Para tetangga Bima Sakti
Untuk menjawab pertanyaan ini, mari kita tinjau saling berkelompoknya galaksi-galaksi di alam semesta. Layaknya manusia, ternyata Galaksi Bima Sakti atau kita sebut saja Bima Sakti tidaklah menyendiri di alam semesta ini, namun mengelompok dengan galaksi-galaksi tetangganya. Hal yang sama berlaku juga untuk Galaksi Bima Sakti. Berdasarkan penelitian-penelitian mengenai pengelompokkan Bima Sakti dengan tetangganya (misalnya di http://messier.seds.org/more/local.html), jumlah “tetangga” Bima Sakti itu setidaknya mencapai 48 galaksi.
Dalam kelompok galaksi yang dikenal sebagai Grup Lokal (Local Group) ini, terdapat dua buah galaksi utama, yaitu Bima Sakti dan galaksi Andromeda (dikenal juga dengan galaksi M31) plus satu galaksi yang ukurannya lebih kecil, yaitu galaksi Triangulum (dikenal juga dengan galaksi M33). Lalu bagaimana dengan galaksi lainnya? Galaksi lainnya adalah galaksi-galaksi kecil sehingga dikatakan sebagai galaksi satelit terhadap kedua galaksi besar tersebut. Adapun galaksi Triangulum diperkirakan merupakan satelit galaksi Andromeda. Berikut ditampilkan peta Grup Lokal dan nama-nama galaksi anggotanya.
Peta Grup Lokal. Kredit : Atlas of the Universe
Efek gravitasi Grup Lokal
Karena di Grup Lokal ini Bima Sakti dan Andromeda adalah galaksi yang besar dan ukurannya tidak terlalu jauh berbeda, sementara galaksi lainnya adalah pengiring kedua galaksi ini, dengan segera kita akan mengatakan bahwa massa Grup Lokal ini sangat ditentukan oleh massa kedua galaksi ini. Akibatnya, posisi titik pusat massa Grup Lokal ini tidak akan jauh dari kedua galaksi ini. Dan hasil penelitian menunjukkan titik pusat massa yang dikenal dengan titik barycenter Grup Lokal ini berada di antara Bima Sakti dan Andromeda.
Karena di Grup Lokal ini Bima Sakti dan Andromeda adalah galaksi yang besar dan ukurannya tidak terlalu jauh berbeda, sementara galaksi lainnya adalah pengiring kedua galaksi ini, dengan segera kita akan mengatakan bahwa massa Grup Lokal ini sangat ditentukan oleh massa kedua galaksi ini. Akibatnya, posisi titik pusat massa Grup Lokal ini tidak akan jauh dari kedua galaksi ini. Dan hasil penelitian menunjukkan titik pusat massa yang dikenal dengan titik barycenter Grup Lokal ini berada di antara Bima Sakti dan Andromeda.
Konsep titik pusat massa Grup Lokal ini mirip dengan konsep titik pusat massa di tata surya kita. Sebagaimana umum diketahui, planet-planet dikatakan mengelilingi Matahari karena massa Matahari jauh lebih besar daripada planet-planet di tatasurya. Sesungguhnya, planet-planet serta anggota lainnya di tata surya, termasuk Matahari, bukanlah mengelilingi Matahari tetapi mengelilingi titik pusat massa tata surya. Dengan kata lain, sebenarnya Matahari pun mengorbit titik pusat massa tata surya ini! Namun demikian, karena titik pusat massa tata surya ini masih dekat dengan pusat Matahari, maka dikatakanlah planet-planet mengelilingi Matahari.
Sekarang, mari kita kembali ke Grup Lokal. Apakah Bima Sakti, Andromeda juga galaksi pengiring lainnya mengelilingi titik barycenter-nya? Dengan mengambil ide titik pusat massa di tata surya kita, sesungguhnya kita dapat memperkirakan bahwa Bima Sakti dan Andromeda serta galaksi kecil lainnya akan mengorbit titik barycenter ini. Namun demikian, bagaimana bentuk orbitnya? Apakah orbit Bima Sakti dan Andromeda hanya berupa garis lurus, ataukah ellips ataukah lingkaran?
