[비즈한국] Ada berbagai macam galaksi di alam semesta. Galaksi biasanya dibagi menjadi dua jenis berdasarkan bentuknya. Pertama, ada galaksi elips di mana bintang-bintang tersebar dalam bentuk bola. Bintang-bintang di dalam galaksi elips mengorbit secara acak di sekitar lubang hitam di pusat galaksi. Ini mirip dengan kawanan lebah yang terbang berkerumun, yang jika dilihat dari jauh akan tampak berbentuk bulat atau elips. Kedua, ada galaksi cakram di mana bintang-bintang berkumpul dalam bentuk piringan pipih. Karena bintang-bintang berputar ke arah yang sama mengelilingi pusat galaksi, mereka membentuk cakram yang datar. Karena galaksi cakram biasanya memiliki lengan spiral yang besar dan indah, mereka juga sering disebut galaksi spiral.
Namun, di antara galaksi-galaksi di alam semesta, ada pula galaksi dengan bentuk aneh yang sulit didefinisikan hanya dengan dua klasifikasi tersebut. Salah satu contoh yang paling representatif adalah Objek Hoag, yang memiliki bentuk cincin yang jelas seperti donat raksasa.
Objek Hoag, yang terletak sekitar 600 juta tahun cahaya jauhnya, tetaplah sebuah galaksi. Seperti galaksi kita, objek ini mengumpulkan banyak bintang. Benda angkasa berbentuk cincin yang unik ini pertama kali ditemukan pada tahun 1950. Namun, karena bentuknya yang sangat unik, para astronom pada awalnya tidak mengira ini adalah sebuah galaksi. Faktanya, astronom Hoag yang pertama kali menemukan objek ini mengira bahwa itu adalah nebula planet yang berbentuk cincin.
Nebula planet adalah sisa-sisa yang ditinggalkan oleh bintang yang tidak terlalu masif, seperti Matahari, ketika ia menyelesaikan evolusinya dan runtuh, memuntahkan materi ke segala arah. Nebula planet sebenarnya bisa membentuk berbagai macam bentuk tergantung pada kondisi yang kompleks seperti rotasi bintang atau keberadaan sistem bintang biner. Di antara berbagai bentuk tersebut, bentuk cincin adalah salah satu yang relatif sederhana. Contohnya adalah Nebula Cincin yang memang berbentuk cincin raksasa sesuai namanya. Saat pertama kali menemukan galaksi aneh ini, Hoag mengira itu hanyalah nebula cincin lain yang ditemukan dari jarak jauh.
Hoag juga mengajukan kemungkinan lain, yaitu bahwa objek tersebut mungkin merupakan bayangan lensa gravitasi yang tercipta karena ruang-waktu di sekitarnya terdistorsi oleh galaksi yang berat. Memang, jika sebuah objek yang berfungsi sebagai lensa dan objek latar belakang di baliknya berada hampir dalam satu garis lurus, kita dapat melihat bayangan semu dari objek latar belakang yang melingkari objek lensa tersebut dengan sempurna.
Namun, dengan teknologi saat itu, tidak ada cara untuk memastikan seberapa jauh bagian pusat dan cincin luar dalam foto tersebut dari Bumi, sehingga dugaan Hoag bahwa itu adalah lensa gravitasi tetap menjadi hipotesis belaka. Faktanya, pengamatan citra lensa gravitasi yang tepat baru dimungkinkan setelah Teleskop Luar Angkasa Hubble diluncurkan pada tahun 1990. Mengingat hal itu, tindakan Hoag yang berspekulasi bahwa ia mungkin telah mengamati citra lensa gravitasi melalui pengamatan teleskop darat pada tahun 1950—saat bahkan meluncurkan satelit ke luar angkasa saja masih sulit—terasa sangat berani.
Kemudian pada tahun 1987, Objek Hoag akhirnya diteliti lebih mendalam. Hasil pengamatan spektrum bagian pusat dan cincin luar menunjukkan bahwa keduanya memiliki pergeseran merah (redshift) yang sama. Ini berarti pusat dan cincin luar adalah satu kesatuan objek yang berada pada jarak yang sama. Jika memang objek ini adalah lensa gravitasi seperti yang disarankan Hoag dengan hati-hati, seharusnya cincin luar tampak buram dan tidak jelas, karena seharusnya itu adalah galaksi latar belakang yang jauh lebih jauh. Namun, citra pengamatan baru menunjukkan bahwa bintang-bintang dan gugus bintang di bagian cincin terlihat jelas. Ini menunjukkan bahwa itu adalah bagian dari galaksi yang tidak terlalu jauh.
Pusat Objek Hoag bersinar sangat kuning. Bintang-bintang yang relatif tua dan dingin berkumpul dengan kepadatan tinggi di pusat galaksi. Sebaliknya, cincin luarnya bersinar dengan warna biru dan putih. Cincin tersebut terdiri dari bintang-bintang muda dan panas yang lahir jauh lebih baru. Inti galaksi di pusat dan cincin luar benar-benar terpisah. Di antaranya tampak kosong, seolah-olah tidak ada apa-apa. Karena inilah, sulit untuk mengklasifikasikannya hanya sebagai galaksi cakram atau galaksi spiral. Disebut galaksi cakram biasa pun, cakramnya kosong. Terlihat seperti seseorang yang memakan isi piza dan hanya menyisakan pinggiran roti yang bulat.
Mau tidak mau, para astronom menyebut pengecualian yang sangat langka seperti Objek Hoag sebagai galaksi cincin (ring galaxy). Contoh galaksi representatif lainnya yang serupa adalah NGC 1291.
Mirip dengan galaksi cincin, ada juga yang disebut galaksi cincin kutub (polar-ring galaxy), meskipun namanya serupa, keduanya benar-benar berbeda. Asal-usul galaksi cincin kutub relatif lebih dipahami. Galaksi cincin kutub terbentuk dalam proses di mana dua galaksi biasa saling tertarik oleh gravitasi satu sama lain, sehingga terjadi tabrakan dan interaksi. Hasil dari tabrakan galaksi bervariasi tergantung pada massa masing-masing galaksi, jumlah gas yang dikandungnya, serta sudut dan kecepatan tabrakan. Galaksi cincin kutub adalah salah satu contoh yang sangat dramatis. Terlihat seolah-olah dua galaksi yang bertabrakan saling menembus. Meskipun ini juga mengesankan, itu jelas berbeda dari Objek Hoag. Galaksi cincin kutub lebih umum ditemukan daripada galaksi cincin sempurna seperti Objek Hoag.
Lantas, bagaimana galaksi berbentuk cincin sempurna ini bisa ada? Kita mungkin teringat pada Galaksi Cartwheel (Galaksi Roda Gerobak) sebagai contoh lain yang serupa. Pada Galaksi Cartwheel, kita juga bisa melihat inti galaksi yang bersinar terang di pusat dan struktur cincin yang melingkari tepinya.
Faktanya, ini adalah hasil dari tabrakan galaksi yang sangat dramatis. Galaksi yang sedikit lebih kecil menabrak galaksi yang tadinya berbentuk cakram biasa tepat di bagian tengahnya. Pada saat itu, gelombang kejut yang bulat menyebar ke segala arah, dan lengan spiral yang tadinya ada menjadi berantakan. Seperti kawah bulat yang terbentuk saat meteorit jatuh ke Bulan, ini bisa dianggap sebagai versi kawah raksasa dalam skala galaksi.
Namun, Galaksi Cartwheel jelas berbeda dari Objek Hoag. Jika diperhatikan, pada Galaksi Cartwheel terdapat aliran gas yang menyerupai jeruji roda yang menghubungkan tepi galaksi ke intinya, sesuai dengan namanya. Itu adalah wujud dari struktur lengan spiral yang hancur setelah tabrakan yang mulai pulih kembali.
Dibandingkan dengan galaksi cincin kutub dan Galaksi Cartwheel, bagian pusat dan cincin luar Objek Hoag terpisah dengan sangat rapi. Di antaranya tampak benar-benar kosong. Selain itu, bentuk cincin bagian luar sama sekali tidak asimetris atau terdistorsi. Bentuknya membentuk lingkaran yang sempurna dan tertib. Para astronom belum mengetahui dengan jelas bagaimana cincin sesempurna ini bisa ada di alam semesta.
Ada beberapa hipotesis. Salah satunya adalah hipotesis bahwa galaksi ini dulunya adalah galaksi batang (barred galaxy) yang memiliki batang di pusatnya. Struktur batang pusat galaksi memainkan peran penting dalam mengubah distribusi massa di dalam galaksi dengan menarik materi gas ke pusatnya. Bahkan tanpa tabrakan langsung dengan galaksi tetangga, galaksi yang memiliki batang dapat mengalami perubahan bentuk yang jauh lebih dinamis secara mandiri.
Menurut hipotesis ini, melalui struktur batang yang ada di pusat galaksi ini dahulu kala, semua materi gas yang ada di cakram bintang terkonsentrasi di pusat galaksi. Hasilnya, hanya tersisa bagian bulat di pinggiran, dan inti kuning yang berisi bintang-bintang tua terbentuk di pusat. Seperti yang saya ceritakan di awal, struktur batang pusat benar-benar telah memakan piza galaksi yang tadinya memenuhi cakram dan hanya menyisakan bagian pinggirannya saja!
Hipotesis ini sempat menarik perhatian, namun sayangnya saat ini para astronom tidak terlalu setuju. Biasanya, jika bentuk galaksi berubah karena struktur batang pusat, itu akan meninggalkan inti galaksi berbentuk elips yang agak terdistorsi daripada inti bulat sempurna di pusatnya. Selain itu, karena bintang-bintang di bagian cincin luar galaksi masih berputar mempertahankan orbit lingkaran yang sempurna, hipotesis bahwa bentuknya saat ini terbentuk karena perubahan mekanis bintang dan gas akibat struktur batang pusat galaksi di masa lalu menjadi kehilangan kekuatannya.
Ada juga kemungkinan bahwa galaksi kecil yang tadinya bulat biasa membentuk cincin bulat di bagian luar dengan cara merampas materi dari galaksi lain di sekitarnya. Namun, cincin tepi Objek Hoag yang raksasa dengan diameter 60 ribu tahun cahaya mengandung lebih banyak materi gas daripada galaksi kita. Oleh karena itu, sulit untuk menganggap bahwa materi gas sebanyak ini masuk dari luar sekaligus. Bagaimana pemandangan yang indah dan unik ini bisa ada tetap menjadi misteri yang menarik.
Foto Objek Hoag yang terlihat di atas diambil oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble pada 9 Juli 2001. Jika kita mengamati foto tersebut dengan saksama, secara mengejutkan kita dapat melihat galaksi berbentuk cincin serupa lainnya yang kebetulan tumpang tindih di arah jam 1 pada cincin raksasa Objek Hoag. Mengingat galaksi berbentuk cincin yang unik diperkirakan hanya berjumlah 0,1% dari seluruh galaksi di alam semesta, sungguh kebetulan yang luar biasa bahwa dua galaksi tersebut tampak tumpang tindih dalam arah yang serupa! Sungguh kebetulan yang menakjubkan. Penampakan dua Objek Hoag yang tumpang tindih dengan sempurna di dua tempat yang jaraknya sangat jauh—satu di alam semesta yang dekat dan satunya lagi di alam semesta yang jauh—seolah menunjukkan bahwa meskipun kemungkinannya sangat kecil, di alam semesta yang luas ini, kejadian itu akhirnya terjadi di suatu tempat. Bahkan jika kemungkinannya sangat tipis, skala alam semesta yang begitu besar cukup kuat untuk mengimbangi kelangkaan kemungkinan tersebut.
Siapa penulis Ji Woong-bae? Ia mencintai kucing dan alam semesta. Sejak kecil, setelah menonton 'Galaxy Express 999', ia bermimpi untuk menyebarluaskan keindahan alam semesta. Saat ini, ia meneliti evolusi galaksi melalui interaksi di Pusat Penelitian Evolusi Galaksi dan Laboratorium Kosmologi Dekat di Universitas Yonsei, serta melakukan berbagai aktivitas komunikasi sains seperti ceramah dan menulis. Ia telah menulis buku seperti 'Observatorium yang Bersemi', 'Memikirkan Alam Semesta Sepanjang Hari', dan 'Bintang, Sains Cahaya'.