Galaksi yang Hampir Tak Terlihat Menantang Gelap

Penemuan Nube, galaksi katai yang redup dan memanjang, menantang model astrofisika yang ada. Sifat uniknya dapat memberikan wawasan baru tentang alam semesta dan sifat materi gelap. (Artis konsep.) Kredit: SciTechDaily.com

Sekelompok ahli astrofisika yang dipimpin oleh Mireia Montes, peneliti di Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), telah menemukan galaksi terbesar dan paling tersebar hingga saat ini. Studi ini dipublikasikan di jurnal Astronomi dan astrofisikadan menggunakan data yang diambil oleh Gran Telescopio Canarias (GTC) dan Green Bank Radio Telescope (GBT).

Nube adalah galaksi katai yang hampir tak terlihat yang ditemukan oleh tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) bekerja sama dengan Universitas La Laguna (ULL) dan institusi lainnya.

Nama tersebut disarankan oleh putri salah satu peneliti dalam kelompok tersebut yang berusia lima tahun dan karena penampakan objek yang tersebar. Kecerahan permukaannya sangat redup sehingga luput dari perhatian dalam berbagai survei sebelumnya di bagian langit ini, seolah-olah itu adalah sejenis hantu. Hal ini karena bintang-bintangnya tersebar sedemikian besar sehingga “Nube” (bahasa Spanyol untuk “Cloud”) hampir tidak dapat terdeteksi.

Galaksi yang baru ditemukan ini memiliki sejumlah ciri khusus yang membedakannya dengan objek yang diketahui sebelumnya. Tim peneliti memperkirakan bahwa Nube adalah galaksi katai yang sepuluh kali lebih redup dibandingkan galaksi lain sejenisnya, tetapi juga sepuluh kali lebih besar dari objek lain dengan jumlah bintang yang sebanding. Untuk menggambarkan apa artinya ini bagi siapa pun yang memiliki sedikit pengetahuan astronomi, galaksi ini berukuran sepertiga Bima Sakti, namun memiliki massa yang mirip dengan Awan Magellan Kecil.

Gambar galaksi Nube melalui teleskop yang berbeda. Kredit: SDSS/GTC/IAC

“Dengan pengetahuan yang kami miliki saat ini, kami tidak memahami bagaimana sebuah galaksi dengan karakteristik ekstrem seperti itu bisa ada,” jelas Mireia Montes, penulis pertama makalah tersebut, seorang peneliti dari IAC dan ULL.

Ignacio Trujillo, penulis kedua makalah ini, telah menganalisis berdasarkan gambar SDSS selama beberapa tahun (Survei Langit Digital Sloan), garis langit tertentu, sebagai bagian dari proyek Legado del IAC Stripe 82. Dalam salah satu revisi data, mereka melihat titik samar yang tampak cukup menarik untuk membuat proyek penelitian.

Langkah selanjutnya adalah menggunakan gambar multiwarna ultra-dalam dari Gran Telescopio Canarias (GTC) untuk memastikan bahwa tambalan dalam survei ini bukanlah suatu jenis kesalahan, melainkan objek yang sangat tersebar. Karena kelemahannya, sulit untuk menentukan jarak pasti Nube. Dengan menggunakan observasi yang diperoleh dengan Green Bank Telescope (GBT) di Amerika Serikat, penulis memperkirakan jarak Nube adalah 300 juta tahun cahaya, meskipun observasi mendatang akan dilakukan dengan teleskop radio Very Large Array (VLA) dan Teleskop Optik William Herschel ( WHT) di Observatorium Roque de los Muchachos, La Palma, akan membantu mereka menunjukkan apakah jarak ini benar. “Jika galaksi ternyata lebih dekat, maka ia akan tetap menjadi objek yang sangat aneh dan akan menimbulkan tantangan besar bagi astrofisika,” komentar Ignacio Trujillo.

Tantangan lain terhadap model materi gelap saat ini?

Sebagai aturan umum, galaksi memiliki kepadatan bintang yang jauh lebih tinggi di wilayah dalamnya, dan kepadatan ini menurun dengan cepat seiring bertambahnya jarak dari pusatnya. Namun, Montes mengatakan bahwa di Nube, “kepadatan bintang sangat sedikit bervariasi di seluruh objek, itulah sebabnya objek tersebut sangat redup, dan kami tidak dapat mengamatinya dengan baik sampai kami mendapatkan gambar ultra-dalam dari GTC. “

galaksi Nube. Gambar merupakan susunan gambar berwarna dan gambar hitam putih sehingga dapat dipilih latar belakangnya. Kredit: GTC/Mireia Montes

Nube ini membuat para astronom bingung. Prima facie, tim menjelaskan, tidak ada interaksi atau indikasi lain tentang sifat anehnya. Simulasi kosmologis tidak mampu mereproduksi karakteristik “ekstrim”-nya, bahkan dalam skenario yang berbeda. “Kita tidak mempunyai penjelasan yang masuk akal dalam model kosmologis yang diterima saat ini, model materi gelap dingin,” jelas Montes.

Model materi gelap dingin dapat mereproduksi struktur skala besar di alam semesta, namun ada skenario skala kecil, seperti kasus Nube, yang tidak dapat memberikan jawaban yang baik. Kami telah menunjukkan bagaimana berbagai model teoretis gagal menghasilkan hal ini, menjadikannya salah satu kasus paling ekstrem yang diketahui hingga saat ini. “Ada kemungkinan bahwa dengan galaksi ini dan galaksi lain yang kita temukan, kita akan menemukan lebih banyak petunjuk yang akan membuka jendela baru dalam pemahaman kita tentang alam semesta,” komentar Montes.

“Salah satu kemungkinan yang menarik adalah sifat-sifat Nube yang tidak biasa menunjukkan kepada kita bahwa partikel-partikel yang membentuk materi gelap memiliki massa yang sangat kecil,” kata Ignacio Trujillo. Jika ini masalahnya, sifat-sifat yang tidak biasa dari galaksi ini akan menjadi demonstrasi sifat-sifat fisika kuantum, namun dalam skala galaksi. “Jika hipotesis ini terkonfirmasi, maka ini akan menjadi salah satu contoh alam terindah yang akan menyatukan dunia terkecil dengan dunia terbesar,” tutupnya.

Referensi: “Galaksi yang hampir gelap dengan massa Awan Magellan Kecil” oleh Mireia Montes, Ignacio Trujillo, Ananthan Karunakaran, Raul Infante-Sainz, Kristine Spekkens, Giulia Golini, Michael Beasley, Maria Cebrian, Nushkia Chamba, Mauro D’Onofrio , Lee Kelvin dan Javier Roman, 9 Januari 2024, Astronomi & Astrofisika.
DOI: 10.1051/0004-6361/202347667