'Jalur Pipa' Besar Penghubung Alam Semesta Ditemukan di Jaringan Kosmik

Alam semesta dipenuhi galaksi masif kuno ketika baru berusia beberapa miliar tahun. Berbagai simulasi menunjukkan raksasa galaksi kemungkinan telah diberi makan oleh gas dingin pada filamen materi gelap — struktur yang membentuk jaringan kosmik yang menghubungkan galaksi di alam semesta. Akan tetapi, tidak banyak yang diketahui tentang sifat infusi gas ini karena ilmuwan tidak dapat mengamatinya secara langsung.

Tapi kini, tim ilmuwan yang dipimpin oleh Hai Fu, associate professor jurusan astronomi di Universitas Iowa, telah mengidentifikasi filamen gas “pipa” — begitu mereka menyebutnya — yang memberi makan galaksi besar. Galaksi itu terbentuk 2,5 miliar tahun silam, sekitar seperlima dari usianya saat ini.

Butuh bertahun-tahun bagi ilmuwan untuk menemukannya. Diterbitkan Rabu dalam Astrophysical Journal, penemuan tersebut mendukung model yang memperkirakan materi pembentuk bintang dikirim ke galaksi besar melalui filamen kosmik ini.

Fu dengan bangga mengucapkan lewat email, penemuan mereka adalah “bukti terbaik” yang ada sejauh ini. Meski penelitian sebelumnya telah mendeteksi kemungkinan filamen, tak ada satu pun yang mampu menangkap informasi kimia terperinci yang “mendukung asalnya sebagai arus masuk,” imbuhnya.

Sebaliknya, tim Fu berhasil mengidentifikasi tanda kimiawi aliran gas di galaksi yang mereka pelajari. Mereka bisa melakukannya berkat deretan benda-benda bercahaya raksasa langka yang kebetulan terlihat di sekitarnya. Dikenal sebagai SMM J0913, galaksi tersebut adalah bagian dari lingkungan kosmik lebih besar yang berisi dua kuasar terang — inti galaksi khusus yang merupakan salah satu fenomena paling terang di alam semesta.

Dua kuasar tersebut menyinari SMM J0913 yang berada di depannya dari sudut pandang Bumi, sehingga Fu dan rekan-rekan mampu melihat detail aliran gas luar biasa yang memberi makan entitas yang sedang tumbuh ini.

“Aliran ini menonjol dalam siluet pada dua kuasar terang,” Fu menjelaskan.

Tim ilmuwan menggunakan informasi spektral yang ditangkap oleh Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), teleskop radio terbesar di Bumi, untuk menyelidiki kelimpahan zat kimia dalam filamen.

Hasilnya menunjukkan, aliran itu kekurangan unsur-unsur berat seperti aluminium, karbon, besi dan magnesium. Lingkungan di dalam galaksi besar seperti SMM J0913 tak pernah kekurangan unsur-unsur berat yang dimuntahkan oleh ledakan bintang, sehingga ini menjadi petunjuk bahwa gasnya dialirkan dari lingkungan yang terkuras di luar galaksi.

Simulasi kosmik telah mengusulkan, filamen sempit ini dapat menjelaskan proses pengaliran gas dingin ke dalam galaksi tanpa terganggu atmosfer panas dari entitas raksasa tersebut.

Penelitian ini memakan waktu yang begitu lama. Tim Fu baru menemukan sistem sempurna yang berisi SMM J0913 setelah lima tahun mengamati 70.000 galaksi di alam semesta.

“Membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk memahami sistem ini, sehingga telah terjadi realisasi secara bertahap dalam mensintesis data berbagai teleskop,” terangnya. Fu mengenang betapa bahagia dirinya ketika menerima informasi spektral ALMA yang mengonfirmasi SMM J0913 adalah jenis galaksi yang tepat untuk menjawab teka-teki ini.

Studi terbaru itu memang menambah wawasan kita tentang pembentukan galaksi masif di alam semesta awal, tapi masih banyak yang perlu dilakukan oleh peneliti. Berhubung tim Fu hanya mengamati dua titik di sepanjang aliran, penelitian di masa depan dapat mencoba “melihat jangkauan fisik penuhnya”. Fu berharap bisa melihatnya dengan Keck Observatory dari atas gunung Mauna Kea di Hawaii. Fu berencana melakukan ini pada Maret mendatang.

“Dalam jangka panjang, kita perlu menemukan lebih banyak aliran di sekitar galaksi besar lain,” katanya. “Saya penasaran apakah kita bisa melakukannya secara efisien dengan teleskop yang ada saat ini.”