Pembentukan dan evolusi galaksi

Studi tentang Pembentukan dan evolusi galaksi berkaitan dengan proses yang membentuk alam semesta heterogen dari awal yang homogen, pembentukan galaksi pertama, cara galaksi berubah dari waktu ke waktu, dan proses yang menghasilkan berbagai struktur yang diamati di galaksi terdekat. Pembentukan galaksi dihipotesiskan terjadi dari teori pembentukan struktur, sebagai akibat dari fluktuasi kuantum skala kecil setelah Big Bang. Model paling sederhana yang secara umum sesuai dengan fenomena yang diamati adalah model Lambda-CDM — yaitu, pengelompokan dan penggabungan memungkinkan galaksi dengan mengakumulasi massa, menentukan bentuk dan strukturnya.

Sifat Sifat galaksi yang umum diamati

Diagram garpu tala Hubble.

Karena ketidakmampuan untuk melakukan eksperimen di luar angkasa, satu-satunya cara untuk "menguji" teori dan model evolusi galaksi adalah membandingkannya dengan observasi. Penjelasan bagaimana galaksi terbentuk dan berevolusi harus dapat memprediksi sifat dan jenis galaksi yang diamati.

Edwin Hubble menciptakan skema klasifikasi galaksi pertama yang dikenal sebagai diagram garpu tala Hubble. Ini membagi galaksi menjadi elips, spiral normal, spiral berjeruji (seperti Bima Sakti), dan tak beraturan. Jenis galaksi ini menunjukkan sifat berikut yang dapat dijelaskan oleh teori evolusi galaksi saat ini:

• Banyak sifat galaksi (termasuk diagram besaran-warna galaksI) yang menunjukkan bahwa pada dasarnya terdapat dua jenis galaksi. Kelompok-kelompok ini terbagi menjadi galaksi pembentuk bintang biru yang lebih mirip jenis spiral, dan galaksi merah pembentuk bintang yang lebih mirip galaksi elips.
• Galaksi spiral cukup tipis, padat, dan berputar relatif cepat, sedangkan bintang di galaksi elips memiliki orbit yang berorientasi acak.
• Mayoritas galaksi raksasa mengandung lubang hitam supermasif di pusatnya, dengan massa mulai dari jutaan hingga milyaran kali massa Matahari. Massa lubang hitam terikat pada tonjolan galaksi induk atau massa sferoid.
• Metalik memiliki korelasi positif dengan magnitudo absolut (luminositas) galaksi.

Ada kesalahpahaman umum bahwa Hubble salah percaya bahwa diagram garpu tala menggambarkan urutan evolusi galaksi, dari galaksi eliptis melalui lentikular hingga galaksi spiral. Ini bukan kasusnya; sebaliknya, diagram garpu tala menunjukkan evolusi dari yang sederhana ke kompleks tanpa konotasi temporal yang dimaksudkan. Para astronom sekarang percaya bahwa galaksi cakram kemungkinan besar terbentuk lebih dulu, kemudian berevolusi menjadi galaksi elips melalui penggabungan galaksi.

Model saat ini juga memprediksi bahwa sebagian besar massa di galaksi terdiri dari materi gelap, materi yang tidak dapat diamati secara langsung, dan mungkin tidak berinteraksi melalui cara apa pun kecuali gravitasi. Pengamatan ini muncul karena galaksi tidak mungkin terbentuk sebagaimana mestinya, atau berputar seperti yang terlihat, kecuali galaksi tersebut memiliki massa yang jauh lebih banyak daripada yang dapat diamati secara langsung.