Ketika anda berada di suatu tempat, sangat sulit untuk mengetahui secara pasti seberapa luas tempat tersebut. Seperti juga galaksi bima Sakti tempat kita berada. Kita juga tidak bisa keluar dari galaksi ini dan kemudian mengambil gambar dari keseluruhan galaksi. Jadi, kita hanya bisa memperkirakan dan memperhitungkannya dari pengukuran jarak obyek-objek yang berada di bagian tepi galaksi.
Perkiraan jarak didasarkan pada data pemetaan Gaia tahun lalu, dimana didapatkan diameter cakram galaksi Bima Sakti sekitar 260.000 tahun cahaya. Tetapi, karena pengaruh matahari yang ikut menambah diameter galaksi menjadi lebih jauh dari sabuk Kuiper. Selain itu, pengaruh gaya gravitasi dan juga density dari galaksi Bima Sakti itu sendiri (karena pengaruh halo materi gelap), yang membuat rentangan diameter cakram galaksi bima Sakti menjadi semakin jauh dari perhitungan semula.
Seberapa jauh rentangan tersebut? Belum lama ini sebuah tim peneliti menemukan formula perhitungan untuk mengukur diameter dari galaksi kita. Dalam sebuah artikel ilmiah yang diajukan untuk dipublikasikan dalam the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society dan telah diunggah di arXiv, astrofisikawan Alis Deason dari Durham University, Inggris dan rekan-rekannya telah berhasil mengkalkulasikan jarak diameter cakram galaksi bima sakti, yaitu 1,9 juta tahun cahaya.
Galaksi bima Sakti bukan hanya terdiri dari obyek-obyek yang terlihat – bintang-bintang dan gas yang bergerak berputar di sekitar Sagitarius A*, lubang hitam supermasif pada pusat galaksi. Ada materi gelap yang tidak terdeteksi, yang menyebabkan bintang-bintang pada tepi bagian luar dari cakram galaksi bergerak lebih cepat dari yang seharusnya karena adanya pengaruh gaya gravitasinya.
Adanya pengaruh gaya gravitasi tambahan mendorong laju rotasi ini diinterpretasikan oleh para ilmuwan berasal dari materi gelap – berupa halo yang berbentuk bulat dan sangat besar yang menyelubungi cakram galaksi. Tetapi, karena kita belum bisa mendeteksi materi gelap ini secara langsung, kita hanya bisa menduga akan kehadirannya dengan melihat pengaruh materi ini pada benda-benda di sekitarnya.
Jadi, inilah yang dilakukan oleh Deason dan rekan-rekannya yang tergabung dalam sebuah tim internasional.
Pertama, mereka melakukan simulasi kosmologis resolusi tinggi dari halo materi gelap dari massa galaksi bima Sakti, baik dalam isolasi maupun dalam analog dari grup lokal (local group), sebuah kelompok kecil galaksi-galaksi yang terentang dalam jarak sekitar 9,8 juta tahun cahaya, dimana galaksi bima sakti masuk kedalamnya.
Mereka berfokus pada proksimitas (kedekatan jarak) galaksi bima sakti dengan M31, yang dikenal dengan galaksi Andromeda, tetangga besar yang terdekat, yang diperkirakan akan bertabrakan dengan galaksi kita sekitar 4,5 milyar tahun lagi. Kedua galaksi ini kini berjarak sekitar 2,5 juta tahun cahaya, cukup dekat untuk bisa berinteraksi dalam gaya gravitasi.
Dengan menggunakan beberapa program simulasi yang berbeda, tim membuat model halo materi gelap galaksi Bima Sakti. Dengan memperhitungkan laju orbit – yaitu kecepatan orbit dari objek yang bergerak mengitari galaksi dalam jarak yang bervariasi, dan density (massa) galaksi untuk menentukan lokasi dari tepi halo materi gelap.
Semua simulasi yang dibuat ini menunjukkan bahwa diluar halo materi gelap galaksi, kecepatan laju orbit dari objek disana terdeteksi turun seketika seperti pada kecepatan orbit pada galaksi katai (dwarf galaxy).
Mereka kemudian membandingkan hasil simulasi yang mereka buat dengan data hasil observasi dari galaksi katai di sekitar galaksi bima Sakti. Dan, seperti yang diprediksi oleh simulasi tersebut, terjadi penurunan tiba-tiba dari kecepatan orbit dari obyek-obyek di luar jarak tersebut. Tim mengkalkulasikan jarak radius hingga batas galaksi ini adalah sekitar 292 kiloparsecs, atau sekitar 950.000 tahun cahaya.
Jika dikalikan dua, maka akan didapatkan diameter galaksi sekitar lebih dari 1,9 juta tahun cahaya.
Perhitungan jarak tersebut masih harus terus diperbaiki hingga didapatkan jarak yang pasti. Karena kalkulasi jarak tersebut bukanlah fokus dari penelitian ini, tetapi hasilnya bisa membantu kita menentukan batas dari galaksi Bima Sakti, dan mungkin nantinya bisa digunakan dalam menentukan batas dari galaksi-galaksi lainnya.
