Teori saat ini tentang pembentukan galaksi didasarkan pada penggabungan hierarkis entitas yang lebih kecil ke dalam struktur yang lebih besar dan lebih besar, mulai dari ukuran seukuran gugus bola bintang dan berakhir dengan gugusan galaksi. Menurut skenario ini, diasumsikan bahwa tidak ada galaksi besar yang ada di alam semesta muda.
Namun, pandangan ini sekarang mungkin harus direvisi. Menggunakan instrumen multi-mode FORS2 pada Teleskop Sangat Besar di Paranal, tim astronom Italia telah mengidentifikasi empat galaksi terpencil, beberapa kali lebih besar dari galaksi Bima Sakti, atau sebesar galaksi terberat di alam semesta masa kini. Galaksi-galaksi itu pasti terbentuk ketika alam semesta baru berusia sekitar 2.000 juta tahun, yaitu sekitar 12.000 juta tahun yang lalu.
Objek yang baru ditemukan mungkin adalah anggota dari populasi galaksi besar yang tidak terdeteksi hingga sekarang.
Keberadaan sistem tersebut menunjukkan bahwa penumpukan galaksi elips masif jauh lebih cepat di alam semesta awal daripada yang diperkirakan dari teori saat ini.
Penggabungan hierarkis
Galaksi seperti pulau-pulau di Alam Semesta, terbuat dari bintang-bintang serta debu dan awan gas. Mereka datang dalam berbagai ukuran dan bentuk. Para astronom umumnya membedakan antara galaksi spiral - seperti Bima Sakti kita sendiri, NGC 1232 atau galaksi Andromeda yang terkenal - dan galaksi elips, yang terakhir sebagian besar berisi bintang-bintang tua dan memiliki sedikit debu atau gas. Beberapa galaksi adalah perantara antara spiral dan elips dan disebut sebagai galaksi lenticular atau spheroidal.
Galaksi tidak hanya berbeda dalam bentuk, mereka juga bervariasi dalam ukuran: beberapa mungkin sama "ringan" dengan gugus bola bintang di Bima Sakti kita (yaitu mengandung sekitar setara dengan beberapa juta Matahari) sementara yang lain mungkin lebih besar daripada satu juta juta Matahari. Saat ini, lebih dari setengah bintang di Semesta terletak di galaksi spheroid besar.
Salah satu pertanyaan terbuka utama astrofisika dan kosmologi modern adalah bagaimana dan kapan galaksi terbentuk dan berevolusi mulai dari gas primordial yang mengisi alam semesta awal. Dalam teori saat ini yang paling populer, galaksi di alam semesta lokal adalah hasil dari proses yang relatif lambat di mana galaksi kecil dan kurang masif bergabung untuk secara bertahap membangun galaksi yang lebih besar dan lebih besar. Dalam skenario ini, dijuluki "penggabungan hierarkis", Semesta muda dihuni oleh galaksi-galaksi kecil dengan massa sedikit, sedangkan Alam Semesta saat ini berisi galaksi-galaksi besar, tua, dan masif - yang terakhir terbentuk pada tahap akhir dari proses perakitan lambat.
Jika skenario ini benar, maka seseorang seharusnya tidak dapat menemukan galaksi elips besar di alam semesta muda. Atau, dengan kata lain, karena kecepatan cahaya yang terbatas, seharusnya tidak ada galaksi besar seperti itu yang sangat jauh dari kita. Dan memang, sampai sekarang tidak ada galaksi elips tua yang dikenal di luar radio-galaksi pada pergeseran merah 1,55 yang ditemukan hampir sepuluh tahun yang lalu.
Survei K20
Untuk lebih memahami proses pembentukan galaksi dan memverifikasi apakah skenario penggabungan hierarkis itu valid, tim astronom Italia dan ESO menggunakan Teleskop Sangat Besar ESO sebagai “mesin waktu” untuk melakukan pencarian galaksi elips yang sangat terpencil. Namun, ini tidak sepele. Galaksi elips yang jauh, dengan kandungan bintang tua dan merahnya, pastilah benda yang sangat redup pada panjang gelombang optik karena sebagian besar cahayanya direduksi ke bagian inframerah spektrum. Galaksi elips jarak jauh merupakan salah satu target pengamatan paling sulit bahkan untuk teleskop terbesar; ini juga mengapa rekor redshift 1,55 telah bertahan begitu lama.
Namun tantangan ini tidak menghentikan para peneliti. Mereka memperoleh spektroskopi optik yang dalam dengan instrumen multi-mode FORS2 pada VLT untuk sampel 546 objek pingsan yang ditemukan di area langit 52 arcmin2 (atau sekitar sepersepuluh dari area Bulan Purnama) yang dikenal sebagai bidang K20, dan yang sebagian tumpang tindih dengan BARANG-daerah Selatan. Ketekunan mereka terbayar dan mereka dihargai oleh penemuan empat galaksi besar tua dengan pergeseran merah antara 1,6 dan 1,9. Galaksi-galaksi ini terlihat ketika Semesta hanya sekitar 25% dari usia saat ini yaitu 13.700 juta tahun.
Untuk salah satu galaksi, tim K20 juga mendapat manfaat dari database spektra yang tersedia untuk umum di wilayah BARANG-Selatan yang diambil oleh tim ESO / BARANG.
Populasi baru galaksi
Galaksi-galaksi yang baru ditemukan dengan demikian terlihat ketika Alam Semesta berusia sekitar 3.500 juta tahun, yaitu 10.000 juta tahun yang lalu. Tetapi dari spektra yang diambil, tampak bahwa galaksi-galaksi ini mengandung bintang-bintang dengan usia antara 1.000 dan 2.000 juta tahun. Ini menyiratkan bahwa galaksi-galaksi pasti terbentuk sebelumnya, dan bahwa mereka pasti telah menyelesaikan perakitan mereka pada saat Alam Semesta baru berusia 1.500 hingga 2.500 juta tahun.
Galaksi-galaksi tampaknya memiliki massa lebih dari seratus ribu juta massa matahari dan karenanya memiliki ukuran yang mirip dengan galaksi paling masif di Alam Semesta saat ini. Gambar pelengkap yang diambil dalam survei GOODS ("The Great Observatories Origins Deep") oleh Hubble Space Telescope menunjukkan bahwa galaksi-galaksi ini memiliki struktur dan bentuk yang kurang lebih identik dengan galaksi elips masif masa kini.
Pengamatan baru karena itu mengungkapkan populasi baru galaksi yang sangat tua dan besar.
Keberadaan galaksi spheroidal yang masif dan tua di Semesta awal menunjukkan bahwa perakitan galaksi elips masif saat ini dimulai jauh lebih awal dan jauh lebih cepat daripada yang diprediksi oleh teori penggabungan hierarkis. Kata Andrea Cimatti (INAF, Firenze, Italia), pemimpin tim: "Studi baru kami sekarang menimbulkan pertanyaan mendasar tentang pemahaman dan pengetahuan kami tentang proses yang mengatur genesis dan sejarah evolusi Semesta dan strukturnya."
Sumber Asli: Siaran Berita ESO
