Galaksi Sunflower, Messier 63, miring relatif terhadap garis pandang kami, dengan satu setengahnya tampak lebih berdebu daripada yang lainnya. Ini adalah galaksi spiral berevolusi yang belum memiliki merger besar baru-baru ini, dan hanya sedikit lebih spiral-y (atau flokulan) daripada milik kita. (ESA / HUBBLE & NASA)

Bagaimana Rasanya Ketika Bima Sakti Mengambil Bentuk?

Miliaran tahun yang lalu, Bimasakti tidak dapat dikenali. Beginilah bentuknya yang modern.

Galaksi Bima Sakti mungkin hanya satu dari triliunan di Alam Semesta yang dapat diamati, tetapi uniknya sebagai rumah kosmik kita. Terdiri dari beberapa ratus miliar bintang, sekitar satu triliun massa matahari dari materi gelap, lubang hitam pusat supermasif, dan sejumlah besar gas dan debu, kita sebenarnya agak khas dari galaksi modern. Kami bukan salah satu dari galaksi terbesar atau terkecil, kami juga tidak berada di gugus ultra-masif atau ditemukan dalam isolasi.

Apa yang membuat kami istimewa, adalah seberapa berkembangnya kami. Beberapa galaksi tumbuh dengan cepat, melelahkan bahan bakarnya dan menjadi "merah dan mati" ketika mereka kehilangan kemampuan untuk membentuk bintang-bintang baru. Beberapa galaksi mengalami merger besar, berubah dari spiral menjadi elips ketika itu terjadi. Dan yang lain mengalami gangguan pasang surut yang luar biasa, yang mengarah ke lengan spiral yang bengkok dan menyapu. Bukan Bimasakti. Kami tumbuh persis seperti yang Anda harapkan. Begini cara kami sampai di sana.

Galaksi Whirlpool (M51) tampak merah muda di sepanjang lengan spiralnya karena sejumlah besar pembentukan bintang yang terjadi. Dalam kasus khusus ini, galaksi terdekat yang berinteraksi secara gravitasi dengan galaksi Whirlpool memicu pembentukan bintang ini, tetapi semua spiral yang kaya gas menunjukkan beberapa tingkat kelahiran bintang baru. (NASA, ESA, S. BECKWITH (STSCI), DAN TIM WARISAN HUBBLE STSCI / AURA))

Pada saat ini, galaksi seperti Bima Sakti adalah sangat umum. Berikut adalah beberapa properti yang biasanya mereka tampilkan:

  • ratusan miliar bintang,
  • terkonsentrasi menjadi bentuk seperti pancake,
  • dikelilingi oleh kluster bola berbentuk seperti halo,
  • mengandung lengan spiral yang memanjang secara radial ke luar selama puluhan ribu tahun cahaya,
  • dengan fitur seperti bar pusat yang berasal dari daerah menggembung,
  • sejumlah besar gas dan debu terkonsentrasi di bidang galaksi,
  • dan daerah pembentuk bintang muda ditemukan di mana gas dan debu paling padat.

Raksasa seperti itu memberikan tarikan gravitasi yang luar biasa yang bekerja pada segala sesuatu di sekitarnya. Anda dapat mengenali galaksi seperti ini dari jauh, dengan cahaya bintang yang keluar darinya menjadi ciri khasnya. Tapi tidak mungkin seperti ini selamanya. Apa yang kita ketahui sebagai Semesta kita dimulai dengan Big Bang sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu, dan galaksi tidak mungkin selalu seperti ini. Bahkan, jika kita melihat ke belakang cukup jauh, kita dapat melihat perbedaan mulai muncul.

