Gambaran Terbaru Struktur Bima Sakti

Semula, galaksi Bima Sakti digambarkan sebagai sebuah struktur spiral dengan empat lengan yang tersusun atas bintang-bintang, masing masing adalah lengan Norma, Scutum-Centaurus, Sagittarius, dan Perseus. Selain itu terdapat pula pita gas dan debu di daerah pusat galaksi. Matahari kita terletak pada sebuah lengan kecil yang disebut lengan Orion, yang terletak diantara lengan Sagittarius dan Perseus.

Model yang disusun berdasarkan observasi radio tahun 1950-an terhadap gas-gas dalam galaksi ini bertahan hingga mengalami revisi pada tahun 1990-an. Berdasarkan hasil dari large infrared sky survey, ditemukan keberadaan pita besar yang terdiri dari bintang-bintang di tengah galaksi Bima Sakti. Sinar inframerah dapat menembus debu, dan dengan demikian teleskop yang dirancang untuk mengumpulkan sinar inframerah dapat melihat lebih jelas kedalam pusat galaksi yang dipenuhi debu dan aneka macam objek.

Berikutnya, pada 2005, para astronom mulai menggunakan detektor inframerah pada teleskop antariksa Spitzer untuk memperoleh informasi lebih rinci mengenai pita tersebut. Sekelompok astronom yang dipimpin oleh Robert Benjamin dari University of Wisconsin menemukan bahwa pita yang terentang dari pusat Galaksi ke arah luar tersebut lebih luas dan lebih panjang dibanding yang diperkirakan sebelumnya.

Mereka memperoleh citra inframerah terbaru dari Bimasakti yang menunjukan galaksi ini terentang 130 derajat di sepanjang langit dan satu derajat merentang dari bidang galaksi menuju ke atas dan bawah. Mosaik ini terdiri dari 800.000 gambar yang diambil dan menampilkan lebih dari 110 juta bintang.

Gambaran terbaru mengenai struktur Bima Sakti. Dua lengan utama (Scutum-Centaurus dan Perseus) menyatu dengan ujung pita di pusat galaksi. Dua lengan kecil (Norma and Sagittarius) kelihatan lebih redup. Matahari kita terletak di Lengan Orion, sebuah lengan kecil yang berada di antara lengan Sagittarius dan Perseus. (Gambar: NASA)

Benjamin lantas mengembangkan perangkat lunak khusus untuk menghitung bintang-bintang tersebut serta mengukur kerapatannya. Perhitungan yang dilakukannya pada lengan Scutum-Centaurus menunjukan peningkatan jumlah bintang dibanding yang seharusnya ada di suatu lengan spiral. Sementara pengukuran pada lengan Sagittarius dan Norma tidak menunjukan adanya peningkatan jumlah bintang. Lengan ke-4, yakni lengan Perseus yang menyelubungi bagian terluar Bimasakti, tidak dapat dilihat dalam citra terbaru yang diambil Spitzer.

Penemuan ini menunjukkan bahwa galaksi Bima Sakti memiliki dua lengan spiral, sebagaimana struktur pada galaksi berpita pada umumnya. Lengan utama tersebut, lengan Scutum-Centaurus dan Perseus, memiliki kerapatan terbesar yang tersusun atas bintang-bintang muda dan terang serta bintang-bintang yang lebih tua yang dikenal sebagai raksasa merah (red-giant stars). Benjamin menyatakan bahwa kedua lengan utama tersebut terlihat berhubungan dengan bagian terdekat dan terjauh dari pita utamanya.

“Kini, kita dapat menyatukan kedua lengan tersebut dengan pita utama, seperti menyusun sebuah puzzle,” jelas Benjamin. Observasi inframerah sebelumnya menemukan petunjuk mengenai kedua lengan tersebut. Namun hasilnya tidak begitu jelas karena posisi dan lebar lengan masih belum diketahui.

Sekalipun lengan galaksi tampak sebagai fitur yang lengkap, namun pada kenyataannya bintang di dalamnya secara konstan terus bergerak keluar dan masuk di dalam lengan tersebut. Hal ini disebabkan oleh pergerakan bintang-bintang tersebut saat mengorbit pusat galaksi.

