Astronom Mengungkap Ada Migrasi Massal Bintang ke Galaksi Andromeda
Para astronom tahu bahwa galaksi tumbuh dari waktu ke waktu melalui penggabungan dengan galaksi lain. Kita bisa melihatnya terjadi di galaksi kita. Bima Sakti perlahan-lahan menyerap Awan Magellan Besar dan Kecil dan Galaksi Sferoid Kerdil Sagitarius.
Untuk pertama kalinya, para astronom menemukan bukti migrasi massal bintang-bintang kuno ke galaksi lain. Mereka melihat lebih dari 7.000 bintang di Andromeda (M31), tetangga terdekat kita, yang bergabung ke dalam galaksi sekitar dua miliar tahun lalu.
Pertumbuhan dan evolusi galaksi adalah topik hangat dalam astronomi dan salah satu alasan Teleskop Luar Angkasa James Webb menjadi berita utama akhir-akhir ini. Salah satu tujuan ilmiah utama JWST adalah untuk melihat ke masa lalu galaksi-galaksi paling awal di Alam Semesta untuk memahami bagaimana mereka tumbuh dan berevolusi menjadi seperti sekarang ini. Tapi itu bukan satu-satunya teleskop yang bisa menjelaskan masalah ini.
“Galaksi seperti M31 dan Bima Sakti kita dibangun dari blok bangunan banyak galaksi yang lebih kecil sepanjang sejarah kosmik.” menurut Arjun Dey, NOIRlab.
Pengamatan baru Andromeda dan migrasi ke dalam bintang-bintang ini berasal dari Instrumen Spektroskopi Energi Gelap (DESI). Alat ini dibuat untuk mengukur efek energi gelap terhadap perluasan Alam Semesta. Itu dilakukan dengan mengumpulkan spektrum optik pada puluhan juta objek, sebagian besar galaksi dan quasar, dan kemudian membuat peta 3D dari hasilnya.
DESI mirip dengan pesawat ruang angkasa Gaia yang lebih terkenal. Gaia memiliki tujuan ambisius untuk memetakan secara tepat posisi dan pergerakan miliaran bintang di Bima Sakti. Data Gaia menghasilkan banyak penemuan tentang galaksi kita sendiri. Tapi itu terbatas pada pemetaan bintang di Bima Sakti.
Sekarang, berkat DESI, para astronom memiliki setidaknya sebagian peta bintang di Andromeda untuk pertama kalinya. Dan peta itu, termasuk pergerakan hampir 7500 bintang di halo bagian dalam Galaksi Andromeda, mengungkap sejarah mereka.
Hasil ini ada dalam makalah baru berjudul "Pengamatan DESI Galaksi Andromeda: Mengungkap Sejarah Imigrasi Tetangga Terdekat Kita". Ini akan muncul di The Astrophysical Journal, dan penulis utamanya adalah Arjun Dey, seorang astronom di NOIRLab National Science Foundation, fasilitas yang bertanggung jawab untuk DESI.
DESI menunjukkan bahwa sekitar dua miliar tahun lalu, galaksi lain bergabung dengan Andromeda. Posisi dan pergerakan sekitar 7500 bintang yang diukur DESI mengungkapkan bahwa mereka berasal dari galaksi lain. Teori memberi tahu kita bagaimana Andromeda dan galaksi lain tumbuh begitu besar, tetapi sekarang ada semakin banyak bukti yang jelas.
"Pengamatan baru kami terhadap tetangga galaksi besar terdekat Bima Sakti, Galaksi Andromeda, mengungkapkan bukti peristiwa imigrasi galaksi dengan detail yang sangat indah," jelas penulis utama Dey. “Meskipun langit malam tampak tidak berubah, Semesta adalah tempat yang dinamis. Galaksi seperti M31 dan Bima Sakti kita dibangun dari blok bangunan banyak galaksi yang lebih kecil sepanjang sejarah kosmik.”
Bima Sakti mengalami penggabungan serupa antara 8 hingga 10 miliar tahun yang lalu. Sebagian besar bintang di halo galaksi kita berasal dari galaksi yang berbeda dan bergabung dengan Bima Sakti sebagai hasil dari penggabungan kuno. Para astronom dapat mempelajari lebih lanjut tentang sejarah kuno Bima Sakti dengan mengamati dari dekat peristiwa penggabungan serupa yang lebih baru di Andromeda.
“Kami belum pernah melihat sejelas ini dalam gerakan bintang, kami juga belum pernah melihat beberapa struktur yang dihasilkan dari penggabungan ini,” kata Sergey Koposov, astrofisikawan di University of Edinburgh dan rekan penulis makalah tersebut. “Gambaran kami yang muncul adalah bahwa sejarah Galaksi Andromeda mirip dengan Galaksi kita sendiri, Bima Sakti. Halo bagian dalam kedua galaksi didominasi oleh satu peristiwa imigrasi.”
