[비즈한국] Alam semesta berputar. Planet berputar, bintang berputar, dan galaksi pun berputar. Jika demikian, mungkinkah struktur yang lebih masif yang terdiri dari sekumpulan galaksi juga ikut berputar? Baru-baru ini, para astronom menemukan struktur kosmik raksasa yang berputar dalam skala terbesar yang pernah ditemukan. Tampaknya sebuah filamen raksasa dari struktur kosmik yang membentang sepanjang 50 juta tahun cahaya berputar secara keseluruhan!
Teleskop radio MeerKAT yang berdiri di gurun Afrika Selatan mengarahkan pandangannya ke satu sisi alam semesta. Proyek observasi MIGHTEE dilakukan dengan memindai langit menggunakan 64 teleskop radio secara bersamaan untuk memetakan galaksi di alam semesta yang jauh. Secara khusus, gelombang radio sangat efektif untuk melihat gas hidrogen segar yang terkandung dalam galaksi. Hidrogen menunjukkan berapa banyak bintang lagi yang dapat dilahirkan oleh galaksi tersebut di masa depan. Di lokasi berjarak sekitar 140 juta tahun cahaya, ditemukan 14 galaksi yang kaya akan gas hidrogen. Namun, yang menarik adalah galaksi-galaksi ini tidak tersebar secara acak di ruang angkasa, melainkan saling terhubung membentuk barisan sepanjang kurang lebih 5,5 juta tahun cahaya.
Bukan itu saja. Ke-14 galaksi yang berjejer ini merupakan bagian dari filamen struktur kosmik yang jauh lebih besar. Filamen ini terlihat jelas dalam peta galaksi yang sebelumnya dikonfirmasi melalui observasi cahaya tampak. Filamen raksasa yang terdiri dari sekitar 280 galaksi ini memiliki panjang mencapai 50 juta tahun cahaya.
Filamen struktur kosmik sering disebut sebagai 'jalan raya galaksi'. Sesaat setelah alam semesta lahir, terdapat fluktuasi kepadatan kecil pada awalnya. Materi berkumpul dengan cepat dari segala arah menuju wilayah yang memiliki gravitasi sedikit lebih kuat sejak awal, sehingga filamen pun terbentuk. Sepanjang jalan raya struktur kosmik yang terhubung ini, banyak materi gas dan materi gelap terkumpul, dan seiring berjalannya waktu, galaksi-galaksi mulai terbentuk satu per satu di dalamnya. Karena bentuknya yang menyerupai jaring raksasa, ini juga disebut sebagai jaring kosmik atau Cosmic Web. Banyak simulasi kosmologis beresolusi super tinggi saat ini merekonstruksi proses pembentukan Cosmic Web ini dengan sangat sempurna.
Alasan mengapa filamen yang ditemukan kali ini lebih istimewa bukan hanya karena ukurannya. Filamen yang tebal dan panjang ini berputar secara keseluruhan! Observasi gas hidrogen menggunakan gelombang radio memberikan kepastian yang lebih besar mengenai kecepatan dan arah rotasi setiap galaksi. Saat piringan galaksi berputar, setengah darinya bergerak mendekati kita dan setengah lainnya menjauh dari kita. Hal ini menciptakan efek Doppler di mana setengahnya mengalami pergeseran biru (blueshift) dan setengah lainnya mengalami pergeseran merah (redshift). Dengan memanfaatkan ini, para astronom menemukan bahwa sumbu rotasi dari 14 galaksi tersebut selaras secara menakjubkan dengan arah filamen gas raksasa tempat mereka berada.
Hasil ini berada pada tingkat yang sulit diharapkan dari filamen yang biasanya direproduksi dalam simulasi yang ada. Biasanya dalam simulasi, dengan asumsi bahwa materi berkumpul hanya karena gravitasi tanpa ada gaya eksternal tambahan dan galaksi lahir di dalam filamen, tidak ada alasan mengapa arah rotasi galaksi di dalamnya memiliki kecenderungan tertentu. Seharusnya galaksi-galaksi tersebut terdistribusi secara acak. Namun, struktur yang ditemukan kali ini menunjukkan sumbu rotasi galaksi yang sangat sejajar dengan arah filamen.
Ini berarti bahwa ketika galaksi lahir, ada efek tambahan yang dipengaruhi secara signifikan oleh arah filamen yang ikut bekerja. Hal ini dapat terjadi jika materi gas mengalir bersama sepanjang arah filamen, dan galaksi terbentuk di dalam aliran gas tersebut, sehingga sumbu rotasi galaksi dapat selaras secara konsisten.
