Gas Antar Bintang (1)

Galaksi kita/Milkyway diselimuti oleh awan yang sangat tipis yang kita kenal sebagai awan antar bintang/interstellar medium. Selama ini medium tersebut terlihat seperti kumpulan gas yang dingin, layaknya sebuah reservoir gas statis yang menunggu dengan tenangnya hingga tiba waktunya mengalami kondensasi dan menjadi bintang baru. Akan tetapi dalam beberapa tahun terakhir seiring perkembangan ilmu Astronomi, kita bisa mengenali awan antar bintang ini sebagai sebuah medium yang terdiri dari kerapatan, temperatur, dan ionisasi yang sangat bervariasi.

Pengamatan dengan teleskop di Bumi memperlihatkan bahwa awan antar bintang ternyata tidak kalah kompleks dengan atmosfer planet. Medium ini dipengaruhi oleh gravitasi bintang-bintang dan materi lainnya, dipanaskan oleh cahaya bintang, partikel berenergi, dan medan magnetik. Karena berbagai aktivitas ini, medium antar bintang senantiasa mengalami transformasi yang berulang. Seperti layaknya atmosfer planet, kerapatan tertinggi terdapat di bagian paling bawah. Dalam hal ini bagian yang dimaksud adalah bidang galaksi, dimana tekanan harus mampu mengimbangi berat dari medium di bagian atas.

Ketika bintang kehabisan bahan bakarnya dan mati, bintang-bintang yang cukup masiv seperti matahari akan membuang sebagian besar materinya kembali menjadi medium antar bintang. Jadi tidak jauh berbeda dengan siklus air di Bumi, pengembunan akan selalu diikuti oleh penguapan, sehingga materi senantiasa mengalami daur ulang.

Akan tetapi memahami medium antar bintang sebagai sebuah atmosfer masih menyisakan banyak pertanyaan. Diantaranya, apa yang menyebabkan, kapan, dan seberapa cepat bintang terbentuk dari medium antar bintang. Serta konsekuensinya, bintang generasi yang bagaimana yang mampu menghasilkan medium antar bintang tempat lahirnya bintang-bintang baru.

Feedback ini bisa jadi positif atau negatif. Pada satu sisi, bintang-bintang bermassa besar akan memanaskan dan mengionisasi medium antar bintang sehingga menyebabkan medium tersebut ‘membengkak’. Ekspansi ini akan meningkatkan temperatur lingkungan, menekan awan antar bintang, dan mungkin saja menyebabkan terjadinya keruntuhan medium ini menjadi bintang baru. Di sisi lain, pemanasan dan ionisasi juga akan menggan gu awan antar bintang, mencegah kelahiran bintang baru. Pada saat bintang besar meledak, hal ini bisa menghancurkan awan antar bintang tersebut. Akan tetapi feedback yang negatif ini bisa menjelaskan kenapa keruntuhan gravitasi awan antar bintang menjadi bintang baru bisa jadi sangat efisien.