Untuk pertama kalinya, kami melihat sekilas struktur yang terbentuk sebagai hasil penggabungan. “Tanda pengamatan yang diharapkan dari migrasi galaksi meliputi aliran puing, cangkang, cincin, dan bulu, hasil yang diharapkan dari interaksi penggabungan antara galaksi besar dan pendampingnya,” tulis para penulis dalam makalah mereka.
“Kami menemukan bukti kinematik yang jelas untuk struktur cangkang di Giant Stellar Stream, wilayah Northeast Shelf dan Western Shelf,” tulis makalah tersebut. “Kinematiknya sangat mirip dengan prediksi model dinamis yang dibangun untuk menjelaskan morfologi spasial halo bagian dalam. Hasilnya konsisten dengan interpretasi bahwa sebagian besar substruktur di halo bagian dalam M31 dihasilkan oleh peristiwa imigrasi galaksi tunggal 1–2 Gyr yang lalu.”
"Sementara petunjuk struktur koheren sebelumnya telah terdeteksi di M31, ini adalah pertama kalinya mereka terlihat dengan detail dan kejelasan seperti itu di galaksi di luar Bima Sakti," tulis para penulis dalam makalah mereka. "Pengamatan mengungkapkan struktur kinematik koheren yang rumit dalam posisi dan kecepatan masing-masing bintang: aliran, irisan, dan chevron."
Meskipun posisi dan kecepatan 7.500 bintang memainkan peran utama dalam temuan ini, begitu pula metalisitas bintang. Tim menemukan bintang metalisitas tinggi di semua sub-struktur yang berasal dari penggabungan. “Kami menemukan sejumlah besar bintang kaya logam di semua substruktur yang terdeteksi, menunjukkan bahwa galaksi nenek moyang (atau galaksi) memiliki sejarah pembentukan bintang yang panjang, yang mungkin lebih mewakili galaksi yang lebih masif,” para penulis menjelaskan dalam kesimpulan mereka.
Studi ini menyoroti kesamaan antara Andromeda dan Bima Sakti, memperkuat gagasan teoretis bahwa penggabungan memainkan peran kunci dalam evolusi dan pertumbuhan galaksi. "M31 sangat mirip dengan Bima Sakti karena lingkaran cahaya bagian dalam kedua galaksi didominasi oleh bintang-bintang dari peristiwa akresi tunggal," tulis makalah tersebut. "Memang, studi terbaru tentang kinematika bintang Bima Sakti di dekat Matahari melaporkan substruktur kinematik berbentuk chevron yang mengingatkan pada yang dilaporkan di sini."
Kekuatan DESI ditampilkan sepenuhnya dalam penelitian ini. Hasilnya berasal dari kemampuan DESI mengumpulkan spektrum dari 5.000 objek secara bersamaan. Instrumen kompleks ini adalah spektograf survei multi-objek yang paling kuat di dunia dan dapat mengonfigurasi ulang 5.000 bidang fokus terpisah hanya dalam dua menit saat alat ini bergerak di antara target.
“Sungguh menakjubkan bahwa kita dapat melihat ke langit dan membaca milyaran tahun sejarah galaksi lain seperti yang tertulis dalam gerakan bintang-bintangnya.” menurut Joan R. Najita, NOIRLab.
Itu dirancang untuk mengukur spektrum lebih dari 40 miliar galaksi dan quasar yang jauh untuk memetakan struktur alam semesta berskala besar dan bagaimana energi gelap memicu perluasannya. Sepanjang jalan, itu menunjukkan kepada kita bagaimana galaksi bergabung dari waktu ke waktu.
“Ilmu ini tidak mungkin dilakukan di fasilitas lain mana pun di dunia. Efisiensi, throughput, dan bidang pandang DESI yang luar biasa menjadikannya sistem terbaik di dunia untuk melakukan survei bintang di Galaksi Andromeda,” kata Dey. “Hanya dalam beberapa jam waktu pengamatan, DESI mampu melampaui lebih dari satu dekade spektroskopi dengan teleskop yang jauh lebih besar.”
“Sungguh menakjubkan bahwa kita dapat melihat ke langit dan membaca miliaran tahun sejarah galaksi lain seperti yang tertulis dalam gerakan bintang-bintangnya — setiap bintang menceritakan bagian dari kisahnya,” kata rekan penulis Joan R. Najita, juga di NOIRLab. “Pengamatan awal kami melebihi ekspektasi terliar kami dan kami sekarang berharap untuk melakukan survei terhadap seluruh halo M31 dengan DESI. Siapa yang tahu penemuan baru apa yang menunggu!”