Galaksi-galaksi yang sebanding dengan Bima Sakti masa kini jumlahnya banyak, tetapi galaksi-galaksi muda yang seperti Bima Sakti pada dasarnya lebih kecil, lebih biru, lebih kacau, dan lebih kaya dalam gas pada umumnya daripada galaksi yang kita lihat saat ini. Untuk galaksi pertama dari semua, efek ini berlaku ekstrem. Sejauh yang pernah kita lihat, galaksi mematuhi aturan ini. (NASA DAN ESA)

Dibandingkan dengan Galaksi Bimasakti dan galaksi-galaksi Bimasakti seperti yang kita lihat hari ini, galaksi adalah:

  • lebih muda, sebagaimana dibuktikan oleh peningkatan bintang muda,
  • lebih biru, karena bintang paling biru mati paling cepat,
  • lebih kecil, karena galaksi bergabung bersama dan menarik lebih banyak materi dari waktu ke waktu,
  • dan kurang seperti spiral, karena kita hanya melihat bagian paling terang dari galaksi yang paling aktif, jauh, yang membentuk bintang.

Galaksi kita hari ini, dengan kata lain, adalah hasil dari 13,8 miliar tahun evolusi kosmik, di mana sejumlah besar proto-galaksi kecil bergabung bersama dan menarik materi tambahan ke dalamnya. Kita adalah apa yang tersisa setelah banyak galaksi lain ditelan oleh galaksi kita sendiri.

Pembentukan bintang, jembatan gas, dan galaksi berbentuk tidak teratur hanyalah beberapa fitur yang muncul di Hickson Compact Group 31. Grup kompak sering dapat menggambarkan bagaimana merger galaksi muncul dalam berbagai tahap dan keadaan. (NASA / STSCI / WIKISKY / HUBBLE DAN WIKIMEDIA COMMONS FRIENDLYSTAR)

Kisah bagaimana kita membangun Bimasakti kita seperti membangun struktur raksasa dari LEGO. Hanya, alih-alih LEGO yang tetap sama dari waktu ke waktu, mereka secara aktif mengubah formulir saat kami menyusun struktur kami. Ini akan seperti memulai dengan semua bagian untuk mengumpulkan 100 pejuang LEGO X-Wing yang berbeda, dan berakhir dengan Penghancur Bintang ketika kami selesai.

Galaksi, Anda tahu, tidak hanya tumbuh dengan menarik galaksi lain dan bergabung bersama untuk membentuk galaksi yang lebih besar. Galaksi juga berevolusi, artinya:

  • memutar,
  • membentuk bintang,
  • materi corong menuju pusat,
  • menghasilkan gelombang kepadatan di sepanjang lengan spiral mereka,
  • menarik materi tambahan dari luar galaksi sepanjang filamen kosmik,
  • dan mengubah bentuk dan orientasi berdasarkan galaksi lain dan materi yang jatuh ke dalamnya.
Gabungan multiwavelength dari galaksi-galaksi yang berinteraksi NGC 4038/4039, Antena, memperlihatkan ekor pasang surut senama mereka di radio (biru), masa lalu dan kelahiran baru-baru ini dalam optik (putih dan merah muda), dan pilihan daerah pembentuk bintang saat ini dalam mm / submm ( jeruk dan kuning). Inset: tampilan tes mm / submm pertama ALMA, dalam Band 3 (oranye), 6 (amber), & 7 (kuning), menampilkan detail yang melampaui semua tampilan lain dalam panjang gelombang ini. ((NRAO / AUI / NSF); ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); HST (NASA, ESA, DAN B. WHITMORE (STSCI)); J. HIBBARD, (NRAO / AUI / NSF); NOAO / AURA / NSF )

Sementara proto-galaksi paling awal yang akhirnya tumbuh menjadi Bima Sakti mungkin telah terbentuk hanya 200–250 juta tahun setelah Big Bang, evolusi kosmik berlanjut sepanjang waktu itu.

Tahap pertama adalah membentuk bintang dan gugus bintang paling awal, yang memakan waktu sekitar 100 juta tahun, dan terbentuk dari bahan murni (hidrogen dan helium) yang tersisa dari Dentuman Besar. Gugus bintang ini berevolusi dengan cepat, menghasilkan akhir kehidupan yang sangat cepat bagi bintang-bintang mereka. Ketika bintang-bintang itu mati, mereka mencemari medium antarbintang dengan unsur-unsur berat yang kemudian memunculkan generasi kedua bintang. Pada saat 200 hingga 300 juta tahun telah berlalu, gugus bintang telah bergabung satu sama lain, sehingga memunculkan galaksi-galaksi pertama.

