Gas memainkan peranan penting dalam kitaran hidup galaksi. Walaupun bintang dan galaksi telah lama menjadi tumpuan pemerhatian astronomi, baru-baru ini para penyelidik dapat melihat dan memahami dengan lebih baik kesan ketara gas terhadap pembentukan dan evolusi struktur kosmik ini.
Istilah "gas" merujuk kepada medium antara bintang, yang boleh ditemui di antara galaksi, serta gas circumgalactic yang mengelilingi galaksi. Istilah ini digunakan oleh ahli astronomi untuk menggambarkan kawasan gas yang berbeza, tetapi tidak ada sempadan yang ketat di antara mereka.
Ahli astronomi telah mula membongkar aliran gas yang rumit antara galaksi, medium circumgalactic mereka, dan medium intergalactic. Aliran ini memainkan peranan penting dalam mengawal pembentukan bintang, kerana pernafasan gas yang berterusan adalah penting untuk kelahiran bintang baru. Apabila aliran ini terhenti, begitu juga pembentukan bintang.
Proses pernafasan galaksi melibatkan interaksi antara bintang, graviti, dan suhu serta ketumpatan gas. Apabila Alam Semesta terbentuk, gas terkumpul dalam galaksi dan melahirkan bintang. Apabila bintang mati, mereka mengeluarkan gas kembali ke ruang sekeliling, yang pada mulanya panas dan meresap. Walau bagaimanapun, apabila gas meninggalkan galaksi, ia menjadi sejuk dan ketumpatannya meningkat. Ini membolehkan graviti menarik semula gas ke dalam galaksi, di mana ia boleh runtuh dan membentuk bintang baharu.
Ahli astronomi telah berjaya memerhatikan aliran gas masuk dan keluar dari galaksi sejak tahun 1960-an menggunakan cahaya dari quasar yang jauh. Mereka telah mendapati bahawa gas circumgalactic dekat dengan galaksi mempunyai metallicity yang lebih tinggi, menunjukkan bahawa ia adalah hasil daripada gas yang dikeluarkan oleh bintang. Gas dalam medium circumgalactic juga bertindak sebagai sumber bahan api untuk pembentukan bintang di galaksi.
Tinjauan berskala besar telah mendedahkan bahawa gas dalam medium circumgalactic adalah sehingga 1,000 kali lebih tumpat daripada gas yang terdapat dalam medium intergalactic. Suhu gas ini berkisar antara 10,000 hingga 1 juta Kelvin, menjadikannya lebih panas dan lebih sejuk daripada gas antara galaksi. Walau bagaimanapun, mengkaji gas yang mengalir masuk adalah mencabar kerana isyarat bertindih oleh isyarat dari galaksi itu sendiri.
Punca gas yang mengalir keluar, yang lebih mudah untuk diperhatikan, masih tidak pasti. Ia mungkin hasil daripada supernova, angin bintang, atau maklum balas lubang hitam. Walau bagaimanapun, tanpa mengira punca tertentu, aliran gas akhirnya terhenti, membawa kepada pelindapkejutan pembentukan bintang di galaksi. Apabila galaksi menjadi senyap, ia tidak lagi membentuk bintang dan akan kelihatan berwarna merah.
Walaupun masih banyak yang perlu dipelajari tentang pernafasan galaksi, simulasi menyediakan ahli astronomi dengan cerapan yang berguna. Simulasi FIRE, sebagai contoh, memodelkan pembentukan dan evolusi galaksi selama berbilion tahun, membolehkan penyelidik memvisualisasikan aliran gas masuk dan keluar dari struktur kosmik ini.
Kesimpulannya, gas adalah komponen penting dalam proses pernafasan galaksi. Memahami peranan gas dalam pembentukan bintang dan kitaran hidup galaksi adalah penting untuk memahami asal-usul bintang, planet, dan juga kehidupan itu sendiri.
Sumber:
– Tumlinson, J. et al. “Medium Circumgalactic bagi Galaksi Jisim Bima Sakti” (2017)