Yang lebih mengejutkan lagi, bukan hanya rotasi setiap galaksi di dalam filamen, tetapi filamen itu sendiri ternyata berputar secara keseluruhan. Selain itu, para astronom menganalisis pergerakan relatif dari semua galaksi di dalam filamen tersebut. Hasilnya, terlihat pola di mana sepanjang filamen yang panjang, setengah bagian bergerak menjauh dari filamen, dan setengah sisanya bergerak mendekat. Filamen ini berputar secara keseluruhan dengan kecepatan yang luar biasa, yaitu 110 km/s. Kecepatan ini setara dengan kecepatan relatif antara Galaksi Bima Sakti dan Galaksi Andromeda yang saat ini sedang melaju cepat menuju satu sama lain. Filamen raksasa dan tebal sepanjang 50 juta tahun cahaya, salah satu utas struktur kosmik, berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi, setara dengan kecepatan dua galaksi yang sedang bergegas menuju tabrakan! Ini adalah struktur rotasi kosmik terpanjang dan terbesar yang pernah ditemukan.
Khususnya, alasan mengapa filamen yang teridentifikasi kali ini menunjukkan pola rotasi yang sangat jelas mungkin karena filamen ini masih relatif muda. Filamen ini dihuni oleh banyak galaksi yang kaya akan gas hidrogen, yang merupakan bahan baku untuk bintang baru, dan menunjukkan spin yang konsisten tanpa dinamika internal yang terlalu kompleks. Dapat dikatakan bahwa secara dinamis filamen ini masih dalam keadaan 'dingin'. Dengan kata lain, ini adalah filamen muda yang 'baru saja terbentuk' pada tahap yang relatif awal dalam proses pembentukan struktur kosmik dan penyambungan filamen. Oleh karena itu, pengaruh aliran gas yang baru saja mengalir sepanjang jalan raya galaksi yang baru dibuka masih tersisa dengan kuat, dan galaksi-galaksi yang lahir di dalamnya pun berbagi arah spin yang selaras secara jelas.
Penemuan ini menunjukkan lebih jelas dari sebelumnya mengenai proses pasti bagaimana struktur kosmik terbentuk dan bagaimana galaksi lahir di dalamnya. Sama seperti kita menggali petunjuk untuk memahami kelahiran bintang dengan mengamati nebula muda tempat bintang baru lahir, kita sedang memahami kelahiran struktur kosmik dengan mengamati situs Cosmic Web yang relatif muda yang ditemukan secara tidak sengaja. Ini adalah tempat di mana struktur kosmik dan Cosmic Web, yang selama ini hanya bisa disimpulkan melalui simulasi, baru saja terhubung dan mulai membentuk wujudnya.
Selain itu, kita menyadari kembali bahwa alam semesta kita belum menjadi dunia yang benar-benar selesai dan telah menyelesaikan semua proses pembentukannya. Jika kita teliti mengamati setiap sudutnya, masih banyak tempat yang tersembunyi di mana struktur baru sedang giat dibentuk. Bahkan Cosmic Web raksasa sepanjang 50 juta tahun cahaya pun termasuk di dalamnya. Sekilas, alam semesta kita tampak seperti dunia yang membosankan yang menunggu hari untuk mendingin dan mati setelah evolusinya selesai, tetapi sebenarnya alam semesta tidak pernah berhenti membentuk wujud dan struktur barunya sendiri.
Penemuan ini akan sangat membantu dalam memahami peta galaksi yang luas di seluruh alam semesta, seperti yang dilakukan oleh Teleskop Vera Rubin dan observasi DESI baru-baru ini, secara tiga dimensi serta dalam melengkapi dan memahami peta struktur kosmik yang sebenarnya. Alam semesta kita terjalin secara kompleks di sepanjang filamen tempat semua galaksi terhubung panjang seperti jaring raksasa. Dan sekarang, kita bahkan mengetahui fakta bahwa setiap utas filamen tersebut berputar sambil terpilin.
Dalam waktu dekat, kita tidak hanya akan mampu melampaui peta struktur kosmik yang statis, yang hanya menunjukkan bagaimana galaksi terhubung, tetapi juga menyelesaikan peta yang jauh lebih luas yang mencakup pergerakan individu, termasuk seberapa cepat setiap filamen berputar dan terpilin. Seperti melihat proses materi berkumpul dan kerangka struktur kosmik menjadi jelas dalam alam semesta virtual yang direkonstruksi oleh simulasi, kini kita dapat menerapkan pemandangan luar biasa tersebut ke alam semesta nyata untuk digambarkan dan dibayangkan.
Referensi
https://academic.oup.com/mnras/article/544/4/4306/8363602?login=false
Siapakah penulis Ji Ung-bae? Dia mencintai kucing dan alam semesta. Sejak kecil, setelah menonton 'Galaxy Express 999', dia bermimpi untuk menyebarluaskan keindahan alam semesta. Saat ini, dia menjabat sebagai asisten profesor di Fakultas Studi Liberal Universitas Sejong dan terlibat dalam berbagai aktivitas komunikasi sains seperti memberikan kuliah dan menulis. Dia telah menulis buku-buku seperti 'Everyday a Piece of the Universe', 'Scientists in the Starry Universe', 'Cannot Go But Can Know', dan 'Strange Questions That Pop Up When Looking at the Universe'. Dia juga menerjemahkan buku seperti 'The Hitchhiker's Guide to the Real Universe', 'How I Killed Pluto', 'Quantum Life', dan 'Cosmographic'.