BAGIKAN
[Credit : Gemini Observatory / NSF / AURA / Keck / Jen Miller]

Astronom menggunakan data dari Gemini dan WM Keck Observatories di Hawai’i telah menemukan galaksi yang tampaknya hampir tidak memiliki materi gelap. Karena alam semesta didominasi oleh materi gelap, dan itu adalah fondasi tempat galaksi dibangun, “… ini adalah pengubah permainan,” menurut Peneliti Utama Pieter van Dokkum dari Universitas Yale.

Galaksi dan materi gelap berjalan beriringan; Anda biasanya tidak menemukan satu tanpa yang lainnya. Jadi ketika para peneliti menemukan sebuah galaksi, yang dikenal sebagai NGC1052-DF2, yang hampir benar-benar tanpa materi, mereka terkejut.

“Menemukan galaksi tanpa materi gelap tidak terduga karena substansi misterius yang tidak terlihat ini adalah aspek paling dominan dari galaksi manapun,” kata penulis utama Pieter van Dokkum dari Yale University. “Selama beberapa dekade, kami berpikir bahwa galaksi memulai hidup mereka sebagai gumpalan materi gelap. Setelah itu, segala sesuatu yang lain terjadi: gas jatuh ke dalam lingkaran materi gelap, gas berubah menjadi bintang, perlahan-lahan mereka dibangun, maka Anda berakhir dengan galaksi seperti Milky Way. NGC1052-DF2 menantang gagasan standar tentang bagaimana kita berpikir sebuah galaksi terbentuk. ”

Penelitian, yang diterbitkan dalam jurnal Nature edisi 29 Maret , mengumpulkan data dari Gemini North dan WM Keck Observatories, baik di Maunakea, Hawai’i, Hubble Space Telescope, dan teleskop lain di seluruh dunia.

Mengingat ukurannya yang besar dan penampilannya yang redup, para astronom mengklasifikasikan NGC1052-DF2 sebagai galaksi ultra-diffuse, tipe galaksi yang relatif baru yang pertama kali ditemukan pada tahun 2015. Galaksi ultra-difuse mengejutkan semua pihak. Namun, tidak ada galaksi lain dari jenis ini yang belum ditemukan yang sangat kurang dalam materi gelap.

“NGC1052-DF2 adalah keanehan, bahkan di antara kelas galaksi yang tidak biasa ini,” kata Shany Danieli, seorang mahasiswa pascasarjana Universitas Yale di tim.

Untuk mengintip lebih dalam ke galaksi unik ini, tim menggunakan Gemini Multi Object Spectrograph (GMOS) untuk menangkap gambar detil NGC1052-DF2, menilai strukturnya, dan memastikan bahwa galaksi tidak memiliki tanda-tanda interaksi dengan galaksi lain.

“Tanpa gambar-gambar Gemini yang membedah morfologi galaksi kita tidak memiliki konteks untuk sisa data,” kata Danieli. “Juga, konfirmasi Gemini bahwa NGC1052-DF2 saat ini tidak berinteraksi dengan galaksi lain akan membantu kita menjawab pertanyaan tentang kondisi di sekitar kelahirannya.”

Van Dokkum dan timnya pertama kali melihat NGC1052-DF2 dengan Dragonfly Telephoto Array, teleskop yang dibangun khusus di New Mexico yang mereka rancang untuk menemukan galaksi-galaksi gaib ini. NGC1052-DF2 sangat kontras ketika perbandingan dibuat antara gambar dari Dragonfly Telephoto Array dan Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Gambar-gambar Dragonfly memperlihatkan objek “seperti gumpalan” yang samar, sementara data SDSS mengungkapkan koleksi sumber-sumber yang relatif seperti titik terang.

Selain pengamatan Gemini, untuk lebih menilai ketidakkonsistenan ini tim membedah cahaya dari beberapa sumber terang dalam NGC1052-DF2 menggunakan Deep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) teleskop Keck dan Low-Resolution Imaging Spectrometer (LRIS), mengidentifikasi 10 gugus bola. Cluster ini adalah kelompok-kelompok padat besar yang mengorbit inti galaksi.

Data spektral yang diperoleh pada teleskop Keck mengungkapkan bahwa gugus bola bergerak jauh lebih lambat dari yang diperkirakan. Semakin lambat objek-objek dalam suatu sistem bergerak, semakin sedikit massa yang ada dalam sistem itu. Perhitungan tim menunjukkan bahwa semua massa di galaksi dapat dikaitkan dengan massa bintang-bintang, yang berarti hampir tidak ada materi gelap di NGC1052-DF2.

