Ahli astronomi yang menggunakan data dari kapal angkasa Gaia ESA telah menemui apa yang mereka namakan galaksi hantu. Galaksi, bernama Antlia 2 (Ant 2) adalah galaksi kerdil berkepadatan rendah yang terbentuk pada zaman awal alam semesta. Dan ia dilucutkan oleh kekuatan pasang surut Bima Sakti.
Galaksi hantu ini telah bersembunyi di depan mata selama ini. Ketumpatan rendah menjadikannya sukar untuk dikesan, begitu juga lokasinya. Itu tersembunyi di balik kafan cakera Bima Sakti, di kawasan yang diketahui oleh para astronom sebagai "Zon Pengelakan" (ZOA.) Tetapi sangat besar: ukurannya sama dengan Awan Magellan Besar dan sepertiga ukuran Bima Sakti .
Pasukan ahli astronomi antarabangsa menemui Ant 2 ketika melalui pelepasan data kedua dari kapal angkasa Gaia. Mereka mencari galaksi kerdil berhampiran Bima Sakti dengan mencari bintang RR Lyrae. RR Lyrae adalah bintang berubah-ubah yang digunakan sebagai lilin standard. Ia adalah bintang tua yang lemah logam biasanya dijumpai di galaksi kerdil, jadi jika anda menjumpai bintang RR Lyrae, anda mungkin telah menemui galaksi kerdil.
Dalam beberapa aspek, Ant 2 adalah seperti galaksi kerdil yang lain. Semua galaksi, termasuk galaksi kerdil seperti ini, terbentuk dalam hubungan dengan bahan gelap. Seperti namanya jelas, kerdil lebih kecil dan mempunyai bintang yang lebih sedikit daripada galaksi lain. Galaksi kerdil mungkin hanya memiliki seratus juta bintang, mungkin sebanyak beberapa bilion. Mereka dikerdilkan oleh galaksi Bima Sakti kita sendiri, yang mempunyai antara 200 hingga 400 bilion bintang.
“Ini adalah hantu galaksi. Objek yang menyebar semut semut belum pernah dilihat sebelumnya. " - Gabriel Torrealba, pengarang utama.
Bintang di galaksi kerdil juga berbeza dengan bintang di galaksi lain. Galaksi kerdil adalah beberapa struktur pertama yang terbentuk di alam semesta, jadi bintang mereka lebih tua dan miskin logam. Mereka terbentuk pada masa-masa awal, sebelum generasi bintang berturut-turut menghasilkan alam semesta dengan logam.
Banyak galaksi kerdil terkena gelombang graviti dari galaksi yang lebih besar berhampiran mereka, dan Ant 2 tidak terkecuali. Mereka sering dilihat ditarik ke arah galaksi yang lebih besar dan dihancurkan oleh interaksi ini. Ini boleh menyebabkan penggabungan galaksi, dan itulah yang mungkin berlaku dengan Ant 2.
Tetapi galaksi hantu Ant 2 berbeza dengan kerdil lain. Ia memberikan cahaya yang sangat sedikit. Berbanding dengan galaksi satelit Bima Sakti yang lain, Awan Magellan Besar, ia 10.000 kali lebih lemah. Bergantung pada bagaimana anda melihatnya, ia terlalu besar untuk cahaya, atau terlalu redup untuk ukurannya.
"Ini adalah hantu galaksi," kata Gabriel Torrealba, penulis utama makalah tersebut. "Objek yang menyebar semut semut belum pernah dilihat sebelumnya. Penemuan kami hanya dapat dilakukan kerana kualiti data Gaia. "
Misi Gaia ESA telah menghasilkan katalog bintang terkaya setakat ini, termasuk ukuran ketepatan tinggi hampir 1.7 bilion bintang. Ini telah mendedahkan perincian Galaxy rumah kita yang sebelumnya tidak dapat dilihat, dan menunjukkan bagaimana Bima Sakti terbentuk dengan bergabung dengan galaksi lain 10 bilion tahun yang lalu. Awal tahun ini, siaran data kedua Gaia memberikan perincian baru mengenai bintang di Bima Sakti yang tersedia untuk para saintis di seluruh dunia, dan ini merupakan harta karun bagi para astronom, termasuk pasukan di belakang galaksi hantu.
Pasukan ahli astronomi di belakang kajian berasal dari Taiwan, UK, AS, Australia dan Jerman. Mereka mencari siaran data kedua Gaia untuk bintang RR Lyrae, dengan harapan dapat menemui lebih banyak galaksi kerdil. Bintang-bintang lama ini mempunyai denyut kecerahan yang dapat difahami yang bertahan setengah hari, jadi sangat berguna.
"RR Lyrae telah dijumpai di setiap satelit kerdil yang diketahui, jadi ketika kami mendapati sekumpulan mereka duduk di atas cakera Galactic, kami tidak benar-benar terkejut," kata pengarang bersama Vasily Belokurov dari Institut Astronomi Cambridge. "Tetapi ketika kami melihat lebih dekat lokasi mereka di langit ternyata kami menjumpai sesuatu yang baru, kerana tidak ada objek yang dikenal pasti sebelumnya muncul di salah satu pangkalan data yang kami cari."
