Bintang-bintang dari gugus kuno yang ditemukan di Bima Sakti

Galaksi seperti Bima Sakti diperkirakan telah dibangun melalui serangkaian penggabungan, menarik galaksi dan kelompok bintang yang lebih kecil dan menjadikan bintang asing ini milik mereka sendiri. Dalam beberapa kasus, penggabungan tersebut cukup baru sehingga kita masih dapat mendeteksi benda yang sebelumnya independen sebagai sekelompok bintang yang mengorbit Bima Sakti bersama-sama. Namun, seiring waktu, interaksi dengan bintang-bintang lain di Bima Sakti perlahan-lahan akan mengganggu struktur apa pun yang menjadi rumah gugus.

Jadi mengejutkan bahwa para peneliti telah menemukan apa yang tampak sebagai sisa-sisa gugus bola dari beberapa bintang tertua di sekitarnya. Penemuan ini konsisten dengan model pembangunan galaksi “pertumbuhan melalui fusi”, tetapi menimbulkan pertanyaan tentang bagaimana massa akan tetap utuh selama itu.

Penambangan data Gaia

Hasilnya dimulai dengan analisis data dari Badan Antariksa Eropa Misi Gaia, yang bertujuan untuk membuat setidaknya peta Bima Sakti dalam tiga dimensi. Gaia telah memotret hampir satu miliar objek puluhan kali, yang cukup untuk memperkirakan lokasi dan gerakannya di sekitar inti Bima Sakti. Peta ini membantu para ilmuwan mengidentifikasi struktur di dalam galaksi kita berdasarkan fakta bahwa ada beberapa gugus bintang yang tidak hanya berdekatan secara fisik, tetapi semuanya bergerak ke arah yang sama.

Penambangan data Gaia untuk jenis struktur ini sangat berguna sehingga ada algoritma perangkat lunak yang disebut STREAMFINDER yang mendefinisikannya. Program ini mengarah pada penemuan aliran bintang C-19, sekelompok bintang yang bergerak bersama melalui halo Bima Sakti.

Salah satu cara untuk memeriksa apakah kelompok bintang ini benar-benar dimulai sebagai bagian dari satu kelompok adalah dengan memeriksa usia mereka. Cluster sering terdiri dari bintang-bintang dengan usia yang sama. Salah satu cara untuk mengetahui apakah bintang terbentuk pada saat yang sama adalah dengan memeriksa kandungan unsur yang lebih berat. Ada beberapa elemen yang lebih berat daripada helium selama Big Bang, jadi sebagian besar elemen yang lebih berat yang ada sekarang berasal dari bintang-bintang sebelumnya. Semakin dalam sejarah alam semesta bintang terbentuk, semakin besar kemungkinan bintang tersebut mengandung unsur-unsur yang lebih berat ini.

(Para astronom menyebut elemen apa pun yang lebih berat dari helium sebagai logam dan mengacu pada kandungan elemen berat bintang sebagai logam. Tapi ini mungkin membingungkan sebagian besar non-astronom, jadi kita akan menghindarinya.)

Jadi, para astronom di balik penelitian baru mengukur tingkat unsur-unsur berat di bintang-bintang yang dianggap milik aliran C-19. Dengan pengecualian satu anggota badan, mereka semua persis sama, menunjukkan bahwa sungai sebenarnya adalah sisa-sisa kelompok yang mengganggu. Tetapi hasilnya juga mengandung kejutan: jumlah elemen berat yang sangat rendah.

Sejarah kuno

Cara khas untuk merekam unsur-unsur berat adalah melalui rasio besi (yang terbentuk hanya di akhir kehidupan bintang masif) dengan hidrogen. Hidrogen selalu menjadi elemen paling melimpah di alam semesta, sementara kadar besi perlahan-lahan meningkat seiring waktu. Jadi semakin tinggi rasio besi terhadap hidrogen, semakin baru bintang itu terbentuk.

Dalam kasus aliran C-19, rasionya sangat rendah. Sangat rendah sehingga bintang C-19 terbentuk 3 miliar tahun yang lalu setelah Big Bang, atau ketika alam semesta hanya sekitar seperempat dari usianya saat ini. Ada kemungkinan bahwa mereka terbentuk sedikit lebih awal.

Di dalam Bima Sakti, beberapa ratus bintang dengan tingkat elemen berat yang sama rendahnya telah diidentifikasi. Tetapi tidak ada gugus yang pernah terlihat di mana setiap bintang berada pada tingkat yang begitu rendah. Faktanya, sebelum penemuan ini, kluster di Bima Sakti dianggap mengandung elemen berat Bumi—semuanya memiliki tingkat yang lebih tinggi daripada yang terlihat di aliran C-19. Ini benar meskipun fakta bahwa berdasarkan distribusi kelompok yang diketahui, kami mengharapkan sekitar lima level dengan elemen berat yang serupa dengan aliran C-19.

Kurangnya cluster lain menunjukkan bahwa sebagian besar cluster awal seperti aliran ini sudah sangat terganggu sehingga memudar ke latar belakang bintang Bima Sakti. Yang menimbulkan pertanyaan mengapa tidak ada aliran C-19. Ini sangat tidak terduga karena orbit arus di sekitar inti galaksi membawanya lebih dalam ke Bima Sakti, memberinya banyak peluang untuk terlibat dalam interaksi dengan fitur lain yang seharusnya menonaktifkannya.

Salah satu kemungkinan yang dapat menjelaskan hal ini adalah bahwa kluster tersebut awalnya memasuki Bima Sakti sebagai bagian dari galaksi kerdil yang ditelan. Struktur galaksi kerdil dapat memberikan tingkat perlindungan sampai ia jatuh dan bintang-bintangnya tersebar di seluruh Bima Sakti. Dan jika benar, massa yang memunculkan aliran C-19 mengandung sebagian besar bintang di galaksi kerdil saat itu.

Tidak peduli bagaimana kita menjelaskannya, kehadiran aliran C-19 memberi tahu kita banyak hal tentang sejarah alam semesta. Para penulis menyimpulkan, “Kehadiran C-19 dengan sendirinya membuktikan bahwa gugus bola seharusnya dapat terbentuk di lingkungan mineral rendah di mana struktur galaksi pertama berkumpul.”

Alam, 2022. DOI: 10.1038 / s41586-021-04162-2 (Tentang DOI).