Kiri: Galaksi ultra-diffuse kaya dengan gugusan bola, yang memegang kunci untuk memahami asal dan massa benda misterius ini. Kanan: Dengan melihat lebih dekat pada salah satu gugus bola di dalam galaksi, yang semuanya jauh lebih terang daripada yang khas, yang paling terang memancarkan cahaya hampir sama terangnya dengan Bima Sakti. Spektrum, diperoleh oleh Keck Observatory menunjukkan garis penyerapan yang digunakan untuk menentukan kecepatan benda ini. Sepuluh kelompok diamati, memberikan informasi yang diperlukan untuk menentukan massa galaksi, mengungkapkan kurangnya materi gelap. [Credit: Observatorium Gemini / NSF / AURA / WM Keck Observatory / Jen Miller / Joy Pollard.]

“Jika pun ada materi gelap, itu sangat sedikit,” jelas van Dokkum. “Bintang-bintang di galaksi dapat menjelaskan semua massa, dan sepertinya tidak ada ruang untuk materi gelap.”

“Keck berada dalam kelompok teleskop yang sangat kecil yang bahkan dapat mencoba pengamatan ini, karena Anda memerlukan teleskop besar untuk mengukur kecepatan akurat ini,” tambah van Dokkum. “Keck juga memiliki beberapa spektrograf terbaik di dunia untuk mengukur kecepatan benda-benda pingsan. Kami memiliki kesempatan untuk memeriksa dan memastikan kami mendapat hasil yang sama dalam ketidakpastian, dan itu memberi kami keyakinan bahwa kami melakukan hal yang benar. ”

Hasil tim menunjukkan bahwa materi gelap dapat dipisahkan dari galaksi. “Penemuan ini menunjukkan bahwa materi gelap itu nyata – ia memiliki eksistensi terpisah sendiri selain komponen galaksi lain,” kata van Dokkum.

Gugus globular NGC1052-DF2 dan struktur tidak khas telah membingungkan para astronom yang bertujuan untuk menentukan kondisi galaksi ini terbentuk.

“Ini seperti Anda menyiapkan galaksi dan Anda hanya memiliki halo bintang dan gugus bola, dan entah bagaimana lupa untuk membuat yang lain,” kata van Dokkum. “Tidak ada teori yang meramalkan jenis-jenis galaksi seperti ini. Galaksi adalah misteri yang lengkap, karena segala sesuatu tentang hal itu aneh. Bagaimana Anda benar-benar bisa membentuk salah satu dari hal-hal ini, benar-benar tidak diketahui.”

Namun, para peneliti memang memiliki beberapa ide. NGC1052-DF2 berada sekitar 65 juta tahun cahaya dalam kumpulan galaksi yang didominasi oleh galaksi elips raksasa NGC 1052. Pembentukan galaksi bergolak dan penuh kekerasan, dan van Dokkum menunjukkan bahwa pertumbuhan miliaran galaksi besar tahun lalu mungkin memainkan peran dalam defisiensi materi gelap NGC1052-DF2.

Ide lain adalah bahwa peristiwa dahsyat dalam galaksi eksentrik, seperti kelahiran banyak bintang masif, menyapu semua gas dan materi gelap, menghentikan pembentukan bintang.

Kemungkinan-kemungkinan ini bersifat spekulatif, dan tidak menjelaskan semua karakteristik galaksi yang diamati, para peneliti menambahkan.

Tim terus mencari galaksi yang lebih kekurangan materi gelap. Mereka menganalisis gambar Hubble dari 23 galaksi difus lainnya. Tiga dari mereka muncul untuk berbagi kesamaan dengan NGC1052-DF2, dimana van Dokkum rencanakan untuk menindaklanjuti dalam beberapa bulan mendatang di Keck Observatory.

“Setiap galaksi yang kita tahu sebelumnya memiliki materi gelap, dan mereka semua  dalam kategori yang sudah biasa dikenal seperti galaksi spiral atau elips,” kata van Dokkum. “Tapi apa yang akan Anda dapatkan jika tidak ada materi gelap sama sekali? Mungkin ini yang akan Anda dapatkan.”

VIAaum
SUMBERGemini Observatory
BAGIKAN