 |
| Galaksi Bunga Matahari, M63. Kredit: Bills Nyder |
Galaksi tidak tersebar secara acak di alam semesta, tetapi sering ditemukan di sebuah "gugus galaksi", yang pada gilirannya juga merupakan bagian dari kelompok yang lebih besar yang disebut "super-gugus galaksi."
Para astronom di paruh kedua abad ke-20 telah banyak membuat penemuan yang menakjubkan, memperluas pemahaman kita tentang alam semesta. Pengetahuan manusia tentang bagaimana alam semesta tercipta telah tumbuh secara eksponensial. Namun demikian, beberapa pertanyaan mendasar masih belum terjawab, salah satunya; bagaimana galaksi pertama terbentuk?
Model kosmologi yang ada saat ini mengenai alam semesta awal didasarkan pada teori Dentuman Besar (Big Bang). Sekitar 300.000 tahun setelah peristiwa Big Bang, atom-atom hidrogen dan helium mulai terbentuk, dalam sebuah peristiwa yang disebut rekombinasi. Hampir semua hidrogen adalah netral (tidak terionisasi) dan dengan mudah menyerap cahaya, serta belum ada bintang yang terbentuk.
Akibatnya periode ini disebut "Zaman Kegelapan". Dari fluktuasi kepadatan (atau ketidakseragaman anisotropi) dalam materi purba inilah struktur-struktur yang lebih besar mulai muncul. Hasilnya, massa materi barionik mulai memadat dalam cincin cahaya materi gelap dingin. Struktur-struktur primordial inilah yang akhirnya menjadi galaksi yang kita lihat hari ini.
Bukti tentang kemunculan awal galaksi ditemukan pada tahun 2006, ketika diketahui bahwa galaksi IOK-1 memiliki pergeseran merah (red shift) yang luar biasa tinggi sebesar 6,96, setara dengan jangka waktu hanya 750 juta tahun setelah Big Bang.
Hal ini menjadikannya sebagai galaksi terjauh dan paling purba yang pernah dilihat. Meskipun beberapa ilmuwan mengklaim objek lainlah (misalnya galaksi Abell 1835 IR1916) yang memiliki red shift lebih tinggi (dan karena itu sudah ada pada tahap yang lebih awal dalam evolusi alam semesta), namun usia dan komposisi IOK-1 ditentukan dengan cara yang lebih dapat diandalkan.
Adanya protogalaksi yang seawal itu kemunculannya menunjukkan bahwa protogalaksi tersebut pastilah berkembang dalam apa yang disebut "Zaman Kegelapan". Namun, pada bulan Maret 2016 para astronom melaporkan bahwa galaksi GN-z11 adalah galaksi terjauh yang diketahui dengan nilai red shift 11,1. Galaksi tersebut diperkirakan sudah ada sejak sekitar 400 juta tahun setelah Big Bang.
 |
| Citra galaksi terjauh, GN-z11. Kredit: NASA/ESA/Hubble |
Bagaimana proses rinci terbentuknya galaksi seawal itu berlangsung masih merupakan sebuah pertanyaan pokok yang belum terjawab dalam astronomi. Teori yang ada dapat dibagi dalam dua kategori: dari atas ke bawah (top-down) atau dari bawah ke atas (bottom-up).
Dalam teori top-down (seperti model Eggen-Lynden-Bell-Sandage [ELS]), protogalaksi terbentuk dalam sebuah runtuhan serentak berskala besar yang berlangsung selama kira-kira seratus juta tahun. Dalam teori bottom-up (seperti model Searle-Zinn [SZ]), struktur kecil seperti gugus bola terbentuk dahulu, lalu kemudian sejumlah struktur tersebut bergabung untuk membentuk galaksi yang lebih besar.
Begitu protogalaksi mulai terbentuk dan mengerut, bintang-bintang halo pertamapun (disebut bintang Populasi III) muncul di dalamnya. Bintang-bintang ini tersusun hampir seluruhnya oleh hidrogen dan helium dan kemungkinan berukuran masif.
Jika memang benar demikian, maka bintang-bintang yang sangat besar ini akan menghabiskan pasokan bahan bakarnya dengan cepat dan menjadi supernova, melepaskan unsur-unsur berat ke medium antarbintang. Bintang-bintang generasi pertama ini mengionisasi ulang hidrogen netral sekitarnya, menciptakan gelembung ruang yang mengembang yang bisa dengan mudah dilalui cahaya.