GALAKSI BIMA SAKTI

GALAKSI BIMA SAKTI

Bima Sakti adalah nama galaksi kita. Galaksi adalah kelompok atau kumpulan lebih dari 100 milyar bintang, yang berkumpul dalam suatu ikatan membentuk keluarga besar bintang. Matahari beserta semua pengikutnya (planet, satelit dan sebagainya) merupakan salah satu anggota dari 100 milyar bintang tersebut dalam galaksi Bima Sakti.

Pada malam gelap dan bersih, ketika langit ditaburi bintang – gemintang, kita bisa menyaksikan Bima Sakti berupa kabut putih seperti susu, membentangi langit dari utara ke selatan. Karena warna kabut itu seperti susu, maka astronom barat menyebutnya jalur susu (milky way). Tetapi ketika orang menggunakan teropong, jalur kabut putih itu ternyata terdiri dari titik-titik cahaya bintang, diselingi dengan awan-awan debu dan gas, membentuk piringan pipih bergaris tengah antara 80.000 hingga 100.000 tahun cahaya.

Pemusatan terbesar bintang-bintang berada dalam inti galaksi yang menggembung membentuk bundaran dengan besar lingkarannya sekitar 15.000 tahun cahaya. Di sekeliling bundaran ini adalah piringan yang keluasan lingkarannya 40.000 hingga 50.000 tahun cahaya, dengan ketebalan kurang dari 3.000 tahun cahaya. Di luar piringan tersebut, dalam bentuk yang hamper bundar, menebar pula secara luas bintang-bintang serta rumpun-rumpun bintang bundar yang mampat, menebar hingga lingkaran sekitar 75.000 tahun cahaya. Ini dikenal sebagai halo. Berdasarkan pengamatan, halo dilingkari oleh korona yang membentang hinggga jarak antara 200.000 dan 300.000 tahun cahaya dan diperkirakan berisi mencapai 90% jumlah massa galaksi.

Kiranya terlalu sulit untuk menentukan ukuran dan struktur Bima Sakti, karena keluarga matahari letaknya di bagian piringan dalam galaksi dan awan-awan debu mengaburkan pandangan kita ke arah pusatnya. Bentuk dasar Bima sakti berupa piringan pipih, jelas terlihat dari penampilan jalur susunya yang melingkari bola langit. Di tahun-tahun belakangan ini para astronom telah mempelajari Bima Sakti pada deretan panjang gelombang dari sinar gamma hingga gelombang radio. Gelombang infra merah dan gelombang radio sangat berharga dalam mempelajari struktur galaksi ini, karena tidak terpengaruh oleh debu.

A.   A. Rumpun Bintang Bundar

Halo galaksi berisi sekitar 200 rumpun bintang bundar, yang menebar sangat seragam sekeliling pusat galaksi. Rumpun bundar biasa berisi ratusan ribu bintang dan karena banyak diantaranya yang letaknya di bawah atau di atas bidang Bima Sakti, maka mereka tidak terlalu dikaburi oleh debu. Sebagian dari bintang-bintangnya adalah dari jenis RR lyrae. Dengan kilaunya yang telah dikenal dapat mengungkapkan jaraknya dan karena itu diketahui pula jarak rumpun tempatnya berada. Penelitian terhadap jarak dan penebaran rumpun-rumpun bundar memperlihatkan bahwa letak matahari adalah sekitar 28.000 tahun cahaya dari pusat galaksi, yang berada di arah rasi sagitarius.

Hampir semua bintang muda jenis O dan B, awan-awan mampat tempat kelahiran bintang daerah HII yang berkilau dan rumpun-rumpun bintang muda yang terbuka berada pada piringan galaksi. Yang agak membingungkan, bintang-bintang yang lebih muda yang bagian unsure-unsur berat lebih tinggi dan yang letaknya dekat ke bidang galaksi disebut bintang-bintang penduduk I; sementara bintang-bintang dari halo dan bongkahan galaksi yang lebih tua dikenal sebagai penduduk II.

Rumpun-rumpun bundar serta dan bongkahan inti galaksi, berisi bintang-bintang tua yang kekurangan logam. Mereka lahir pada awal sejarah galaksi, ketika mereka memeras hampir keseluruhan hydrogen dan heliumnya dan sebelum unsur-unsur yang lebih beratnya di bagian dalam bintang dibangkitkan, telah dihembuskan ke antariksa dalam ledakan supernova. Usia rumpun-rumpun itu yang diungkapkan dalam diagram H-R yang menyatakan bahwa hanya bintang-bintang rangkaian utama yang berisi bintang-bintang tua bermassa rendah. Semua selainnya telah berkembang pada tahap raksasa merah dan di luarnya. Pengamatan terhadap jenis ini memperlihatkan bahwa usia galaksi Bima Sakti setidak-tidaknya mestilah 12 milyar tahun.

