Galaksi Raksasa Muncul Secara Instan di Awal Alam Semesta, Menantang Teori Astronomi Modern

ALAM SEMESTA – Sebuah penemuan revolusioner dalam bidang astronomi telah mengguncang pemahaman para ilmuwan tentang bagaimana galaksi-galaksi terbesar di alam semesta terbentuk. Tim astronom internasional, yang dipimpin oleh para peneliti dari Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), baru saja merilis temuan yang menunjukkan bahwa galaksi elips masif dapat terbentuk hampir secara “instan” hanya dalam waktu 1,4 miliar tahun setelah peristiwa Big Bang.

Penemuan ini, yang dipublikasikan dalam *The Astrophysical Journal*, menantang model hierarkis tradisional yang selama ini diyakini oleh para ahli. Dalam model lama, galaksi besar dianggap terbentuk melalui proses penggabungan blok-blok kecil yang sangat lambat, memakan waktu miliaran tahun untuk mencapai ukuran raksasa. Namun, data terbaru dari Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) di Chili menunjukkan gambaran yang sangat berbeda.

Misteri “Bayi” Raksasa di Kosmos Awal

Selama hampir dua dekade, para astronom telah dibuat bingung oleh keberadaan galaksi elips yang sangat besar dan sudah “tua” (dalam arti tidak lagi aktif membentuk bintang) yang ditemukan di alam semesta muda. Menurut teori standar, pada usia 1,4 miliar tahun—atau hanya sekitar 10 persen dari usia alam semesta saat ini—seharusnya hanya ditemukan galaksi-galaksi kecil yang aktif membentuk bintang.

“Dalam alam semesta di mana galaksi besar tumbuh secara hierarkis melalui interaksi gravitasi dan penggabungan blok bangunan yang lebih kecil, beberapa raksasa elips pasti terbentuk dengan cara yang sama sekali berbeda dari yang diperkirakan sebelumnya,” ungkap Dr. Nikolaus Sulzenauer, peneliti PhD di MPIfR dan University of Bonn, yang merupakan penulis utama studi ini.

Alih-alih merakit massanya perlahan-lahan selama 14 miliar tahun, sebuah galaksi elips masif ternyata dapat muncul dengan cepat hanya dalam beberapa ratus juta tahun. Proses ini digambarkan sebagai “keruntuhan cepat” dari struktur primordial yang sangat padat.

Mengamati Protocluster SPT2349-56

Fokus penelitian ini adalah pada sebuah objek bernama SPT2349-56, sebuah protocluster atau “janin” gugus galaksi yang terletak di konstelasi Phoenix, belahan langit selatan. Cahaya dari sistem ini telah menempuh perjalanan selama lebih dari 12 miliar tahun untuk sampai ke bumi, memberikan kita pandangan sekilas ke masa lalu alam semesta yang sangat jauh.

Menggunakan sensitivitas luar biasa dari teleskop ALMA, para ilmuwan mengamati gas dingin dan debu di pusat SPT2349-56. Apa yang mereka temukan adalah sebuah “pabrik bintang” paling ganas yang pernah tercatat dalam sejarah astronomi.

“Di pusatnya, kami menemukan empat galaksi yang saling berinteraksi dengan sangat erat, membentuk satu bintang baru setiap 40 menit,” kata Dr. Ryley Hill dari University of British Columbia (UBC). Sebagai perbandingan, galaksi Bimasakti kita saat ini hanya membentuk sekitar tiga atau empat bintang baru per tahun.

Kecepatan pembentukan bintang yang sangat masif ini dipicu oleh gaya pasang surut gravitasi yang sangat kuat, yang merobek gas dari galaksi-galaksi tersebut dan memadatkannya untuk memicu kelahiran bintang baru secara masif.

Efek Domino Kosmik: Merging Cascades

Salah satu temuan paling mengejutkan adalah adanya lengan pasang surut (tidal arms) raksasa yang diluncurkan oleh kuartet galaksi pusat tersebut. Lengan-lengan ini membentang di area yang jauh lebih besar daripada Bimasakti dan bergerak dengan kecepatan 300 kilometer per detik.

“Lengan-lengan ini bersinar terang pada panjang gelombang submilimeter, kecerahannya meningkat sepuluh kali lipat akibat gelombang kejut yang mengeksitasi atom karbon terionisasi,” jelas Sulzenauer. Melalui pengamatan ini, tim dapat mengukur pergerakan gas dengan presisi tinggi, yang menyerupai “manik-manik pada tali” yang mengelilingi inti protocluster.

Namun, kejutan tidak berhenti di situ. Di bagian luar struktur yang runtuh tersebut, tim menemukan rantai 20 galaksi tambahan yang juga sedang bertabrakan. Secara total, ada sekitar 40 galaksi kaya gas yang terjebak dalam pusaran gravitasi yang sama. Para ilmuwan memperkirakan bahwa sebagian besar dari galaksi-galaksi ini akan hancur dan bergabung menjadi satu galaksi elips raksasa dalam waktu kurang dari 300 juta tahun—sebuah kedipan mata dalam skala waktu kosmik.

Menulis Ulang Buku Sejarah Galaksi

Penelitian ini memberikan bukti langsung pertama tentang proses yang disebut “cascading merging transformation”. Ini adalah mekanisme di mana banyak galaksi bergabung secara serentak dalam lingkungan yang sangat padat, memicu pembentukan galaksi masif tanpa harus menunggu miliaran tahun.

Dr. Axel Weiß, peneliti di MPIfR yang juga terlibat dalam penemuan asli SPT2349-56, menekankan pentingnya temuan ini. “SPT2349-56 memegang rekor sebagai pabrik bintang paling aktif, dan melihat bagaimana ia bertransformasi memberikan kita kunci untuk memahami evolusi gugus galaksi yang kita lihat di alam semesta lokal saat ini.”

Meskipun temuan ini menjawab satu misteri besar, ia juga membuka pertanyaan baru. Interaksi antara gelombang kejut penggabungan, pemanasan gas dari pertumbuhan lubang hitam supermasif, dan efeknya terhadap bahan bakar pembentukan bintang masih menjadi misteri yang perlu dipecahkan.

“Mungkin masih terlalu dini untuk mengklaim pemahaman penuh tentang ‘masa kanak-kanak’ galaksi elips raksasa, tetapi kita telah melangkah jauh dalam menghubungkan puing-puing pasang surut di protocluster dengan proses pembentukan galaksi masif yang ditemukan di pusat gugus galaksi dewasa saat ini,” pungkas Dr. Scott Chapman dari Dalhousie University.

Penelitian ini tidak hanya mengubah cara kita melihat masa lalu alam semesta, tetapi juga mengingatkan kita betapa dinamis dan ekstremnya proses fisik yang terjadi di kosmos. Seiring dengan kemajuan teknologi observasi seperti ALMA dan Teleskop Luar Angkasa James Webb, rahasia-rahasia lain dari fajar waktu kemungkinan besar akan segera terungkap.

—
Sumber Referensi:
1. Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) – www.mpg.de
2. Sulzenauer, N., et al. (2026). “Bright [C II]158 μm Streamers as a Beacon for Giant Galaxy Formation in SPT2349-56 at z = 4.3”. *The Astrophysical Journal*.
3. ALMA Observatory – www.almaobservatory.org
4. NASA/ESA Space News and Research.

Tag: Astronomi, ALMA, Galaksi, Big Bang, Max Planck Institute, Sains, Kosmologi.