Penelitian yang baru diterbitkan menunjukkan bahwa angin kencang yang didorong oleh bintang-bintang mampu memusnahkan galaksi, mencegah terciptanya bintang-bintang baru pada periode awal sejarah kosmik. Temuan ini, berdasarkan data dari James Webb Space Telescope (JWST), menawarkan wawasan baru tentang evolusi galaksi.
Proses tumbukan antar galaksi yang berujung pada penggabungannya menjadi satu struktur masif, juga dapat menyebabkan “kematian” gugusan langit tersebut dengan melepaskan pancaran gas yang menghambat pembentukan bintang. Interaksi kosmik yang kompleks ini mengubah pemahaman tentang bagaimana galaksi berevolusi.
Dinamika ini dapat mengungkap misteri awal alam semesta, di mana beberapa pengamatan dari James Webb Space Telescope (JWST) telah mendeteksi galaksi-galaksi yang tumbuh sangat besar hanya dalam satu miliar tahun setelah Big Bang. Yang juga tidak terduga adalah banyak dari galaksi-galaksi ini yang sudah berhenti memproduksi bintang dan menjadi tidak aktif sekitar satu miliar tahun kemudian.
Meskipun angin galaksi dianggap bertanggung jawab atas “pembunuhan” galaksi di masa lalu, para astronom tidak memiliki bukti langsung bahwa proses ini sebenarnya dapat menekan pembentukan bintang pada tahap terpencil di kosmos. Kini, sebuah studi baru yang diterbitkan pada 10 Juni di jurnal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, yang dilakukan oleh tim internasional, menjelaskan bagaimana aliran gas yang dihasilkan oleh bintang-bintang dapat memadamkan galaksi, sehingga menciptakan struktur tidak aktif yang diamati oleh JWST.
Deteksi kebocoran gas di alam semesta awal
Para ilmuwan menggunakan JWST bersama dengan teleskop radio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), yang terletak di Gurun Atacama, Chili, untuk menyelidiki sistem galaksi yang dikenal sebagai CRISTAL-02 yang ada satu miliar tahun setelah Big Bang. Analisis menyeluruh mengungkapkan rincian penting tentang aktivitasnya.
Dengan massa bintang yang melebihi Matahari sebanyak 10 miliar kali, CRISTAL-02 mewakili tahap lanjutan dari penggabungan beberapa galaksi. Lebih jauh lagi, sistem ini mempunyai gumpalan gas raksasa, yang membentang hingga jarak yang hampir sama dengan sistem galaksi itu sendiri, dan yang keluar ke luar angkasa dengan kecepatan ratusan kilometer per detik.
Aliran kolosal ini, yang mencakup 1,5 miliar massa matahari, tampaknya didorong oleh ledakan intens pembentukan bintang dan kematian bintang, seperti yang dijelaskan oleh penulis penelitian. Kedua fenomena tersebut terjadi selama tabrakan galaksi, mengompresi awan gas besar dan memicu lahirnya bintang-bintang baru, termasuk bintang-bintang masif yang runtuh dalam ledakan supernova dahsyat setiap beberapa juta tahun. Angin radioaktif kuat yang dilepaskan oleh bintang-bintang muda ini dan bintang-bintang tua mereka yang sekarat kemudian dapat menekan pembentukan bintang dengan memberi energi dan menyebarkan kantong-kantong gas molekuler dingin sebelum gas tersebut runtuh secara gravitasi untuk menghasilkan bintang-bintang baru.
“Galaksi memiliki angin kencang yang mengeluarkan material dua kali lebih cepat dari galaksi itu sendiri yang membentuk bintang,” kata Rebecca Davies, ahli astrofisika di Swinburne University of Technology di Australia, dalam sebuah pernyataan. Pengamatan ini menyoroti intensitas dan efektivitas angin tersebut.
Sistem galaksi CRISTAL-02 mungkin menghasilkan sekitar 260 bintang baru bermassa matahari setiap tahunnya, angka ini tiga kali lebih tinggi dibandingkan galaksi dengan massa dan usia yang sama. Namun, para peneliti juga menemukan bahwa galaksi tersebut kehilangan lebih dari 500 massa matahari setiap tahunnya, laju yang 20 kali lebih cepat dibandingkan galaksi masif pada umumnya.
“Kami tidak tahu banyak tentang bagaimana galaksi pertama berhenti membentuk bintang. Penelitian ini secara langsung menunjukkan proses ini terjadi,” jelas Andreas Faisst, astronom observasional di Caltech, melalui email kepada Live Science. Dia menambahkan: “Jika aliran ini terus berlanjut, galaksi akan kehabisan gas untuk membentuk bintang dalam waktu kurang dari 100 juta tahun—sekejap mata dalam istilah astrofisika.”
Bukti fenomena kosmik yang umum
Penyelidikan ini menawarkan model penuaan galaksi, sebuah proses kemunduran bertahap. “Hampir setengah dari galaksi masif purba berinteraksi dengan galaksi terdekat lainnya, yang menunjukkan bahwa ini bukanlah fenomena yang terisolasi, melainkan peristiwa kosmik yang tersebar luas,” tambah Davies.
Namun, simulasi sebelumnya menunjukkan bahwa aliran dari lubang hitam aktif, bukan bintang, yang mungkin bertanggung jawab atas terciptanya galaksi yang diam. Aliran keluar yang disebabkan oleh ledakan bintang berhenti ketika pembentukan bintang berhenti, sementara aliran keluar yang dihasilkan oleh lubang hitam dapat bertahan hingga ratusan juta tahun setelahnya.
Oleh karena itu, para peneliti tidak dapat mengesampingkan kemungkinan bahwa aliran yang diamati pada CRISTAL-02 dihasilkan oleh lubang hitam yang kuat namun tidak aktif pada saat pengamatan. Kompleksitas fenomena tersebut memerlukan penyelidikan terus menerus.
Selain itu, para ilmuwan membandingkan aliran CRISTAL-02 dengan sampel 99 aliran serupa lainnya, yang berlangsung selama 12 miliar tahun, untuk melihat apakah proses umpan balik ini berkembang seiring waktu. Mereka menyimpulkan bahwa efisiensi aliran tersebut sebagian besar tetap konstan sepanjang sejarah kosmik, bahkan ketika sifat internal galaksi telah berubah dan alam semesta telah meluas dan menua. Selain itu, membatasi mekanisme umpan balik di alam semesta awal, yang menentukan evolusi galaksi, dapat membantu para astronom meningkatkan simulasi kosmologis yang berupaya menjelaskan penampakan dan perilaku kosmos saat ini.
“Jika banyak galaksi awal bertabrakan dan mengalami pertumbuhan pesat, mungkin tidak mengherankan jika kita melihat begitu banyak galaksi ‘mati’ di alam semesta awal,” jelas Davies. “CRYSTAL-02 menawarkan solusi alami terhadap misteri mengapa galaksi besar ini hidup cepat dan mati muda.”
Proses seperti itu masih berlangsung hingga saat ini, mengatur sektor padat bintang di galaksi kita. Mereka juga dapat menentukan masa depannya yang jauh, karena Bima Sakti mungkin akan bertabrakan dengan Andromeda, tetangga terdekatnya, dalam waktu sekitar 4,5 miliar tahun. Penggabungan ini “kemungkinan akan memicu ledakan bintang yang terkait dengan angin bintang yang kuat, mungkin mirip dengan apa yang kita amati di CRISTAL-02,” prediksi Faisst melalui email, menyoroti bagaimana penelitian seperti ini membantu kita mengantisipasi nasib rumah kosmik kita sendiri.