in

Galaksi yang Memecahkan Rekor dan Kekurangan Oksigen, Mungkin Penuh dengan Pecahan Peluru Bintang Raksasa

Galaksi pembentuk bintang yang paling miskin oksigen yang pernah ditemukan, memberi petunjuk tentang galaksi pertama yang muncul setelah kelahiran alam semesta berkilau, dengan bintang supermasif yang meninggalkan lubang hitam besar.

Galaksi semacam itu sekarang langka karena segera setelah galaksi memulai pembentukan bintang, bintang masif menghasilkan oksigen dalam jumlah besar, yang merupakan unsur paling melimpah di kosmos setelah hidrogen dan helium.

Para astronom menyoroti beberapa galaksi yang ditemukan di dekat rumah karena mereka menawarkan gambaran sekilas tentang seperti apa kondisi di alam semesta paling awal, sebelum bintang menghasilkan banyak oksigen.

Rasio oksigen-to-hidrogen galaksi baru, di mana ukuran standar kelimpahan oksigennya relatif di kosmos. jauh di bawah 2 persen dari matahari. Hal itu dilaporkan dalam sebuah makalah yang muncul di Astrophysical Journal dan diposting online 22 Maret 2021 di arXiv.org .

“Sangat sulit untuk mengambil benda langka seperti itu,” kata astrofisikawan Takashi Kojima, yang, bersama dengan rekannya, membuat penemuan saat dia berada di Universitas Tokyo.

Dinamakan HSC J1631 + 4426, galaksi pemecah rekor, yang ditemukan dengan menggunakan Teleskop Subaru di Hawaii, berjarak 430 juta tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Hercules. Galaksi itu kerdil, dengan jumlah bintang yang menghasilkan oksigen jauh lebih sedikit daripada yang dimiliki Bima Sakti. Bintang-bintang yang relatif sedikit itu hanya memberikan sejumput oksigen: satu atom oksigen untuk setiap 126.000 atom hidrogen. Itu hanya 1,2 sampai 1,6 persen dari tingkat oksigen di matahari.

“Setiap galaksi baru itu bagus,” kata Trinh Thuan, astronom di Universitas Virginia di Charlottesville yang membantu menemukan juara sebelumnya empat tahun lalu. “Kami menghitung jumlah [galaksi yang sangat kekurangan oksigen] di telapak tangan kami.” Rasio oksigen-ke-hidrogen galaksi baru adalah 83 persen dari pemegang rekor sebelumnya, J0811 + 4730, yang berjarak 620 juta tahun cahaya di konstelasi Lynx.

Di HSC J1631 + 4426, Kojima dan rekan-rekannya juga menemukan kelimpahan ganjil dari unsur kimia lainnya: besi. Sementara jumlah keseluruhan besi di galaksi rendah, “kami menemukan bahwa rasio kelimpahan besi-oksigen ternyata sangat tinggi,” katanya.

Pola yang sama juga muncul di galaksi yang miskin oksigen di Lynx. Sebaliknya, bintang purba di Bima Sakti biasanya memiliki sedikit zat besi dibandingkan oksigen. Itu karena bintang yang baru lahir mendapatkan sebagian besar zat besinya dari ledakan bintang berumur panjang.

Ledakan itu tidak terjadi pada saat bintang-bintang tertua Bima Sakti terbentuk. Tetapi di dua galaksi yang hampir murni, jumlah zat besi relatif terhadap oksigen sama tingginya dengan matahari, yang memperoleh sejumlah besar kedua elemen dari generasi bintang sebelumnya.

“Ini adalah pola yang sangat tidak biasa, dan tidak jelas bagaimana menjelaskannya,” kata Volker Bromm, astrofisikawan di University of Texas di Austin yang tidak terlibat dalam penemuan tersebut.

Tepat sebelum Kojima mendapatkan gelar Ph.D. Pada tahun 2020, ia menemukan penjelasan yang mungkin: Bintang bermassa tinggi di gugus bintang yang padat bergabung bersama untuk membuat goliat bintang lebih dari 300 kali lebih besar dari matahari.

Bintang-bintang ini kemudian meledak dan menghujani rumah galaksi mereka dengan besi dan oksigen, yang menyebabkan rasio besi-oksigen yang tinggi di dua galaksi primitif serta sumber dari sedikit oksigen yang ada di sana.

Tidak ada bintang sebesar ini yang diketahui keberadaannya di Bima Sakti modern. Tetapi Kojima mengatakan keberadaan mereka di dua galaksi pembuat bintang yang paling miskin oksigen menunjukkan bahwa galaksi primordial juga memilikinya.

Ketika superstar meninggal, mereka seharusnya meninggalkan lubang hitam bermassa menengah, yang lebih dari 100 kali lebih besar dari matahari. Itu sekitar 10 kali lebih besar dari lubang hitam biasa, yang dapat terbentuk saat bintang terang mati.

Tim Kojima melihat bukti lubang hitam besar ini di galaksi yang baru ditemukan. Gas yang berputar-putar di sekitar lubang hitam besar seperti itu seharusnya menjadi sangat panas sehingga memancarkan foton berenergi tinggi, atau partikel cahaya. Karena energinya yang tinggi, foton-foton ini akan merobek elektron bahkan dari atom helium, yang melekat erat pada elektronnya, dan mengubah atom menjadi ion bermuatan positif. Benar saja, galaksi di Hercules memancarkan panjang gelombang cahaya biru yang berasal dari ion helium semacam itu.

Galaksi pemecah rekor adalah “pratinjau yang menarik dari hal-hal yang akan datang,” kata Bromm. Di tahun-tahun mendatang, katanya, teleskop besar akan terbuka dan akan menemukan galaksi yang lebih ekstrim lagi. “Maka kita akan memiliki cara pelengkap yang luar biasa untuk mempelajari tentang alam semesta awal.”

Article by

Haluan Logo