Bagaimanakah Masa Depan Galaksi Kita?

Mempelajari struktur berskala besar galaksi kita bukanlah mudah. Kita tidak mempunyai pandangan yang jelas tentang bentuk dan ciri Bima Sakti seperti yang kita lakukan terhadap galaksi lain, sebahagian besarnya kerana kita tinggal di dalamnya. Tetapi kita mempunyai beberapa kelebihan. Dari dalam, kita dapat menjalankan tinjauan jarak dekat tentang populasi bintang Bima Sakti dan komposisi kimianya. Itu memberi penyelidik alat yang mereka perlukan untuk membandingkan galaksi kita sendiri dengan berjuta-juta yang lain di Alam Semesta.

Minggu ini, pasukan penyelidik antarabangsa dari Amerika Syarikat, UK, dan Chile mengeluarkan kertas kerja yang melakukan perkara itu. Mereka menggali katalog sepuluh ribu galaksi yang dihasilkan oleh Sloan Digital Sky Survey , mencari galaksi dengan ciri-ciri yang serupa dengan galaksi kita.

Mereka mendapati bahawa Bima Sakti mempunyai kembar -kebanyakannya sama- atau yang hampir sama, dengan perbezaan asas tersembunyi dalam data. Apa yang mereka temui mempunyai implikasi untuk evolusi masa depan galaksi kita sendiri.

Pencarian melalui Data

Untuk memulakan carian mereka, para penyelidik mengecilkan saiz sampel dengan memilih hanya galaksi yang sepadan dengan Bima Sakti dalam tiga kategori yang luas. Pertama, mereka menapis untuk galaksi dengan jumlah jisim yang serupa dengan Bima Sakti. Kedua, mereka menolak galaksi dengan 'bulge-to-total ratio' yang jauh berbeza (saiz galaksi berbanding teras pusatnya yang terang). Akhirnya, mereka hanya memilih galaksi dengan 'Jenis Hubble' yang serupa: sistem klasifikasi yang mengelompokkan galaksi berdasarkan bentuknya. Sesetengah galaksi, seperti kita sendiri, berbentuk lingkaran, manakala yang lain, biasanya lebih tua, berbentuk lebih seperti gumpalan kabur, dan dikenali sebagai galaksi elips.

Pada penghujung proses ini, pasukan itu memilih 138 galaksi yang serupa dengan galaksi kita. Dari situ, mereka boleh mencari butiran untuk melihat betapa dekatnya sepupu galaksi kita dengan diri kita sendiri.

Mereka memasukkan data ke dalam model yang meramalkan pembentukan bintang, dengan mengambil kira bagaimana angin bintang meniup gas berlebihan dari sistem bintang, yang boleh ditarik masuk ke arah pusat galaksi. Model ini juga menyumbang kepada komposisi kimia dan kemetalan bahan-bahan dalam kawasan yang berbeza di galaksi.

Apa yang mereka temui?

Ternyata memang ada galaksi di luar sana yang sangat mirip dengan kita. 56 daripada 138 galaksi dalam sampel mempunyai persamaan yang rapat dengan galaksi kita.

Ciri galaksi seperti Bima Sakti ialah mempunyai skala masa yang panjang di mana pembentukan bintang berlaku di kawasan luarnya, terus melahirkan bintang baharu dengan cara yang santai. Rantau dalam, sebaliknya, mengalami tempoh dramatik pembentukan bintang yang sengit pada awal sejarah galaksi, didorong oleh aliran gas yang ditarik ke dalam ke arah pusat dari kawasan luar. Kemudian, tempoh pembentukan bintang yang lebih perlahan dalam teras berlaku, bergantung kepada gas kitar semula yang diterbangkan daripada bintang yang lebih tua di kawasan luar. Bintang-bintang baharu ini, diperbuat daripada bahan kitar semula, mempunyai tahap kemetalan yang lebih tinggi, dengan unsur-unsur yang lebih berat dicantumkan ke dalamnya yang tidak terdapat pada generasi awal bintang. Kita melihat corak ini pada galaksi kita sendiri juga.

Tetapi ia bukanlah untuk semua 138 galaksi yang dikaji. Sebilangan besar galaksi yang pada pandangan pertama kelihatan serupa dengan Bima Sakti akhirnya kelihatan sangat berbeza apabila dilihat dengan lebih dekat. Ini terbahagi kepada dua kategori.

Kategori pertama (terdiri daripada 55 daripada 138 galaksi) ialah galaksi yang kelihatan tidak mempunyai pembezaan sama sekali antara kawasan dalam dan luarnya. Galaksi-galaksi ini mengalami pembentukan bintang secara seragam, dalam proses lanjutan yang perlahan dan lama tanpa letupan liar di dalam teras. Dalam galaksi ini, bintang di kawasan dalam dan luar kelihatan sama.

Sementara itu, kategori kedua terdiri daripada apa yang dikenali sebagai galaksi 'terpadam berpusat' (27 daripada 138), dan ini mungkin yang paling aneh daripada kumpulan itu. Outlier ini nampaknya tidak mempunyai sebarang tempoh penting pembentukan bintang baru-baru ini daripada bahan kitar semula dalam terasnya, bermakna aliran masuk jejari gas dari kawasan luar yang kita lihat di Bima Sakti tidak berlaku di galaksi ini.

Satu ciri konsisten galaksi yang dipadamkan secara berpusat ini ialah ia kelihatan, sebagai peraturan, telah menyelesaikan kebanyakan pembentukan bintangnya pada masa lalu, membayangkan bahawa mungkin ia mungkin lebih tua daripada Bima Sakti.

Jika itu benar, mungkin kita sedang melihat masa depan Bima Sakti itu sendiri. Galaksi kita suatu hari nanti mungkin juga akan berakhir dengan pusat yang dipadamkan, dan oleh itu galaksi ini mewakili pratonton peringkat seterusnya evolusi galaksi.

"Mungkin galaksi ini adalah penerus evolusi Bima Sakti, yang lebih jauh dalam kehidupan mereka," tulis penulis.

Mereka juga menimbulkan beberapa penjelasan lain yang mungkin, seperti nukleus galaksi yang terlalu aktif yang mungkin menundukkan pembentukan bintang di kawasan dalam galaksi.

Masih banyak yang perlu dipelajari, tetapi kajian ini menawarkan banyak kemungkinan baharu untuk dipelajari apabila ia berkaitan dengan evolusi galaksi. Pada asasnya, ia menunjukkan bahawa kita tidak sepenuhnya unik. Terdapat pelbagai jenis galaksi yang sangat besar di Alam Semesta, tetapi sekurang-kurangnya sebahagian daripadanya bermain mengikut peraturan yang sama seperti Bima Sakti, dan kebanyakannya berada pada peringkat kehidupan yang sama. Mempelajari persamaan ini boleh membantu kita mengetahui lebih lanjut tentang rumah kita sendiri.

Kertas ini tersedia dalam format pracetak pada ArXiv:

Shuang Zhou, Alfonso Aragón-Salamanca, Michael Merrifield, Brett H. Andrews, Niv Drory, Richard R. Lane. “Are Milky-Way-like galaxies like the Milky Way? A view from SDSS-IV/MaNGA.”

Kredit Imej Pilihan: Pablo Carlos Budassi (Wikimedia Commons).