"Kami tertanya-tanya adakah galaksi ini hanyalah puncak gunung es, dan Bima Sakti dikelilingi oleh populasi besar kerdil yang hampir tidak kelihatan seperti ini." - pengarang bersama Matthew Walker, Carnegie Mellon University.
Pasukan itu memberitahu rakan mereka di Teleskop Anglo-Australia (AAT) di Australia. Di bawah garis masa yang ketat, ahli astronomi di AAT mengukur spektrum lebih dari 100 bintang gergasi merah di galaksi hantu. Spektrum tersebut memberikan pengesahan yang diperlukan oleh pasukan.
Spektrum menunjukkan bahawa semua bintang bergerak bersama. Semut 2 tidak pernah terlalu dekat dengan Bima Sakti, selalu tinggal sekurang-kurangnya 130,000 tahun cahaya. Para penyelidik juga dapat memperoleh jisim galaksi, yang jauh lebih rendah daripada yang diharapkan untuk objek ukurannya.
"Penjelasan paling sederhana mengapa Ant 2 nampaknya tidak banyak saat ini adalah bahawa ia dipisahkan oleh gelombang Galactic of the Milky Way," kata pengarang bersama Sergey Koposov dari Carnegie Mellon University. "Yang tetap tidak dapat dijelaskan, bagaimanapun, adalah ukuran raksasa objek. Biasanya, kerana galaksi kehilangan jisim dari gelombang Bima Sakti, mereka menyusut, tidak tumbuh.
Jadi Ant 2 sedikit misteri bagi para astronom. Sangat besar untuk sesuatu dengan jisim rendah. Mengeluarkan jisim tidak dapat menjadikan galaksi hantu lebih besar; tidak masuk akal. Pasti ada sebab lain mengapa ia bertambah besar semasa kehilangan jisim, tetapi setakat ini tidak ada yang tahu. Teori pembentukan galaksi kita sekarang tidak meramalkan objek seperti Ant 2.
Satu garis spekulasi menunjukkan bahawa pembentukan bintang yang sangat kuat di dalam Ant 2 dapat menyebabkannya mengembang sementara Bima Sakti mencuri jisimnya. Angin bintang dan letupan supernova dapat mendorong gas yang tidak digunakan, melemahkan graviti yang mengikat galaksi dan membiarkan bahan gelap yang berkaitan dengannya berkembang. Tetapi ini tidak terbukti.
"Walaupun pembentukan bintang dapat membentuk kembali penyebaran bahan gelap di Ant 2 seperti yang disatukan, ia pasti bertindak dengan kecekapan yang belum pernah terjadi sebelumnya," kata pengarang bersama Jason Sanders, juga dari Cambridge.
Garis spekulasi lain melibatkan jirim gelap itu sendiri, mungkin jenis jirim gelap yang lain. Teori semasa meramalkan bahawa bahan gelap membungkus dengan rapat di pusat galaksi. Tetapi sifat Sem 2 yang tersebar dan tersebar mungkin bermaksud sejenis bahan gelap yang tidak mudah berkerumun di tempat kerja. Seperti yang dikatakan oleh pasukan dalam makalah mereka, "Asal inti ini mungkin sesuai dengan maklum balas yang agresif, atau bahkan mungkin memerlukan alternatif untuk bahan gelap yang dingin (seperti boson ultra-ringan)."
"Berbanding dengan 60 satelit Bima Sakti yang lain, Ant 2 adalah bola aneh," kata pengarang bersama Matthew Walker, juga dari Carnegie Mellon University. "Kami tertanya-tanya adakah galaksi ini hanyalah puncak gunung es, dan Bima Sakti dikelilingi oleh populasi besar kerdil yang hampir tidak kelihatan seperti yang ini."
Mencari galaksi hantu ganjil seperti Ant 2 membingungkan, tetapi itu sama sekali tidak dijangka. Oleh kerana kaedah pengesanan menjadi lebih sensitif, galaksi satelit yang lebih redup telah dijumpai. Mungkin hanya tinggal masa sehingga ada yang ditemui di sini, di ZOA. Tetapi adakah itu satu-satunya yang pernah kita dapati, atau adakah kita terjumpa pertama dari banyak terima kasih kerana kekuatan kapal angkasa Gaia masih menjadi persoalan terbuka. Walau apa pun, ini menjadikan ahli astronomi memikirkan semula teori mereka yang paling berkesan.
- Siaran Akhbar Universiti Cambridge: "Gaia melihat galaksi 'hantu' di sebelahnya"
- Kertas Penyelidikan: "Raksasa tersembunyi: penemuan satelit kerdil Galactic yang sangat besar di Gaia DR2"
- Halaman ESA Gaia
- Wikipedia: RR Lyrae Stars
