Takjubnya Bima Sakti

Oleh: Ken Croswell

Berbesar hatilah karena anda tinggal di Bima Sakti. Galaksi kita jauh lebih besar, lebih terang, dan lebih besar dari hampir semua galaksi lainnya.

Dari ujung ke ujung, kumparan bintang Bima Sakti, yang bisa dilihat dengan mata telanjang atau melalui teleskop optik, memiliki luas 120.000 tahun cahaya. Di sekitarnya tampak kumparan lainnya, yang sebagian besar terdiri dari gas hidrogen, terdeteksi melalui radio teleskop. Dan menyelimuti semua itu, yang terlihat oleh teleskop kami, adalah sebuah halo materi berukuran raksasa serta kelam yang tidak bisa ditembus oleh teleskop ini. Walaupun ia tidak memancarkan cahaya namun materi gelap ini jauh lebih berat dibandingkan ratusan miliar bintang di gugusan Bima Sakti, menyebabkan total massa galaksi ini mencapai satu atau dua trilyun kali berat matahari. Memang, galaksi kita sedemikian besarnya sehingga puluhan galaksi berukuran lebih kecil yang tampak berserakan di sekelilingnya, bagaikan bulan yang mengelilingi sebuah planet raksasa

Setiap bintang di Bima Sakti berputar di sekeliling lubang hitam, diberi nama Sagitarius A* (disingkat “Sgr A*” dan diucapkan “Sagitarius A-star”). Matahari, yang berjarak 27.000 tahun cahaya, menyelesaikan sebuah lingkaran setiap 230 juta tahun. Dalam daerah yang berjarak hanya satu tahun cahaya dari lubang hitam itu tampak lebih dari 100.000 bintang lainnya yang terjebak lebih erat dalam cengkeramannya. Beberapa di antaranya hanya menyelesaikan waktu beberapa tahun saja untuk menyelesaikan orbitnya. Alur-alur orbit ini mengungkapkan bahwa Sgr A* memiliki empat juta kali massa matahari, ternyata jauh lebih besar dari yang diperkirakan sepuluh tahun yang lalu.

Sesekali, lubang hitam menelan segumpalan gas, sebuah planet yang tersesat, atau bahkan sebuah bintang. Gesekan dan gravitasi memanaskan korban pada suhu yang sedemikian tingginya sehingga ia memuntahkan hamparan sinar x-ray. Kejadian itu menerangi nebula di dekatnya, melestarikan jejak-jejak santapan lubang hitam di masa lalu. Sebagai contoh, pada tahun 2004 ilmuwan melaporkan gema x-ray dalam sebuah nebula sekitar 350 tahun cahaya dari lubang hitam. Karena x-ray melaju pada kecepatan cahaya, gema tersebut menunjukkan bahwa sebuah objek telah jatuh ke dalam lubang hitam sekitar 350 tahun yang lalu. Intensitas sinar-x menunjukkan objek itu memiliki massa sebesar sebuah planet kecil. Kasus penelanan objek oleh lubang hitam yang paling baru terjadi pada tahun 1940-an.

Anehnya, lubang hitam pun melontarkan bintang-bintang menjauh darinya. Pada tahun 2005 astronom melaporkan adanya bintang yang melaju sangat cepat sekitar 20.000 tahun dari pusat galaksi. “Aku benar-benar beruntung,” kata Warren Brown di Harvard-Smithsonian Center untuk Astrofisika. Dia sedang menelaah “arus pergerakan bintang” – sisa-sisa galaksi kecil yang telah dicabik-cabik oleh tarikan gravitasi Bima Sakti – ketika dia menemukan sebuah bintang di konstelasi Hydra sedang menjauh dari pusat galaksi
pada kecepatan 709 kilometer per detik, atau 1,6 juta kilometer per jam. Pada kecepatan seperti itu, bintang tersebut tak lama lagi akan lepas dari cengkeraman galaksi dan masuk ke dalam ruang intergalaksi. Pada tahun 2010, Brown dan para astronom lainnya telah menemukan sekitar 15 bintang-bintang berkecepatan tinggi lainnya.

Dalam pemaparan ilmiah yang menakjubkan, Jack Hills, saat bekerja di Laboratorium Nasional Los Alamos di New Mexico, telah meramalkan fenomena ini. “Saya sebenarnya agak terkejut karena kita membutuhkan waktu yang sedemikian lama untuk mengungkapkan penemuan ini,” kata Hills, “tapi saya pastinya merasa senang.” Dalam sebuah makalah pada tahun 1988, Hills menulis bahwa bila sebuah bintang binari – dua bintang yang bergerak saling melingkari lainnya – mengorbit terlalu dekat dengan Sgr A*, salah satu bintang dari pasangan itu akan mendekat pada lubang hitam dan mengorbit pada jarak yang lebih dekat di sekelilingnya, sehingga kehilangan sejumlah besar energinya. Karena hukum fisika menunjukkan bahwa energi bisa dilestarikan, bintang lainnya akan memperoleh tambahan energi yang sama besarnya, melesat pada kecepatan yang luar biasa. Sepanjang usia Bima Sakti, kata Brown, lubang hitam mungkin telah melontarkan satu juta bintang dari galaksi ini dengan cara seperti itu.