Matahari pun sekali waktu akan berada pada lengan yang berbeda. Dan sejak ia terbentuk 4 milyar tahun yang lalu, Matahari telah mengitari pusat galaksi sebanyak 16 kali. (spitzer.caltech.edu

Ledakan Sinar Gamma Terbesar

Teleskop antariksa sinar Gamma Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope) baru-baru ini telah mendeteksi ledakan sinar gamma pertama dalam resolusi tinggi. Ledakan tersebut memiliki total energi terbesar, pergerakan tercepat, dan pelepasan energi tertinggi yang pernah terlihat. Ledakan yang dirujuk sebagai GRB 080916C tersebut, terjadi pada pukul 19:13 EDT (15:13 GMT/22:13 WIB) tanggal 14 September 2008 di konstelasi Carina.

Perangkat Large Area Telescope beserta Gamma Ray Burst Monitor pada teleskop Fermi secara simultan merekam peristiwa tersebut. Kedua instrumen tersebut menyediakan pandangan dari tahap awal ledakan, dikenal sebagai “prompt”, berupa pancaran sinar gamma dengan energi antara 3.000 hingga lebih dari 5 milyar kali dari yang dipancarkan dalam gelombang cahaya kasatmata.

Ledakan sinar gamma sendiri merupakan ledakan yang paling cemerlang di alam semesta. Para astronom meyakini bahwa kebanyakan ledakan semacam ini terjadi apabila sebuah bintang masif yang eksotik kehabisan bahan bakar nuklirnya. Saat inti bintang runtuh dalam bentuk lubang hitam, semburan material – yang disulut oleh proses yang belum sepenuhnya diketahui – terlepas ke antariksa dengan kelajuan mendekati kecepatan cahaya. Semburan tersebut memancar dari bintang yang sedang runtuh, dan berinteraksi dengan gas yang sebelumnya mengalir dari bintang dan menghasilkan kilatan cahaya terang yang kemudian perlahan memudar seiring berlalunya waktu.

Citra gabungan dari sisa ledakan GRB 080916C dalam panjang gelombang Ultra-Violet, Optikal dan sinar-X. Gambar diambil dengan Teleskop Sinar Gamma Swift. (Gambar: NASA/Swift/Stefan Immler)

Hampir 32 jam setelah ledakan, Jochen Greiner dari Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics di Garching, Jerman, memimpin sekelompok ilmuwan untuk mencari pendar cahaya sisa ledakan. Kelompok tersebut mengambil citra dalam tujuh panjang gelombang secara simultan menggunakan perangkat Gamma-Ray Burst Optical/Near-Infrared Detector (GROND) yang terpasang pada teleskop 2,2 meter di European Southern Observatory di La Silla, Chile.

Dalam warna-warni tertentu, kecerlangan dari objek jauh menunjukkan karakteristik memudar secara cepat (drop-off) yang diakibatkan oleh keberadaan kabut gas. Makin jauh suatu objek, panjang gelombang cahaya yang memudar tersebut makin bergeser ke warna merah. Hal ini memberikan petunjuk kepada para astronom untuk memperkirakan jarak objek tersebut. Observasi lanjutan akhirnya menunjukkan bahwa ledakan tersebut terjadi pada suatu tempat bejarak 12,2 miliar tahun cahaya dari Bumi.

Dengan berpatokan pada jarak itu, tim Fermi menunjukkan bahwa besarnya ledakan tersebut melampaui sekitar 9.000 kali besar ledakan supernova biasa, apabila energinya dipancarkan sama rata ke segala arah. Ini adalah cara standar bagi para astronom untuk membandingkan skala suatu peristiwa astronomis, walaupun kenyataannya ledakan sinar gamma memancarkan sebagian besar energinya dalam semburan yang sempit. Bersama dengan pengukuran dengan teleskop Fermi, besaran jarak ini juga membantu para astronom untuk menentukan kecepatan terendah yang mungkin untuk pelepasan material pada “prompt” sinar gamma. Dalam semburan ledakan tersebut, gas mestilah terlontar pada kecepatan 99.9999 persen dari kecepatan cahaya. Besarnya kekuatan dan kecepatan ledakan ini adalah yang paling ekstrim yang pernah tercatat hingga kini.

Salah satu aspek yang menarik dari ledakan ini ialah adanya selang waktu (delay) selama 5 detik antara pelepasan energi tertinggi dengan yang terendah. Hal semacam ini juga pernah teramati secara jelas dalam satu ledakan lainnya. Seperti dijelaskan oleh Peter Michelson, peneliti utama (principal investigator) pada Fermi Large Area Telescope, hal ini mungkin berarti bahwa pancaran energi tertinggi berasal dari bagian semburan yang berbeda, atau tercipta melalui mekanisme yang berbeda.

Makalah yang memuat hasil pengamatan ini telah diterbitkan pada 19 Februari 2009 melalui edisi online dari jurnal ilmiah Nature. (www.nasa.gov)