Evolusi Galaksi pembentuk Bintang Menjadi Galaksi Lonjong Merah dan Mati

Para astronom menggunakan observatiorium ALMA yang baru sebagian lengkap menemukan bukti meyakinkan bagaimana galaksi pembentuk bintang berevolusi menjadi galaksi lonjong merah dan mati, menangkap sekelompok besar galaksi tepat ditengah perubahannya.

Selama bertahun-tahun, para astronom telah mengembangkan gambaran evolusi galaksi dimana penggabungan antara galaksi spiral dapat menjelaskan mengapa galaksi lonjong besar di dekatnya memiliki sedikit sekali bintang muda. Gambaran teoritisnya kacau dan kasar: galaksi-galaksi yang bersatu memukul gas dan debu menjadi kelompok pembentukan bintang cepat, yang disebut letupan bintang, dan menelannya ke dalam lubang hitam supermasif yang tumbuh di pusat penggabungan. 

Seiring semakin banyaknya materi masuk ke lubang hitam, jet kuat memancar, dan daerah di sekitar lubang hitam tumbuh cemerlang seterang kuasar. Jet yang keluar dari penggabungan ini akhirnya mengeluarkan gas pembentuk bintang potensial galaksi, yang mengakhiri letupan bintang.

Hingga sekarang, para astronom tidak pernah menemukan penggabungan pada tahap kritis ini untuk dengan pasti menghubungkan aliran keluar jet ke penghentian aktivitas letupan bintang. Pada awal pengamatannya di tahun 2011, ALMA menjadi teleskop pertama yang mengkonfirmasi hampir dua lusin galaksi dalam tahap singkat dalam evolusi galaksi ini.

Apa yang sebenarnya dilihat ALMA? “Walaupun sensitivitas ALMA besar dalam mendeteksi letupan bintang, kami tidak melihat apapun – yang jelas itulah yang memang kami harapkan,” kata penyelidik utama  Dr. Carol Lonsdale dari North American ALMA Science Center at the National Radio Astronomy Observatory (NRAO) di Charlottesville, Virginia. Lonsdale menyajikan temuannya pada rapat  American Astronomical Society di Austin, Texas sebagai wakil dari sebuah tim astronom internasional.

Untuk observasi ini, ALMA disetel untuk melihat debu yang dihangatkan oleh daerah pembentukan bintang aktif. Walau begitu, separuh galaksi dari dua lusin galaksi Lonsdale tidak terlihat seluruhnya dalam pengamatan ALMA, dan separuh lainnya sangat redup, menunjukkan kalau sangat sedikit debu yang ada.

“Hasil dari ALMA mengungkapkan kalau ada sedikit atau hampir tidak ada letupan bintang pada galaksi aktif muda ini. Model evolusi galaksi mengatakan kalau hal ini karena lubang hitam pusatnya yang jetnya membuat daerah ini kehabisan gas pembentuk bintang,” kata Lonsdale. “Pada tahap pertama, ALMA mengkonfirmasi fase kritis ini dalam garis waktu evolusi galaksi.”

Ketika gas pembentuk bintang telah tertiup semua, galaksi-galaksi yang menyatu ini tidak akan mampu membuat bintang baru. Pada pembangkitan akhir bintang-bintang biru massif yang cemerlang namun berumur pendek akan mati, bintang merah yang bermassa kecil dan berumur panjang akan mendominasi populasi bintang gabungan ini, memberikan galaksi miskin gas ini warna yang semakin merah seiring waktu.

Metode Baru Menemukan Kandidat Galaksi Kelaparan

Untuk mendukung teori kelaparan gas ini, para astronom perlu melihat ia bekerja dalam banyak galaksi yang bergabung dengan jet tenaga tinggi. Tempat untuk mengamati cukup banyak mereka adalah kuasar, galaksi aktif yang ditemukan di masa lalu alam semesta, beberapa miliar tahun cahaya jauhnya.

Lonsdalemengatakan, “fase yang hilang harus berada di antara kuasar yang dapat dilihat cemerlang dalam inframerah dan panjang gelombang radio — penggabungan masih cukup muda sehingga intinya masih diliputi debu inframerah cemerlang, namun cukup tua sehingga lubang hitam mereka diberi makan dengan cukup dan menghasilkan jet yang teramati dalam radio.”

Perburuan selektif mereka pada kuasar khusus ini dimulai dengan pesawant NASA   Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), yang memiliki ratusan juta benda di survey seluruh langit inframerah alam semesta. Londsdale memimpin tim survey kuasar WISE yang memilih benda terterang dan termerah dalam peta teleskop inframerah ini.

Tim tersebut kemudian membandingkan seleksi mereka dengan Survey Langit VLA NRAO pada 1,8 juta objek radio dan memilih hasil yang sejalan sebagai target paling sesuai untuk pencarian aktivitas letupan bintang mereka dengan ALMA. Dengan mengamati panjang gelombang inframerah lebih panjang dari WISE, ALMA memungkinkan tim Lonsdale membedakan antara debu yang dihangatkan oleh aktivitas letupan bintang dengan debu yang dihangatkan oleh bahan yang jatuh ke lubang hitam pusat.

ALMA memiliki lebih dari 26 kuasar WISE untuk melacak sebelum Lonsdale dan tim internasionalnya menerbitkan hasil mereka tahun ini. Sementara itu, ia dan timnya akan mengamati galaksi-galaksi ini, dan lebih dari seratus lagi, dengan  Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) yang baru diupgrade NRAO.

“ALMA mengungkapkan tahap langka kelaparan galaksi ini, dan sekarang kami ingin menggunakan VLA untuk berfokus pada memahami aliran yang mencuri bahan bakar galaksi ini,” kata Lonsdale. “Bersama, kedua array teleskop radio paling sensitif di dunia ini akan membantu kita memahami nasib galaksi spiral seperti Bima Sakti kita.”

sumber berita:
National Radio Astronomy Observatory.