B.    Putaran Galaksi

 Galaksi kita berputar juga dengan matahari bergerak dalam kecepatan 230 km / detik dalam jalur orbit yang hampir bundar mengitari pusat galaksi dengan menghabiskan waktu 220 juta tahun sekali kitarannya. Kebanyakan bintang penduduk I pada piringan, bergerak dalam arah yang sama dengan matahari, juga pada orbit yang hamper bundar. Tetapi banyak diantara bintang-bintang penduduk II mengikuti orbit lonjong pada sudut yang sangat curam terhadap bidang galaksi.

Bintang-bintang yang lebih dekat ke pusat galaksi memilki jangka kitaran yang lebih pendek dibandingkan dengan yang lebih jauh. Tetapi mereka tidak berkelakuan seperti planet-planet yang mengitari matahari. Massa matahari membentangi isi yang luas dan kecepatan sebuah bintang ditentukan bukan hanya oleh jaraknya namun juga oleh massa yang berada diantara dia dan pusat galaksi. Semakin jauh jarak bintang dari pusat galaksi semakin besar massa yang bergiat padanya.

Dekat ke pusat galaksi, kepesatan bend-benda di dalamnya sangat tinggi. Semakin ke luar pinggiran galaksi, benda-benda bergerak semakin lambat. Tetapi lebih jauh ke luar, kecepatan benda-bendanya bertambah yang pada jarak matahari dari inti galaksi mencapai kecepatan 230 km per detik dan pada lingkaran sekitar 60.000 tahun cahaya mencapai 300 km per detik.

Dari kenyataan itu jelaslah bintang-bintang dan segala benda yang terdapat dalam sebuah galaksi diikat terkumpul dalam kelompok oleh kekuatan gravitasi galaksi itu.

C.    Korona Galaksi

Kecepatan tinggi bintang-bintang di bagian-bagian paling luar piringan galaksi itu secara tidak langsung menyatakan bahwa sebagian besar masa galaksi berada di pinggir-pinggirnya. Jika tidak demikian, kecepatan bintang-bintang akan mulai menurun pada jarak-jarak di luar jarak matahari. Sebuah bintang RR Lyrae berkecepatan tinggi, Sembilan rumpun bundar, 3 galaksi lonjong kate dann dua awan Magellan, diketahui berada para jarak antara 65.000 dan 200.000 tahun cahaya dari pusat galaksi. Jika sebagaimana keadaan tampaknya, mereka semuanya merupakanbagian dari halo, maka ada kemungkinan untuk memperhitungkan kemampatan galaksi melalui kecepatan gerakan mereka, yang mestilah sebagai pencegah lepasnya benda-benda tersebut ke luar ruang antar galaksi. Berdasarkan perhitungan itu, massa galaksi Bima Sakti adalah di antara 1000 hingga 2000 milyar matahari.

Massa tersebut bukan terdiri dari bintang-bintang yang berkilauan ataupun hydrogen netral atau yang terlihat. Kemungkinan itu ialah galaksi Bima Sakti berisi juga gumpalan-gumpalan benda dingin berukuran planet, bintang-bintang tua yang mati atau bintang-bintang bermassa rendah yang terlalu lemah untuk dapat dilihat.

D.   Bangun Spiral Piringan Galaksi

Piringan galaksi Bima Sakti memiliki bangun seperti spiral. Bintang-bintang dan awan-awan gas pada piringan itu tersusun sepanjang lengan- lengan spiralnya yang mnjulur menggelung ke luar dari bongkahan intinya. Pola dasarnya memilki dua lengan yang menjulur dari dua sisi inti yang berlawanan.  Tetapi ada juga yang menyatakan empat lengan spiral, namun dari hasil penelitian pola ini kurang jelas.

Di tempat kedudukan matahari, kedudukan lengan-lengan spiral itu dapat ditandai dengan penelitian terhadap penebaran bintang-bintang jenis O dan B yang terang, daerah HII dan rumpun-rumpun bintang. Letak matahari adalah di dekat sisi dalam sebuah lengan spiral, yang dikenal sebagai lengan Orion.  Lengan Perseus berada sekitar 6000 tahun cahaya lebih jauh ke luar dari pusat, dan lengan Sagitarius sekitar 6000 tahun cahaya lebih jauh ke dalam. Lengan Carina bertemu dengan lengan Sagitarius pada nebula Carina yang disitu ada petunjuk lain, yaitu lengan Centaurus yang lebih dekat lagi ke pusat galaksi. 

Pada dua kali jarak matahari dari pusat galaksi, menebar hydrogen netral dalam piringan tipis. Tetapi kebanyakan molekul hydrogen awan-awan molekul padat terpusatkan ke dalam gelang lebar dengan sisi bagian dalam dan luarnya berjarak masing-masing 12.000 dan 25.000 tahun cahaya dari pusat itu. Disinilah pembentukan bintang berlangsung.

E.    Bungkahan Inti

Pada lingkaran sekitar 12.000 tahun cahaya dari pusat galaksi terdapat sedikit sekali hydrogen, tetapi semakin ke pusat terdapat banyak sekali pemusatan bintang-bintang tua merah. Disana juga terdapat gelang bentangan gas yang dikenal sebagai lengan 3 kiloparsec, menghampar pada jarak kurang dari 10.000 tahun cahaya dari pusat dan berisi gas yang massanya sekitar 30 juta massa matahari. Gas ini mungkin telah dihembuskan dari inti sekitar 30 juta tahun yang lalu yang menyebabkan menyapu banyak gas dan debu ke luar dari daerah pusat.