Galaksi yang saat ini mengalami interaksi gravitasi atau merger hampir selalu juga membentuk bintang-bintang biru yang baru dan cerah. Runtuhnya sederhana adalah cara untuk membentuk bintang pada awalnya, tetapi sebagian besar pembentukan bintang yang kita lihat hari ini merupakan hasil dari proses yang lebih keras. Bentuk galaksi yang tidak teratur atau terganggu adalah tanda tangan utama bahwa inilah yang terjadi, dan bukti untuk merger ini dapat kembali sejauh teleskop kita dapat melihat saat ini. (NASA, ESA, P. OESCH (UNIVERSITAS GENEVA), DAN M. MONTES (UNIVERSITAS DOMPET SELATAN BARU))

Jaring kosmik kemudian mulai terbentuk. Dengan berlalunya waktu, gravitasi dapat mencapai jarak yang lebih jauh dan lebih besar, menyebabkan gumpalan materi berskala lebih besar jatuh. Ketika gumpalan yang lebih kecil dari galaksi awal jatuh, ia akan terbelah dan disalurkan ke interior galaksi dengan lembut dan lembut. perlahan-lahan, di mana itu hanya dapat diserap dari waktu ke waktu.

Penggabungan kecil ini biasa terjadi, dan hampir sepertiga massa total galaksi termasuk dalam kategori ini. Setiap struktur internal, seperti lengan spiral, daerah pembentuk bintang, batang, atau tonjolan semua harus tetap utuh. Sementara itu, gas dan debu tambahan menyediakan bahan bakar baru untuk generasi bintang baru. Pembentukan bintang biasanya meningkat selama acara merger, bahkan yang kecil. Selama 2 atau 3 miliar tahun pertama, proses ini biasa terjadi.

Ketika penggabungan besar galaksi berukuran serupa terjadi di Semesta, mereka membentuk bintang baru dari hidrogen dan gas helium yang ada di dalamnya. Hal ini dapat menghasilkan tingkat pembentukan bintang yang sangat meningkat, mirip dengan apa yang kita amati di dalam galaksi Henize 2-10 di dekatnya, yang berjarak 30 juta tahun cahaya. Galaksi ini kemungkinan akan berevolusi, pasca merger, menjadi elips raksasa. (Sinar-X (NASA / CXC / VIRGINIA / A.REINES ET AL); RADIO (NRAO / AUI / NSF); OPTIK (NASA / STSCI))

Tetapi seiring berjalannya waktu dan Semesta berkembang, rata-rata merger menjadi kurang umum tetapi lebih utama. Galaksi berkelompok dan berkelompok menjadi kelompok-kelompok dengan berbagai ukuran, tetapi kadang-kadang dapat membentuk kelompok galaksi besar dengan ratusan atau bahkan ribuan kali massa Kelompok Lokal kita sendiri. Cluster galaksi padat ini adalah beberapa pemandangan paling spektakuler di alam semesta, tetapi mereka juga relatif jarang: mayoritas massa dan sebagian besar galaksi ditemukan dalam kelompok kecil seperti kita sendiri, bukan dalam kelompok besar yang kita lihat begitu lazim di Alam Semesta kita. Pada saat 4 atau 5 miliar tahun telah berlalu, menjadi jelas bahwa kita tidak akan pernah menjadi bagian dari kelompok besar.

Namun, penting agar kami menjaga merger ini kecil. Jika kita mengalami yang besar, di mana dua galaksi berukuran serupa bertabrakan, mereka dapat menyebabkan ledakan besar pembentukan bintang, yang dapat menggunakan semua gas pembentuk bintang yang tersedia dan "mencampur" materi di galaksi.