Walaupun dengan pegerakan bintang yang sedemikian cepatnya di sekitar lubang hitam, pusat galaksi adalah tempat yang subur. Bintang-bintang berkumpul paling rapat di pusat galaksi, sehingga elemen-elemen berat penuh kehidupan tercipta paling banyak di tempat ini. Bahkan dekat dengan matahari kita – sebuah bintang kuning cerah yang berada antara lubang hitam dan tepi pusaran bintang — banyak bintang yang baru lahir telah memiliki pusaran gas dan debu yang bertahan jutaan tahun, cukup lama untuk melahirkan planet-planet baru.

Sebaliknya, prospek terlahirnya planet di tepi galaksi ternyata cukup suram. Tahun lalu, Chikako Yasui, sekarang betugas di Observatorium Astronomi Nasional di  Jepang, dan rekan-rekannya melaporkan 111 bintang baru lahir pada tepi Bima Sakti, sekitar lebih dari dua kali jarak matahari. Bintang-bintang baru ini memiliki persediaan unsur berat yang rendah
– misalnya, kadar oksigen mereka hanya sekitar 20 persen dari matahari. Walaupun bintang-bintang itu baru berusia setengah
juta tahun – menurut skala bintang masih dalam tahap awal
– sebagian besar telah kehilangan pusaran gas dan debu yang akan melahirkan planet-planet baru. Tanpa pusaran, planet tidak akan terbentuk; dan tanpa planet, kehidupan tidak akan muncul. Penulis sains Ian O’Neill bergurau di dalam blog astronominya Astroengine, “Hidup benar-benar suram di tepi galaksi.”

Bintang-bintang yang memiliki jumlah oksigen dan besi yang jauh lebih rendah menawarkan petunjuk tentang lahirnya sebuah galaksi. Bermukim di halo bintang yang berada di atas dan bawah pusaran galaksi, bintang-bintang ini sedemikian tua sehingga mereka tercipta sebelum generasi bintang sebelumnya memiliki kesempatan untuk menghasilkan unsur-unsur berat. Dengan demikian, bintang yang terdapat di halo ini hanya memiliki kandungan besi sebanyak 3 persen dibandingkan matahari.

Para astronom tradisional biasanya menentukan usia  halo bintang, dan oleh karenanya usia seluruh galaksi, dengan mempelajari gugus bintang – konglomerasi bintang yang cerah dan padat namun berusia sedemikian tua sehingga bintang-bintangnya yang berusia lebih pendek telah mati. Tapi perkiraan usia bintang-bintang itu tergantung dengan berbagai teori tentang bagaimana kehidupan dan kebinasaan bintang tersebut.

Untungnya, ada cara lain untuk mengukur usia galaksi. Saat masih kuliah pascasarjana di Universitas Nasional Australia, Anna Frebel mulai mencari bintang individu di halo tersebut. “Saya ingin menemukan bintang-bintang ini karena saya ingin melihat ke masa lalu, ” kata Frebel, sekarang bekerja di Harvard-Smithsonian Center untuk Astrofisika. Pada tahun 2005 dia menemukan sebuah halo bintang di konstelasi Libra yang hanya memiliki kandungan besi sebesar 1/1000 dari matahari – cukup rendah, bahkan untuk standar halo, yang menandakan bahwa dia sedemikian murni sehingga mungkin timbul dari gas yang diperkaya sebuah supernova. Tidak seperti kebanyakan supernova lainnya, yang satu ini memuntahkan elemen yang jauh lebih berat dari besi, termasuk thorium dan uranium radioaktif.

Untuk Frebel, ini adalah bintang keberuntungannya. Karena unsur-unsur radioaktif ini hancur pada kecepatan yang stabil, membandingkan jumlah mereka yang melimpah di dalam bintang itu pada hari ini memungkinkan dirinya untuk memperkirakan usia bintang tersebut: sekitar 13,2 miliar tahun. Walaupun angka itu memiliki varians sekitar dua atau tiga milyar tahun, namun perhitungannya sesuai dengan usia yang didapatkan dari penelitian terhadap gugus bintang, dan hal ini menunjukkan bahwa Bima Sakti hanya sedikit lebih muda dari alam semesta itu sendiri, yang berusia 13,7 miliar tahun. Galaksi perkasa yang memiliki bintang tak terhitung jumlahnya dan kelak memungkinkan tumbuhnya kehidupan di Bumi tidak membuang waktu sedikit pun untuk dilahirkan.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: