[비즈한국] Apakah kepribadian manusia bersifat genetik? Atau apakah hal itu berubah tergantung pada lingkungan? Masalah serupa juga terjadi pada nasib galaksi.
Galaksi tidak pernah berhenti bertabrakan dan berinteraksi dengan galaksi tetangga. Dengan demikian, faktor lingkungan terdekat yang dialami galaksi setelah lahir memiliki dampak besar pada nasibnya. Sebaliknya, faktor lingkungan pada skala kosmik yang lebih besar tampaknya tidak memberikan pengaruh langsung pada kehidupan galaksi di masa depan. Namun, ternyata tidak demikian! Bahkan, kondisi kosmologis yang jauh melampaui skala galaksi individu mungkin telah menentukan nasib galaksi tersebut sejak awal!
Saya menyebut efek ini sebagai 'efek glokal kosmik', yang berarti lingkungan kosmik berskala global pada akhirnya memengaruhi nasib galaksi pada skala lokal. Bagaimana hal itu bisa terjadi? Saya akan memperkenalkan hasil penelitian terbaru saya setelah sekian lama.
Saya lebih tertarik pada galaksi pasangan yang berinteraksi dengan galaksi tetangga daripada galaksi soliter. Interaksi antar galaksi memberikan perubahan warna-warni pada penampilan luarnya. Salah satu contoh utamanya adalah 'warp', yaitu kondisi di mana cakram galaksi melintir. Fenomena ini terlihat sangat jelas pada galaksi yang cakramnya tampak hampir rata secara horizontal. Namun, sulit untuk menciptakan dan mempertahankan warp cakram galaksi hanya dengan satu pertemuan sengit dengan galaksi lain. Permainan api sesaat seperti ini tidak bisa menjelaskan struktur warp pada galaksi nyata yang tetap melengkung secara stabil selama ratusan juta tahun.
Oleh karena itu, para astronom mencari penyebabnya pada halo materi gelap yang menyelimuti galaksi. Dalam halo tersebut, materi gelap tidak terkumpul secara rapi dan bulat seperti bola. Materi itu terkumpul dalam bentuk seperti bola rugbi yang sedikit memanjang pada satu sumbu. Namun, sumbu halo materi gelap tidak selalu sejajar dengan sumbu cakram galaksi di dalamnya. Sumbu tersebut sedikit bergeser dan miring. Tabrakan hebat dengan galaksi tetangga juga menjadi salah satu faktor utama yang menyebabkan sumbu pusat halo materi gelap ini menjadi miring.
Halo materi gelap, sesuai dengan skalanya yang masif, memberikan pengaruh gravitasi yang terus-menerus dalam waktu lama pada cakram galaksi di dalamnya. Berkat itu, cakram galaksi yang sudah melengkung tidak segera kembali ke bentuk datar aslinya, melainkan mampu mempertahankan struktur lengkungnya untuk waktu yang lama. Faktanya, cakram Bima Sakti kita juga menunjukkan bentuk huruf S yang jelas seperti keripik Pringles. Salah satu alasan mengapa ia dapat mempertahankan struktur lengkung ini dalam waktu lama diduga karena halo materi gelap yang mengelilingi galaksi kita sedikit miring terhadap sumbu galaksi, dan cakram Bima Sakti di dalamnya melakukan gerak presesi yang melintir secara berkala.
Ini adalah hipotesis yang sangat kuat, tetapi ada masalah. Halo materi gelap yang mengelilingi setiap galaksi sulit dideteksi melalui pengamatan optik biasa. Karena materi gelap tidak memancarkan cahaya, ia tidak akan terlihat sama sekali tidak peduli seberapa keras kita memotret galaksi. Sebaliknya, ada satu metode tidak langsung untuk menyimpulkan skala, bentuk, dan arah sumbu kemiringan halo materi gelap. Metode tersebut adalah dengan memahami potensi gravitasi yang diciptakan oleh halo materi gelap. Dan sebagai petunjuk, digunakan distribusi spasial galaksi satelit yang mengorbit di sekitar setiap galaksi.
Dalam penelitian ini, saya memilih galaksi-galaksi yang menunjukkan struktur warp yang jelas pada cakramnya. Warp secara garis besar dibagi menjadi dua jenis berdasarkan bentuknya: warp berbentuk S di mana kedua ujung melengkung ke arah yang berlawanan, dan warp berbentuk U di mana kedua ujung melengkung ke arah yang sama sehingga tampak seperti mangkuk. Saya kemudian menemukan semua galaksi satelit ringan yang terperangkap di sekitar galaksi-galaksi yang menunjukkan warp tersebut dan memahami bagaimana distribusinya di sekitar mereka.
Hasilnya, dibandingkan dengan galaksi yang cakramnya datar tanpa warp, galaksi yang menunjukkan warp jelas memiliki distribusi galaksi satelit yang memanjang dan tidak bulat. Ini berarti galaksi yang memiliki warp hidup di dalam halo materi gelap yang berbentuk seperti bola rugbi yang penyok. Ini menjadi bukti kuat dari hipotesis bahwa potensi gravitasi dari halo materi gelap yang miring adalah rahasia dari warp galaksi yang bertahan lama.
Jika kita membandingkan seberapa jauh setiap galaksi dari filamen struktur skala besar alam semesta, dan ke arah mana filamen terdekat mengalir, fakta yang lebih menarik akan terungkap. Arah sumbu halo materi gelap yang menyelimuti galaksi tidak terdistribusi secara acak. Hal ini karena galaksi individu pada akhirnya adalah hasil dari materi yang mengalir masuk mengikuti filamen struktur skala besar alam semesta dan terkumpul.
Namun, poin menariknya adalah bahwa cara halo materi gelap berbaris terhadap filamen menunjukkan perbedaan yang jelas tergantung pada bentuk warp-nya. Dalam kasus galaksi dengan warp berbentuk S, halo materi gelapnya berbaris hampir sejajar dengan filamen terdekat. Dengan kata lain, galaksi yang terbentuk di dalam halo materi gelap yang sejajar dengan aliran filamen akan menunjukkan warp berbentuk S. Sebaliknya, sumbu halo materi gelap pada galaksi dengan warp berbentuk U berbaris hampir tegak lurus terhadap filamen terdekat. Di tempat di mana halo materi gelap terbentuk di luar aliran filamen dan tegak lurus terhadapnya, galaksi menciptakan warp berbentuk U yang jauh lebih tidak stabil.
Penemuan ini sangat menarik karena selama ini kita berpikir bahwa bentuk warp—apakah S atau U—ditentukan oleh perbedaan sepele dalam interaksi dengan galaksi tetangga, seperti arah dan kekuatan pendekatan galaksi tetangga. Namun, simulasi tabrakan galaksi selama ini menunjukkan bahwa meskipun warp berbentuk S yang stabil mudah direplikasi, warp berbentuk U sulit direplikasi, dan meskipun kadang bisa direplikasi, ia tidak dapat bertahan lama. Oleh karena itu, keberadaan warp berbentuk U yang cukup sering ditemukan di alam semesta nyata belum sepenuhnya dijelaskan.
Penelitian ini menunjukkan kemungkinan bahwa bentuk warp bukanlah masalah sepele yang ditentukan saat terjadi tabrakan dengan galaksi tetangga atau sifat yang diperoleh kemudian, melainkan nasib bawaan. Bentuknya mungkin sudah ditentukan tergantung pada bentuk halo materi gelap seperti apa galaksi tersebut dilahirkan dalam kaitannya dengan filamen terdekat. Hal ini memberikan petunjuk penting bagi apa yang saya curigai sebagai efek 'glokal' di alam semesta.
Ketika filamen struktur skala besar alam semesta terbentuk, gas dan materi gelap mengalir masuk dengan cepat di sepanjang filamen. Dalam prosesnya, status penyelarasan halo materi gelap di sekitarnya ditentukan, dan ketika galaksi individu lahir di dalamnya, nasib galaksi tersebut pada akhirnya ditentukan. Dengan memediasi tahap perantara penting yang disebut halo materi gelap, efek yang terjadi pada struktur skala besar alam semesta tingkat beberapa Mpc pada akhirnya memengaruhi nasib galaksi individu tingkat beberapa kpc yang hidup di dalamnya!
Namun, karena penelitian ini hanya ditemukan pada kondisi terbatas yaitu galaksi warp dengan cakram melengkung, verifikasi tambahan yang sistematis diperlukan untuk galaksi yang lebih beragam dan luas di masa depan. Saya berencana untuk menganalisis lebih cermat di masa depan apakah efek glokal kosmik benar-benar bekerja dalam berbagai aspek termasuk evolusi morfologi, kimia, dan dinamis galaksi, serta apakah nasib galaksi individu benar-benar ditentukan oleh filamen struktur skala besar alam semesta yang terbentuk sejak lama.
Referensi
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae0e13
Siapakah penulis Ji Woong-bae? Ia mencintai kucing dan alam semesta. Ia memimpikan untuk menyebarkan keindahan alam semesta setelah menonton 'Galaxy Express 999' saat kecil. Saat ini, ia adalah asisten profesor di Fakultas Studi Liberal Universitas Sejong dan melakukan berbagai aktivitas komunikasi sains seperti ceramah dan penulisan. Ia telah menulis buku seperti 'Setiap Hari Sepotong Alam Semesta', 'Ilmuwan Alam Semesta yang Berbintang', 'Tidak Bisa Pergi Tapi Bisa Tahu', dan 'Pertanyaan Aneh yang Muncul Saat Melihat Alam Semesta', serta menerjemahkan 'Panduan Hitchhiker untuk Menjelajahi Alam Semesta yang Sebenarnya', 'Bagaimana Saya Membunuh Pluto', 'Quantum Life', dan 'Cosmigraphics'.