Gugusan galaksi dinamis ultrasonif, penggabungan Abell 370, dengan massa gravitasi (sebagian besar materi gelap) disimpulkan dengan warna biru. Banyak galaksi elips ditemukan di dalam kelompok besar seperti ini, sebagai hasil dari merger besar yang terjadi miliaran tahun yang lalu. Masih ada banyak spiral, juga, karena massa total gugus galaksi ini dapat melebihi seribu kali dari Grup Lokal. (NASA, ESA, D. HARVEY (INSTITUT TEKNOLOGI FEDERAL SWISS), R. MASSEY (DURHAM UNIVERSITY, UK), THE EUB TE4 ERO TIM DAN ST-ECF yang HUBBLE

Ini biasanya menghasilkan penciptaan galaksi elips raksasa: galaksi yang membentuk bintang sekaligus dalam jumlah yang luar biasa, dan kemudian tidak pernah lagi. Ini adalah tahap akhir dari evolusi galaksi untuk sebagian besar galaksi, tetapi ia bergantung pada banyak galaksi besar yang saling berhancurkan. Kesadaran ini membantu menjelaskan mengapa elips raksasa umum di dalam kelompok galaksi masif, tetapi jauh lebih jarang dalam kelompok atau dalam isolasi.

Dibutuhkan banyak massa, dibangun dari waktu ke waktu, untuk membuat merger besar. Selama galaksi cukup masif (seperti dalam ukuran Bima Sakti atau sebanding), ada materi yang tersedia untuk membentuk bintang baru (gas). Selama galaksi memiliki momentum sudut dan sumbu rotasi yang disukai (yang mereka lakukan tanpa adanya penggabungan besar), dan selama mereka memiliki cukup waktu untuk mengendap menjadi bentuk yang stabil (yang mereka miliki, kecuali jika ada merger besar baru-baru ini), kami berharap mereka memiliki bentuk spiral.

Galaksi terisolir MCG + 01-0202, semua dengan kesepian selama lebih dari 100.000.000 tahun cahaya di segala arah, saat ini dianggap sebagai galaksi paling kesepian di alam semesta. Fitur yang terlihat di galaksi ini konsisten dengan itu menjadi spiral besar yang terbentuk dari serangkaian panjang merger kecil, tetapi telah relatif tenang di front itu selama miliaran tahun. (ESA / HUBBLE & NASA AND N. GORIN (STSCI); UCAPAN TERIMA KASIH: JUDY SCHMIDT)

Bima Sakti kita kemungkinan tumbuh dari serangkaian proto-galaksi yang mengendap menjadi bentuk spiral, kemudian secara bertahap melahap banyak galaksi kecil yang ada di Grup Lokal. Kami bahkan tidak mengumpulkan mayoritas dari mereka; kehormatan itu jatuh ke tetangga kita, Andromeda. Kita juga belum selesai: ada galaksi satelit yang bergabung dengan kita hari ini, dan beberapa galaksi di pinggiran kita, seperti dua Awan Magellan, yang kemungkinan akan habis dalam beberapa ratus juta tahun ke depan.

Kisah kosmik yang menjadikan Bimasakti adalah salah satu yang terbesar di dunia. Ketika mendominasi galaksi, massa adalah faktor yang luar biasa.

Seiring berjalannya waktu, bentuk datar seperti cakram ini mulai berakhir. Lengan spiral kami menjadi lebih menonjol dan mengembangkan lebih banyak belokan di dalamnya. Taji keluar dari lengan, dan interaksi gravitasi menyebabkan kita membentuk bintang di sepanjang ujung ekor galaksi kita. Gas tambahan mengalir ke pinggiran, akhirnya disalurkan ke pusat.

Saat galaksi terus berevolusi, galaksi juga mengembangkan fitur yang mungkin kita kenali. Tonjolan sentral terbentuk di daerah materi terpadat. Ada jalur yang lebih berhasil dalam mengarahkan materi ke inti: batang pusat berkembang dan tumbuh. Dinamika gas dan bintang menyebabkan galaksi menjadi piringan yang lebih tipis, dan menyebar ke arah tepi, bertambah dalam radius tetapi ketebalannya berkurang.