Untuk mengetahui letak penebaran awan gas di seluruh galaksi, kita tidak mungkin menggunakan teropong optic, karena pandangan optic dihalangi oleh debu. Tetapi melalui gelombang radio dan gelombang millimeter, para astronom dapat membagankannya.

Awan-awan yang lebih dekat ke pusat galaksi memilki masa orbit yang lebih pendek. Kepesatan mengitar sebuah awan nisbi terhadap matahari bergantung pada jaraknya dari pusat galaksi dan pada sudut antara matahari, awan itu, dan pusat galaksi. Kepesatan ini dapat diukur dari perubahan Doppler pada rembesan awan. Sehingga  kita bisa mengetahui posisi awan tersebut.

Lebih dekat lagi ke pusat terdapat bentangan piringan atom dan molekul hydrogen, yang nampaknya miring pada sudut hampir 20° terhadap bidang galaksi. Pada lingkaran sekitar 100 tahun cahaya terdapat gelang awan molekul dan awan terionkan yang dipanaskan hingga 10.000 K oleh bintang-bintang muda panas. Dan sekitar 30 tahun cahaya dari pusat terdapat gelang lain yang sedikit lebih dingin. Sementara pada lingkaran sekitar 10 tahun cahaya terdapat jumlah bintang yang sangat banyak dan awan-awan terionkan yang bergerak sangat cepat.

F.    PUSAT GALAKSI

Sudah sejak lama para astronom menduga bahwa pada pusat galaksi terdapat lubang hitam yang mampat. Dan ada pula yang memilki betara (Quasar). Betara adalah benda ganjil paling terang yang memancarkan tenaga sebanyak seperti jika seluruh bintang dalam galaksi Bima Sakti digabungkan maka tenaga itu datangnya dari ruang di pusat galaksi yang ukurannya tidak lebih besar dari lingkungan keluarga matahari. Dengan kata lain, massa betara sama dengan jika 100 milyar matahari dipusatkan pada pusat galaksi, membentuk lubang hitam. Bahan yang jatuh ke dalam lubang hitam membentuk pusaran awan gas panas.

Perkiraan bahwa betara diberi daya dengan cara itu diperkuat oleh penelitian bahwa banyak galaksi menghasilkan ledakan kuat dalam ukuran lebih kecil. Itu adalah bukti tidak langsung yang menyatakan bahwa semua galaksi memilki lubang hitam pada pusatnya. Bahkan sebagian dari padanya lebih kuat lagi, yang diduga karena memilki lubang hitam lebih besar.

Februari 1989, astronom Alan Dessler dan Douglas Richstone  menemukan bukti langsung hadirnya lubang hitam dalam inti galaksi. Penelitian itu dilakukan dengan menggunakan teknik baru terhadap dua galaksi tetangga  Bima Sakti yaitu Andromeda (M31) dan galaksi yang lebih kecil yang dikenal sebagai M32. Hasil penelitian mereka menunjukan bahwa daerah pusat kedua galaksi itu berpusing cepat, pusatnya memilki kepadatan mampat, sebuah lubang hitam. Lubang hitam pada kedua galaksi itu menurut perhitungan antara 10 dan 100 juta kali massa matahari.

Pada pusat galaksi Bima Sakti terdapat sumber radio kuat. Kebanyakan dari pancaran radio itu datang dari daerah ruang yang garis tengahnya kurang dari 10 satuan astronomi, suatu daerah yang jauh lebih kecil dari keluarga matahari. Daerah pusat ini juga merupakan sumber sinar X dan kumpulan sumber infra merah, yang kebanyakan darinya adalah bintang raksasa dingin.

G.   Evolusi Galaksi

Karena bintang-bintang penduduk II memilki penebaran yang hampir bundar mengelilingi pusat galaksi maka pendapat lama menyatakan bahwa galaksi berasal dari awan hydrogen dan helium hampir bundar dan berpusing lambat. Benda pertama yang terbentuk adalah rumpun bintang bundar yang mampat. Seiring dengan berjalannya waktu, selebihnya dari gas itu tetap menjadi piringan yang berpusing, yang di dalamnya terdapat proses pembentukan bintang-bintang baru, sementara bintang-bintang lama menjejaki orbit yang jauh lebih luar lagi menembus halo tempat mereka lahir.

Walaupun begitu, para astronom masih belum memahami betul tentang evolusi galaksi, banyak teori yang berbeda tentang evolusi itu. Satu diantaranya menyatakan bahwa bintang-bintang maha mampat terbentuk pertama dalam inti galaksi, kemudian meledak. Seterusnya menghamburkan bahan untuk membentuk piringan dan halo. Berbagai awan yang nampaknya sedang bergerak ke luar menembus bungkahan nuklir rupanya berlaku sebagai petunjuk atas rangkaian peristiwa dahsyat dalam sejarah galaksi.