Misteri galaksi di awal Semesta semakin bikin pusing.

Tim astronom berhasil mengidentifikasi galaksi spiral raksasa yang bentuknya sudah rapi banget, bahkan punya ‘batang galaksi’ yang stabil. Batang ini adalah struktur panjang dan lurus yang penuh bintang di tengah galaksi. Nah, galaksi ini terbentuk cuma 2,6 miliar tahun setelah Big Bang.

Ini bukan batang galaksi pertama yang ditemukan dalam tiga miliar tahun pertama usia Semesta… tapi ini yang pertama dianalisis detail. Hasilnya? Ada kemiripan mengejutkan antara galaksi ini dengan galaksi yang usianya jauh lebih tua. Ini justru bikin pertanyaan soal gimana galaksi terbentuk di masa-masa awal Semesta jadi makin kompleks.

“Hal yang paling mengejutkan adalah kemiripannya dengan galaksi di sekitar kita,” kata astronom Shuo Huang dari National Astronomical Observatory of Japan kepada ScienceAlert.

“Kami mengusulkan observasi ALMA [Atacama Large Millimetre/submillimetre Array] untuk melihat apakah batang galaksi J0107a menyalurkan gas ke dalam untuk memberi makan ledakan bintang di pusatnya. Tapi kami tidak menyangka persebaran dan pergerakan gasnya bisa mirip banget sama galaksi sekarang. Ini artinya struktur galaksi terbentuk lebih cepat dari yang kita duga.”

Belakangan ini, jumlah galaksi spiral besar yang ditemukan di awal Semesta meningkat tajam. Ini jadi masalah besar buat pemahaman kita tentang evolusi awal Semesta. Kita kira prosesnya lebih lambat, mulai dari lubang hitam yang perlahan mengumpulkan gas, sampai cukup padat untuk membentuk bintang.

Begitu galaksi yang tumbuh cukup besar, gravitasi akan menatanya jadi struktur spiral yang kita lihat di sekitar kita, termasuk Bima Sakti kita sendiri. Batang galaksi di tengah adalah bagian arsitektur galaksi yang sangat matang dan terorganisir, makanya dianggap sebagai ciri khas galaksi yang sudah tua.

Selain itu, batang galaksi – yang berfungsi sebagai saluran untuk mengalirkan gas ke pusat galaksi – cukup rentan terhadap gangguan. Bertabrakan dengan galaksi lain, bahkan sekadar berinteraksi, bisa menghambat perkembangannya.

Di tahun 2023, Huang dan rekan-rekannya mendeskripsikan galaksi bernama J0107a berdasarkan data dari JWST, Chandra X-ray Observatory, dan ALMA. Wah, galaksi ini luar biasa! Ini adalah galaksi spiral ‘grand design’ yang terbentuk sempurna dengan massa bintang setara 450 miliar Matahari, dan lagi heboh-hebohnya membentuk bintang baru dengan kecepatan 500 massa Matahari per tahun.

Tim Huang ingin memahami evolusi J0107a, jadi mereka pakai observasi JWST dan ALMA buat memetakan pergerakan gas di dalamnya. Hasilnya bikin kaget: batang galaksi J0107a mendorong gas ke pusat galaksi dengan kecepatan sekitar 600 massa Matahari per tahun, memicu laju pembentukan bintang yang tinggi di sana.

Aliran gas bintang ini terjadi di J0107a sekitar 10 sampai 100 kali lebih cepat dibanding galaksi yang kita lihat di sekitar kita, termasuk Bima Sakti. Gas ini mengalir ke pusat galaksi, kepadatannya makin tinggi saat terkumpul di sana. Karena bintang terbentuk dari gumpalan padat di awan gas dan debu yang tebal, aliran gas ini memang mempercepat kelahiran bintang. Ini menunjukkan bahwa batang galaksi mungkin punya peran penting dalam pertumbuhan dan evolusi galaksi, lebih awal dari yang kita kira.

Tapi, setiap jawaban pasti memunculkan lebih banyak pertanyaan.

“Kami sudah menunjukkan bahwa pergerakan dan persebaran gasnya sangat mirip dengan galaksi di sekitar kita, tapi apakah bintang terbentuk dari gas dengan cara yang sama itu belum jelas,” kata Huang. “Gasnya jauh lebih padat dibanding gas di galaksi sekarang. Pembentukan bintang sensitif terhadap kepadatan gas, jadi mungkin terjadi di tempat yang tidak biasa bagi galaksi sekarang untuk membentuk bintang.”

Penemuan ini juga berarti kita mungkin perlu memikirkan ulang model evolusi galaksi di masa awal. Salah satu cara galaksi bisa tumbuh adalah dengan bergabung dengan galaksi lain. Keberadaan batang galaksi yang stabil menunjukkan bahwa J0107a sudah ada dengan tenang selama beberapa waktu.

Oleh karena itu, para peneliti percaya bahwa galaksi ini terbentuk cepat langsung dari gas yang disuplai oleh jaringan kosmik yang terbentang di ruang antargalaksi.

“Kami tertarik dengan keberadaan galaksi sebesar ini dengan bentuk mirip galaksi sekarang, padahal baru 2,6 miliar tahun setelah Big Bang,” kata Huang.

“Salah satu kemungkinan jawabannya adalah aliran gas dalam jumlah besar dari jaringan kosmik membentuk cakram raksasa. Bagaimana aliran gas kosmik sampai ke galaksi dan menetap membentuk cakram masih jadi pertanyaan terbuka dalam astronomi observasional. Prediksi teoritisnya belum pernah diamati secara langsung.”

Observasi galaksi ini di masa depan, harap para peneliti, akan membantu memecahkan teka-teki yang membingungkan ini.

Penelitian ini sudah dipublikasikan di Nature.