Dan akhirnya, ketika gravitasi melakukan hal yang tak terhindarkan, semua galaksi yang terikat bersama akhirnya akan bergabung. Bima Sakti sendiri ditakdirkan, sekitar 4 miliar tahun dari sekarang, untuk merger dengan Andromeda.

Serangkaian gambar diam menunjukkan penggabungan Bima Sakti-Andromeda, dan bagaimana langit akan tampak berbeda dari Bumi saat itu terjadi. Merger ini akan terjadi kira-kira 4 miliar tahun di masa depan, dengan ledakan besar pembentukan bintang yang mengarah ke galaksi elips bebas-dan-mati, bebas gas: Milkdromeda. Satu, elips besar adalah nasib akhirnya seluruh kelompok lokal. (NASA; Z. LEVAY DAN R. VAN DER MAREL, STSCI; T. HALLAS; DAN A. MELLINGER)

Kisah kosmik yang mengarah ke Bima Sakti adalah salah satu evolusi konstan. Kami kemungkinan terbentuk dari ratusan atau bahkan ribuan galaksi tahap awal yang lebih kecil yang bergabung menjadi satu. Lengan spiral kemungkinan terbentuk dan dihancurkan berkali-kali oleh interaksi, hanya untuk membentuk kembali dari sifat berputar, kaya gas dari galaksi yang berevolusi. Pembentukan bintang terjadi di dalam gelombang, sering dipicu oleh merger kecil atau interaksi gravitasi. Dan gelombang pembentukan bintang ini membawa peningkatan laju supernova dan pengayaan logam berat. (Yang kedengarannya seperti aktivitas setelah sekolah favorit semua orang.)

Perubahan yang berkelanjutan ini masih terjadi, dan akan sampai pada kesimpulan miliaran tahun di masa depan, ketika semua galaksi Grup Lokal bergabung bersama. Setiap galaksi memiliki kisah kosmik yang unik, dan Bima Sakti hanyalah satu contoh khas. Seiring bertambahnya usia kita, kita masih terus berevolusi.

Bacaan lebih lanjut tentang seperti apa Semesta saat:

  • Seperti apa saat Semesta menggembung?
  • Bagaimana rasanya ketika Big Bang pertama kali dimulai?
  • Bagaimana rasanya ketika Semesta berada di titik terpanas?
  • Bagaimana rasanya ketika Semesta pertama kali menciptakan lebih banyak materi daripada antimateri?
  • Bagaimana rasanya ketika Higgs memberi massa kepada Semesta?
  • Bagaimana rasanya ketika kita pertama kali membuat proton dan neutron?
  • Bagaimana rasanya ketika kita kehilangan antimateri terakhir kita?
  • Bagaimana rasanya ketika Alam Semesta membuat elemen pertamanya?
  • Bagaimana rasanya ketika Semesta pertama kali membuat atom?
  • Bagaimana rasanya ketika tidak ada bintang di Semesta?
  • Bagaimana rasanya ketika bintang-bintang pertama mulai menerangi Semesta?
  • Bagaimana rasanya ketika bintang-bintang pertama mati?
  • Bagaimana rasanya ketika Semesta membuat bintang-bintang keduanya?
  • Bagaimana rasanya ketika Alam Semesta membuat galaksi pertama?
  • Bagaimana rasanya ketika cahaya bintang pertama kali menembus atom netral Semesta?
  • Bagaimana rasanya ketika lubang hitam supermasif pertama terbentuk?
  • Bagaimana rasanya ketika kehidupan di Semesta pertama kali menjadi mungkin?
  • Bagaimana rasanya ketika galaksi membentuk jumlah bintang terbesar?
  • Bagaimana rasanya ketika planet yang dapat dihuni pertama kali terbentuk?
  • Bagaimana rasanya ketika jaring kosmik terbentuk?

Mulai Dengan A Bang sekarang di Forbes, dan diterbitkan ulang di Medium berkat para pendukung Patreon kami. Ethan telah menulis dua buku, Beyond The Galaxy, dan Treknology: The Science of Star Trek dari Tricorders ke Warp Drive.