Untuk mengetahui hal itu para astronom melakukan dua macam pengamatan, yaitu yang pertama melakukan pengamatan untuk menjawab pertanyaan apakah Andromeda bergerak menjauhi atau mendekati Bima Sakti secara radial. Ilustrasi hal ini adalah ketika kita mengamati mobil ambulans yang bergerak di jalan raya yang lurus. Jika suara sirinenya makin lama makin keras terdengar oleh kita, maka kita katakan mobil ambulans tersebut mendekati kita. Adapun jika sura sirinenya makin lama makin sayup, kita katakanan ambulans tersebut menjauhi kita. Inilah prinsip efek Doppler yang banyak dikenal di fisika.
Hal yang sama dapat diterapkan pada Andromeda tersebut, dengan catatan suara sirinenya diganti oleh spektrum cahaya yang dipancarkan oleh Andromeda. Kita tahu spektrum cahaya tampak itu terbagi atas warna-warna penyusun pelangi: merah, jingga, kuning, hijau, nila dan ungu (atau biru). Ternyata susunan warna itu berkesesuaian dengan panjang gelombangnya, yaitu panjang gelombang warna merah adalah yang paling panjang dan panjang gelombang warna biru adalah paling pendek.
Prinsip efek Doppler pada spektrum cahaya ini adalah jika spektrum cahaya yang terekam bergeser ke arah spektrum warna biru, maka objek yang memancarkan cahaya tersebut bergerak mendekati pengamat secara radial. Hal yang sebaliknya terjadi, yaitu jika spektrum cahaya yang teramati bergeser ke arah cahaya merah, maka objek yang memancarkan cahaya tersebut bergerak menjauhi pengamat secara radial. Pada saat prinsip ini diterapkan pada Andromeda, ternyata para astronom mendapati hasil Andromeda bergerak mendekati Bima Sakti secara radial dengan kecepatan sekitar 109 km/detik. Sebagai catatan, kecepatan ini sangatlah besar. Jika dibandingkan dengan kecepatan mobil di jalan tol yang bisa mencapai 100 km/jam, kecepatan mobil itu tidak ada apa-apanya karena kecepatan radial Andromeda itu setara dengan laju sebesar 392.400 km/jam. Dengan laju sebesar ini, kita bisa mengelilingi Bumi sebanyak hampir 10 kali dalam 1 jam!
Adapun metode pengamatan yang kedua adalah para astronom melakukan pengamatan untuk mengetahui gerak menyamping atau disebut juga gerak transversal (gerak tegak lurus terhadap gerak radial) galaksi Andromeda tersebut. Analogi gerak transversal ini adalah saat kita mengamati kapal di lautan yang menyusuri horizon. Dari waktu ke waktu, kapal tersebut akan tetap tampak kecil, karena jarak radialnya dari kita tetap. Dengan demikian metode efek Doppler tidak bisa diterapkan di sini. Kita hanya dapat mengetahui pergerakan kapal tersebut saat posisinya dibandingkan dengan benda lain yang lebih jauh darinya. Sebagai tambahan, metode pengamatan ini sangat sulit untuk dilakukan dan hanya diketahui nilainya baru-baru ini saja (sejak tahun 2000an). Penyebabnya adalah semakin jauh suatu objek akan semakin sulit untuk diamati gerak transversalnya. Kesulitan itu pun berlaku untuk galaksi Andromeda. Hanya dengan pengamatan presisi saja hal ini dapat diketahui dan salah satunya adalah dengan menggunakan teleskop Hubble.
Teknik pengamatannya adalah, sebagaimana diuraikan di atas, dengan mengamati Andromeda selama bertahun-tahun dan posisinya dibandingkan dengan galaksi lain yang terlihat berada di sekitarnya namun posisinya sangat jauh dibandingkan Andromeda. Dengan asumsi galaksi-galaksi yang sangat jauh itu diam (mengingat gerak transversalnya dianggap diabaikan) maka kita akan tahu apakah Andromeda itu bergerak atau tidak. Pergerakan yang diamati ini pun belum langsung pergerakan menyamping karena bisa saja Andromeda bergerak agak serong antara ke samping dan ke depan atau ke belakang. Di astronomi, gerak diri Andromeda itu dinamakan proper motion Andromeda. Setelah melakukan analisis datanya plus sejumlah koreksi diperolehlah nilai gerak diri Andromeda itu, yaitu 12 mikrodetik busur/tahun. Dengan melakukan transformasi dari proper motion ke gerak transversal, para astronom pun akhirnya dapat mengetahui gerak transversal Andromeda tersebut, yaitu sebesar 17 km/detik. Meskipun nilai ini terlihat kecil, namun dengan kecepatan sekecil itu kita bisa mengelilingi Bumi sebanyak 1,5 kali dalam satu jam!
Sekarang, mari kita tinjau konsekuensi kedua hasil pengamatan di atas. Laju radial Andromeda yang mencapai 109 km/detik menunjukkan bahwa Andromeda bergerak mendekati Bima Sakti. Namun gerak menyampingnya, yang nilainya sekitar seperenam kali gerak radialnya, akan menyebabkan gerak mendekat ini agak serong. Di lain pihak, Bima Sakti pun akan bergerak mendekati Andromeda, namun dengan agak serong juga sebagaimana Andromeda, mengingat massa Bima Sakti hampir sama dengan Andromeda. Ini artinya, Bima Sakti dan Andromeda saling bergerak mengelilingi pusat massa keduanya dengan bentuk orbit ellips yang hampir lonjong. Sebagai catatan, jika saja laju menyamping itu nilainya nol, maka Andromeda dan Bima Sakti akan saling mendekati satu sama lain atau bentuk orbit keduanya berupa garis lurus. Dengan kata lain, pada masa depan keduanya akan saling bertabrakan!
Apakah dengan bentuk orbit ellips yang lonjong itu keduanya juga akan bertabrakan? Ternyata jawabannya adalah ya. Ini karena masing-masing galaksi ini bukanlah seperti Bumi yang bentuknya mirip bola yang agak lonjong, namun berupa cakram yang pipih. Terlebih, galaksi bukanlah terdiri atas benda tunggal berukuran raksasa namun terdiri atas objek-objek yang lebih kecil namun saling terikat satu sama lain karena efek gravitasi keseluruhannya.
Dengan mengetahui masing-masing massa Bima Sakti dan Andromeda yang mencapai 1,5 triliun massa Matahari, jarak Bima Sakti-Andromeda saat ini yang mencapai 770 ribu parsec, jarak terdekat Andromeda dan Bima Sakti akan terjadi pada hampir 4 milyar tahun ke depan dengan jarak 35 ribu parsec. Pada saat tersebut, masing-masing bentuk Bima Sakti dan Andromeda akan berubah dari bentuk asalnya berupa cakram yan pipih. Ini karena gravitasi dari Andromeda akan mempengaruhi bentuk Bima Sakti dan begitu juga sebaliknya. Selanjutnya, Andromeda akan menjauhi Bima Sakti lagi hingga mencapai jarak sekitar 172 ribu parsec pada hampir 4,8 milyar tahun dari sekarang. Bentuk orbit keduanya pun menjadi hampir berpa garis lurus. Akhirnya, kedua galaksi ini akan menyatu pada 6,3 milyar tahun dari sekarang. Hal ini lebih jelas dilihat pada simulasi berikut ini yang dibuat oleh tim peneliti dari teleskop Hubble.
sumber