Bima Sakti bertemu Andromeda

Bagaimana galaksi kita dan tetangga raksasanya bisa menyatu menjadi satu, selama miliaran tahun

Langkah demi langkah

Dua tetangga raksasa

Andromeda adalah benda terjauh yang bisa dilihat kebanyakan orang dengan mata telanjang: pada malam yang gelap, ia tampak sebagai noda samar di rasi Andromeda. Cahaya yang kita lihat meninggalkannya sekitar 2,5 juta tahun lalu. Lebarnya enam kali lebar Bulan purnama, meski mata hanya melihat pusatnya yang terang.

Keduanya galaksi spiral: piringan pipih bintang dan gas yang berputar mengelilingi tonjolan terang, diselubungi halo materi gelap yang jauh lebih besar. Dengan materi gelap itu, masing-masing seberat sekitar satu triliun Matahari. Matahari ditandai di sini, sekitar 26.000 tahun cahaya dari pusat galaksi kita.

Diukur dari Bumi

Cahaya Andromeda bergeser ke biru: ia mendekati kita dengan kecepatan 301 km/detik. Sebagian besar itu karena gerak Matahari sendiri mengelilingi galaksi kita; ke arah pusat galaksi kita, Andromeda mendekat sekitar 115 km/detik.

Kecepatan searah garis pandang kita mudah diukur dari pergeseran cahaya sebuah galaksi. Kecepatan melintasi langit tidak: pada jarak Andromeda, bahkan 100 km/detik ke samping hanya menggesernya kurang dari sepersejuta derajat dalam seabad. Hubble, lalu teleskop antariksa Gaia, mengukur pergeseran itu dengan mengikuti bintang-bintangnya terhadap galaksi yang jauh lebih jauh selama bertahun-tahun.

Kecepatan ke samping itulah yang menentukan segalanya. Jika nol, kedua galaksi akan jatuh langsung satu ke yang lain. Kecepatannya kecil tetapi tidak nol, dan belum diketahui dengan tepat, jadi tak seorang pun bisa memastikan seberapa dekat mereka akan berpapasan. Inilah Andromeda seperti yang kita lihat, piringannya sangat miring terhadap kita.

Lempar koin

Inilah puluhan masa depan yang dimungkinkan pengukuran, masing-masing lintasan Andromeda selama 10 miliar tahun ke depan. Pada sekitar separuhnya, kedua galaksi menyatu; sisanya berpapasan dari jauh dan tak pernah bertemu lagi.

Pada 2025, para astronom mengikuti 10 miliar tahun ke depan Grup Lokal dalam ribuan simulasi, masing-masing dimulai dari nilai berbeda dalam batas galat pengukuran: massa, jarak, dan gerak galaksi-galaksi itu. Bima Sakti dan Andromeda menyatu dalam kurun itu hanya pada sekitar separuhnya, paling sering sekitar 7,6 miliar tahun dari sekarang.

Dua pendamping terbesar juga berpengaruh. Galaksi Triangulum, yang jatuh ke Andromeda, membuat penyatuan lebih mungkin; Awan Magellan Besar, yang orbitnya memotong orbit mereka tegak lurus, membuatnya kurang mungkin. Kisah ini mengikuti satu masa depan ketika mereka memang menyatu. Pengukuran yang lebih baik, terutama gerak ke samping Andromeda, akan memastikannya.

Galaksi kecil tercebur

Awan Magellan Besar berjarak 160.000 tahun cahaya dan mudah dilihat dengan mata telanjang dari belahan bumi selatan. Dengan materi gelapnya, massanya lebih dari sepersepuluh massa Bima Sakti. Saat bergerak menembus halo galaksi kita, ia menghimpun jejak materi gelap di belakangnya yang menariknya kembali: gesekan dinamis, rem yang sama yang akan membawa Andromeda.

Gaya pasang surut mencabiknya saat ia jatuh, dan bintang-bintangnya akhirnya tersebar di Bima Sakti, seperti bintang dari banyak galaksi kecil yang ditelan sebelumnya. Cara ia tercabik digambar di sini: hanya simulasi yang mengikuti tarikan setiap bintang terhadap semua bintang lain yang bisa menunjukkannya secara rinci.

Pendamping Andromeda

Galaksi Triangulum adalah galaksi terbesar ketiga di Grup Lokal, spiral yang lebarnya sedikit lebih dari separuh Bima Sakti, 2,8 juta tahun cahaya dari kita. Seperti Andromeda, ia nyaris terlihat dengan mata telanjang di bawah langit yang sangat gelap. Tampaknya ia sedang jatuh ke arah Andromeda untuk pertama kalinya.

Tarikannya penting bagi masa depan kita sendiri. Saat jatuh ke Andromeda, ia menarik Andromeda ke samping, dan dalam simulasi studi itu hal ini membuat penyatuan dengan Bima Sakti lebih mungkin. Di sini pun, cara bintang-bintangnya tercabik dan tersebar di Andromeda digambar.

Makin dekat

Waktu dipercepat: selama miliaran tahun kedua galaksi jatuh saling mendekat, makin lama makin cepat, ditarik gravitasi satu sama lain. Andromeda membesar di langit malam kita.

Sebagian besar yang menarik mereka adalah materi gelap: halo materi gelap tiap galaksi beberapa kali lebih berat daripada bintangnya dan membentang ratusan ribu tahun cahaya. Begitu halo-halonya tumpang tindih, keduanya saling mengerem, dan itulah yang memperlambat galaksi-galaksi itu cukup untuk menyatu.

Dari Bumi, Andromeda akan tampak makin besar dan terang hingga memenuhi sebagian besar langit, piringannya miring seperti yang kita lihat hari ini. Namun saat itu Matahari sudah berubah: sekitar lima miliar tahun lagi ia mulai mengembang menjadi raksasa merah.

Papasan pertama

Tiap galaksi menarik sisi dekat galaksi lainnya lebih kuat daripada sisi jauhnya, sehingga meregangkannya. Seberapa parah sebuah piringan tercabik bergantung pada arah putarnya: piringan Andromeda berputar searah orbit mereka, jadi bintang-bintang luarnya ikut terseret dan terlontar, sedangkan piringan Bima Sakti, yang berputar berlawanan, lebih tahan.

Galaksi-galaksi itu melintasi halo materi gelap satu sama lain, yang mengerem dan merampas kecepatan mereka. Bintang-bintangnya hampir tak pernah bertabrakan: jaraknya begitu jauh sehingga, bahkan saat dua galaksi utuh tumpang tindih, tabrakan dua bintang sangat jarang.

Menjauh, lalu kembali

Tanpa rem materi gelapnya, mereka bisa kembali menjauh sangat jauh. Dengannya, tiap papasan mengambil lebih banyak energi orbit mereka, sehingga papasan berikutnya datang lebih cepat dan lebih dekat. Dalam simulasi studi itu, sebagian besar penyatuan terjadi pada papasan kedua.

Sementara itu piringan yang teraduk sedikit tenang, tetapi bintang yang terlontar pada papasan pertama terus hanyut ke luar, membentuk aliran dan cangkang samar di sekitar kedua galaksi, seperti yang dilihat astronom di sekitar banyak galaksi yang pernah bertemu galaksi lain.

Penyatuan

Saat galaksi-galaksi itu menyatu, tarikan pada setiap bintang berubah cepat, mengubah putaran teraturnya menjadi lingkaran ke segala arah. Awan gas bertabrakan dan bisa memicu ledakan bintang baru, dan gas yang jatuh ke pusat bisa memberi makan lubang hitam, yang pada waktunya juga tenggelam bersama dan menyatu.

Lubang hitam Bima Sakti, Sagittarius A*, seberat sekitar empat juta Matahari, dan milik Andromeda sekitar seratus juta. Bagaimana akhir penyatuan berlangsung digambar di sini menurut simulasi lengkap, karena bintang-bintang yang ditampilkan tidak saling menarik.

Satu galaksi

Beberapa ratus juta tahun kemudian, keduanya telah menjadi satu galaksi bulat berisi bintang tua tanpa lengan spiral: galaksi elips, kadang disebut Milkomeda.

Galaksi elips umum di antara galaksi terbesar yang kita lihat, dan banyak di antaranya diduga terbentuk dari penyatuan seperti ini. Dengan sedikit gas tersisa, hanya sedikit bintang baru lahir, dan selama miliaran tahun cahaya galaksi itu makin merah seiring matinya bintang-bintang biru yang terang.

Awan Magellan Besar dan Galaksi Triangulum menjadi bagian darinya, dan banyak galaksi kecil di Grup Lokal mungkin menyusul. Saat itu galaksi-galaksi di luar grup sudah makin jauh, terbawa pengembangan alam semesta.

Di mana Matahari berakhir

Matahari selamat dari penyatuan, seperti hampir semua bintang. Dalam masa depan ini, ia berakhir lebih jauh dari pusat galaksi baru daripada jaraknya kini dari pusat galaksi kita.

Simulasi penyatuan sepakat bahwa Matahari kemungkinan besar terbawa lebih ke luar, meski tepatnya di mana mustahil diramalkan. Bintang-bintang terdekat tak akan cukup dekat untuk mengganggu planet: bahkan saat galaksi menyatu, bintang tetap berjarak triliunan kilometer.

Saat itu Matahari tak lagi bintang seperti sekarang. Sekitar 7,6 miliar tahun lagi ia mencapai ukuran terbesarnya sebagai raksasa merah, lalu melepaskan lapisan luarnya dan menjadi katai putih, bara redup seukuran Bumi, yang masih beredar di galaksi baru.