Cosmic Downsizing

Selama bertahun-tahun para astronomer percaya bahwa alam semesta telah memasuki fase pertengahan dimana aktivitas alam semesta sudah jauh berkurang dibanding aktivitas yang terjadi selama fase awal.
Pada fase awal hingga sekitar 6 milyar tahun setelah big bang, merupakan era aktivitas puncak cosmis. Pada fase ini, bintang terbentuk dalam jumlah yang sangat besar, galaksi-galaksi bertabrakan dan bergabung, serta black holes ditarik ke dalam pusaran gas. Pada fase selanjutnya, sekitar 8 milyar kemudian aktivitas ini menurut sangat kontras. Tabrakan galaksi berkurang, pembentukan bintang tidak lagi besar-besaran, serta sejumlah black hole raksasa mengalami fase dorman.
Pengamatan dan penelitian pada beberapa tahun terakhir alhirnya membuktikan bahwa ternyata hasil ini terlalu dilebih-lebihkan. Penemuan terakhir menunjukkan bahwa alam semesta masih melaksanakan aktivitasnya di seluruh jagad. Jika dulu pada fase awal terjadi pembentukan bintang-bintang besar dalam jumlah kecil, maka sekarang dideteksi adanya sejumlah besar pembentukan bintang-bintang kecil.
Dalam memperoleh jawaban untuk keadaan ini, para astronomer banyak melakukan pengamatan terhadap blck hole dan quasar. Pengamatan pada cahaya tampak pada akhir 1980-an memberikan hasil bahwa jumlah quasar pada fase awal jauh lebih banyak daripada jumlah inti galaksi aktiv yang ada saat ini. Karena supermassive black hole yang menyebabkan aktivitas quasar yang sangat jauh, tidak dapat dihancurkan, para astronomer mengasumsikan bahwa banyak galaksi-galaksi dekat yang mengandung quasar yang telah mati (black hole yang kehabisan fuel supply).
Pengamatan pada cahaya tampak memang tidak memberikan hasil yang memuaskan. Karena cahaya tampak tidak mampu menembus awan gas dan debu yang menutupi black hole. Akan tetapi keterbatasan ini bisa dijawab dengan pengamatan pada panjang gelombang x ray. Sinar X, dalam hal ini lebih powerful karena Sinar X mampu menembus awan dan debu yang menyelimuti black hole. Karena black hole tidak mampu melewati atmosfer bumi, kita membutuhkan teleskop X ray antariksa yang mampu mendeteksi aktivitas black hole. Saat ini teleskop yang sangat diandalkan untuk kepentingan ini adalah Chandra Observatory dan XMM/Newton X-ray Observatory.
Selain itu, pada tahun 2000, sebuah tim yang terdiri dari Lennox L. Cowie (University of Hawaii Institut for Astronomy), Richard F. Mushotzky (NASA Goddard Space Flight Center), Eric A. Richards (Arizona State University), dan Amy J. Barger (University of Wisconsin) melakukan identifikasi optis terhadap 20 sumber X-ray hasil temuan Chandra dengan menggunakan teleskop Subaru di Mauna Kea-Hawaii. Hasilnya sangat mengejutkan, kebanyakan supermasiv black hole yang masih aktiv menempati galaksi-galaksi yang dekat dan terang.
Hasil ini cukup melegakan para ahli karena ternyata tidak semua supermasiv black hole dibentuk pada era quasar, tapi ada juga yang terbentuk pada present universe. Akan tetapi supermasiv black hole yang ada saat ini tentu berbeda dengan supermasiv black hole yang lahir pada era quasar (yang saat ini bisa diamati pada distant quasar). Distant quasar merupakan pemakan yang rakus yang menelan semua material yang ada di sekelilingnya dengan kecepatan tinggi. Berbeda dengan present-day black hole yang lebih moderat.
Para ahli hingga saat ini masih belum berhasil mengetahui apa yang menyebabkan perbedaan ini. Namun kemungkinannya adalah bahwa present-day black hole memiliki gas dan material yang lebih sedikit untuk dikonsumsi. Galaksi-galaksi dekat mengalami lebih sedikit tabrakan dan penggabungan dengan galaksi lain dibanding galaksi-galaksi tua. Sedikitnya tabrakan antar galaksi, yang normalnya menghasilkan banyak material yang bisa dikonsumsi black hole, juga menyebabkan aktivitas black hole jadi berkurang.

Naked Singularities

Kondisi Singularitas sangat akrab dengan salah satu objek astronomi yaitu Balck Hole atau Lubang Hitam. Dalam sebuah Black Hole, kondisi singularitas tidak bisa diamati alias tertutup. Kondisi ini dibatasi oleh sebuah “event horizon” yang menyembunyikan singularitas didalamnya. Tak ada satu hal pun yang jatuh ke permukaan ini bisa keluar lagi atau diamati ‘nasib’nya.

Berbeda halnya dengan naked singularity yang tidak mempunyai dinding pembatas yang menghalangi observasi terhadap apa yang akan terjadi didalam singularitas. sehingga kita bisa mengamati apa yang terjadi pada setiap objek yang jatuh ke permukaan black hole.

to be continued..(: