Astronom Mengembangkan Metode Baru Untuk Memahami Evolusi Galaksi

Tim astronom suami istri di The University of Toledo untuk pertama kalinya dalam karir ilmiah mereka selama pandemi, bergabung untuk mengembangkan metode baru untuk memahami evolusi galaksi. Studi tersebut menguraikan metode baru untuk menetapkan sejarah pembentukan bintang dari galaksi pasca-ledakan bintang menggunakan populasi klusternya.

Hingga saat ini, kedua astronom tersebut menjalani karir paralel tetapi terpisah sambil menjalani kehidupan rumah tangga dan bertemu lintas negara. Dr. Rupali Chandar, profesor astronomi, dan Dr. J.D. Smith, profesor astronomi dan direktur Pusat Penelitian Astrofisika UToledo Ritter, menggabungkan bidang keahlian mereka.

Studi tersebut juga bekerja sama dengan alumnus UToledo Dr. Adam Smercina yang lulus dengan gelar sarjana fisika pada tahun 2015 dan saat ini menjadi peneliti pascadoktoral di University of Washington. Hasil studi tersebut telah dipublikasikan di The Astrophysical Journal dengan judul "The Star Formation History of a Post-starburst Galaxy Determined from Its Cluster Population".

Pada penelitian ini, mereka menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA untuk fokus pada galaksi pasca-ledakan bintang (Post-starbursts Galaxy) yang berjarak sekitar 500 juta tahun cahaya. Galaksi itu disebut S12 yang terlihat seperti ubur-ubur dengan sejumlah bintang mengalir keluar dari galaksi di satu sisi.

Para peneliti menggunakan pendekatan perkiraan usia dan massa gugus bintang untuk menentukan kekuatan dan kecepatan ledakan bintang yang menghentikan lebih banyak bintang dari pembentukan di galaksi. Dengan menggunakan metode ini, para astronom menemukan bahwa S12 mengalami dua periode ledakan bintang sebelum berhenti membentuk bintang, bukan hanya satu.

“Post-starbursts mewakili fase evolusi galaksi yang cukup langka saat ini. Kami berpikir bahwa hampir setengah dari semua galaksi melewati fase ini di beberapa titik dalam hidup mereka. Sejauh ini, sejarah pembentukan bintang mereka telah ditentukan hampir secara eksklusif dari pemodelan rinci penggabungan cahaya bintang," kata Smith dalam rilis University of Toledo.

Smith telah mempelajari galaksi pasca-ledakan bintang selama lebih dari satu dekade, dan Chandar bekerja pada gugus bintang di galaksi yang biasanya sekitar tiga atau empat kali lebih dekat daripada yang ada di data Smith.

"Kluster seperti fosil, mereka dapat berumur dan memberi kita petunjuk tentang sejarah galaksi masa lalu. Kluster hanya dapat dideteksi di galaksi-galaksi ini dengan pandangan mata yang jelas dari Teleskop Luar Angkasa Hubble. Tidak ada kluster yang dapat dideteksi bahkan dalam gambar dengan kualitas terbaik yang diambil dengan teleskop di darat," kata Chandar.

Smith telah memimpin beberapa proyek multi-panjang gelombang besar untuk lebih memahami sejarah evolusi galaksi pasca-ledakan bintang. Dia menemukan, misalnya, bahwa bahan bakar mentah untuk pembentukan bintang, yaitu gas dan debu, masih ada dalam jumlah yang mengejutkan di beberapa sistem ini termasuk S12. Meskipun saat ini tidak ada bintang yang sedang terbentuk.

Para astronom menggunakan massa kluster yang dipelajari dengan baik dan laju pembentukan bintang di delapan galaksi terdekat untuk mengembangkan metode baru. Metode tersebut dapat diterapkan untuk menentukan sejarah pembentukan bintang baru-baru ini untuk sejumlah sistem pasca-ledakan bintang.

"Itu pasti memiliki salah satu tingkat pembentukan bintang tertinggi dari galaksi mana pun yang pernah kami pelajari," kata Chandar. "S12 adalah galaksi terjauh yang pernah saya kerjakan."

Studi ini menunjukkan pembentukan bintang di S12 terhenti 70 juta tahun yang lalu setelah ledakan singkat namun intens membentuk beberapa kluster paling masif yang diketahui. Metode ini juga mengungkapkan ledakan pembentukan bintang sebelumnya yang tidak dapat dideteksi oleh metode pemodelan cahaya bintang gabungan sebelumnya.