoplanet yang telah ditemukan dengan laju penemuan yang semakin besar dari waktu ke waktu. Dari semua yag telah ditemukan, baru satu planet yang terlihat secara langsung, Lainnya ditemukan dari efek yang ditimbulkan planet pada bintang induknya, yakni dengan melihat pada perubahan keerlangan sang bintang saat planet melewatinya. Jika demikian, tentunya kita harus bisa melihat bintang tersebut. Dengan kata lain, pengamatan hanya bisa dilakukan pada area lokal yakni di Bima Sakti.

Setidaknya itulah yang dilakukan para astronom, sampai saat ini.

Tapi, tidak demikian bagi Gabriele Ingroso dari National Institute of Nuclear Physics, Italia, beserta rekan-rekannya. Bagi mereka, ada kok cara untuk menemukan planet di galaksi lain. Caranya adalah dengan memanfaatkan fenomena lensa mikro dimana gravitasi satu bintang memfokuskan cahaya dari objek yang jauh ke Bumi.

Keuntungannya, lensa mikro bekerja sangat baik untuk objek jauh, sehingga bisa dikatakan sangat ideal untuk perburuan planet di galaksi lain. Secara teori, sangat memungkinkan untuk melihat objek berukuran Bumi dengan cara ini. Namun kekurangannya adalah, lensa mikro ini relatif cepat, dimana kejadian berlangsung maksimal hanya beberapa hari. Ini tentunya membuat pengamatan jadi lebih sulit untuk diuji.

Sulit untuk bisa mengamati bintang tunggal bahkan planet, Namun sejauh ini, para astronom berhasil mengenali sejumlah bintang di Andromeda melalui cara ini. Selain itu perencanaan untuk mengamati lebih banyak bintang pun tinggal hanya selangkah lagi.

Tapi, di tengah semua perencanaan itu, ada sebuah berita baru.

Cahaya dari salah satu bintang di Andromeda menunjukan perubahan yang menjadi petunjuk keberadaan objek lain yang mengorbit si bintang.

M31, Galaksi Andromeda. Kredit : Robert Gendler / APOD

Dan hasil analisis Ingrossso dan rekan-rekannya menunjukan kalau objek tersebut memiliki massa sekitar 6 massa Jupiter. Objek ini sedang menuju ke area klasifikasi sebagai bintang katai coklat. Namun ia juga masih berada dalam area sebagai sebuah planet.

Jika ia adalah planet, maka inilah planet extra-galaktik yang pertama.

Sumber : Technology Review

Jejak gelombang radio yang menunjukkan keberadaan air di galaksi jauh. Kredit: Milde Science Communication, STScI, CFHT, J.-C. Cuillandre, Coelum. Click on image for details and more graphics.

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.

Sumber : NRAO

Area pusat galaksi Bima Sakti. Kredit : ESO

Setelah melakukan studi panjang selama 16 tahun menggunakan teleskop milik ESO, tim astronom dari Jerman berhasil memperlihatkan kondisi paling detil yang pernah ada dari area di sekitar jantung galaksi Bima Sakti – area dari monster menakutkan si lubang hitam supermasif. Penelitian ini mengungkap rahasia yang tersimpan di area tersebut melalui pemetaan orbit 28 bintang. Bahkan satu bintang di antaranya telah berhasil melakukan putaran penuh mengelilingi lubang hitam.

Pengamatan gerak 28 bintang yang mengorbit area pusat galaksi Bima Sakti, menunjukan keberadaan lubang hitam supermasif yang tengah mengintip kita dari balik debu antar bintang. Ia dikenal sebagai Sagittarius A (atau dikenal sebagai bintang Sagittarius A). Berbagai informasi termasuk bentuk istimewa bintang-bintang tersebut dan juga lubang hitam yang mengikat mereka berhasil dikuak.

Pusat galaksi merupakan laboratorium yang unik dimana kita bisa belajar proses-proses dasar gravitasi yang besar dan kuat, serta dinamika dan pembentukan bintang yang memiliki keterkaitan yang sangat besar dengan inti galaksi. Disinilah pabrik kelahiran bintang dan tempat berlabuh sang monseter menakutkan, lubang hitam supermasif. DI area ini jugalah kita bisa mempelajari lubang hitam dengan lebih mendetil.

Tapi untuk mengamati area ini tidaklah mudah. Pengamatan dalam panjang gelombang tampak tidak dapat menembus blokade yang dibuat oleh debu antar bintang yang mengisi galaksi. Pandangan kita ke jantung sang galaksi ini terhalang. Kemampuan teknologi menjadi tantangan untuk dapat mengintip apa yang terjadi di sana. Untuk itu, digunakanlah panjang gelombang infra merah untuk menembus blokade debu antar bintang tersebut. Dan bintang-bintang di area pusat galaksi kemudian dijadikan partikel penguji untuk mengungkap apa yang ada di sana. Bintang-bintang itu diamati geraknya selama mengorbit Sagittarius A.

Hasil yang diperoleh sangat berguna untuk memahami lubang hitam itu sendiri contohnya dalam hal massa dan jarak. Dan tampaknya 95% massa yang mempengaruhi gerak bintang tersebut adalah lubang hitam. Karena itu, kecil kemungkinan penyebabnya adalah karena materi kelam lain. Tak pelak, hasil ini menjadi bukti empirik keberadaan lubang hitam supermasif, yang diperlihatkan oleh bintang yang megorbit pusat galaksi. Dalam pengamatan, diketahui adanya konsentrasi massa yang besar sekitar 4 juta massa Matahari yang diyakini sebagai lubang hitam yang berada pada jarak 27000 tahun cahaya.

Dari ke-28 bintang yang diamati, 6 di antaranya mengorbit lubang hitam dalam sebuah piringan dan bintang-bintang pada area paling dalam memiliki orbit acak. Bintang S2 menjadi satu-satunya bintang yang berhasil mengelilingi pusat Bima Sakti periode 16 tahun tersebut.

Untuk membangun citra jantung Bima Sakti dan menghitung orbit bintang individu, tim ini mempelajari bintang-bintang tersebut selama 16 tahun, dimulai pada tahun 1992 menggunakan kamera SHARP yang dipasang di New Technology Telescope 3,5 meter milik ESO di Observatorium La Silla, Chille. Observasi lainnya dibuat pada tahun 2002 dengan 2 instrumen yang ada di Very Large Telescope (VLT).

Walau penelitian ini berhasil membuka lembaran baru bagi pembelajaran lubang hitam dan kondisi area pusat galaksi dalam tingkat akurasi yang tinggi, namun masih banyak misteri yang belum terkuak di sana. Apalagi bintang-bintang tersebut juga masih sangat muda untuk melakukan perjalanan jauh. Diduga, bintang-bintang ini terbentuk pada orbitnya saat ini dibawah pengaruh gaya pasang surut lubang hitam.

Di masa depan, berbagai rancangan penelitian lanjutan akan dilakukan untuk mengintip monster di jantung Bima Sakti itu. Salah satunya dengan menggunakan teknologi dengan resolusi sudut yang lebih tinggi.

Sumber : ESO

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