Di alam semesta yang begitu luas, galaksi sering digambarkan sebagai pabrik raksasa pembentuk bintang.

Selama miliaran tahun, awan gas dan debu di dalam galaksi terus runtuh akibat gravitasi, menghasilkan bintang-bintang baru yang menerangi kosmos.

Namun, para astronom menemukan fakta menarik bahwa tidak semua galaksi mampu mempertahankan aktivitas tersebut selamanya.

Banyak galaksi yang awalnya sangat aktif membentuk bintang pada akhirnya mengalami perlambatan drastis hingga hampir sepenuhnya berhenti. Fenomena ini dikenal sebagai "quenching", yaitu kondisi ketika proses kelahiran bintang dalam sebuah galaksi meredup atau bahkan terhenti. Temuan dari berbagai pengamatan mendalam menggunakan teleskop modern, termasuk Teleskop Luar Angkasa Hubble dan Teleskop Luar Angkasa James Webb, menunjukkan bahwa proses ini merupakan bagian penting dari evolusi galaksi.

Lalu, apa sebenarnya yang membuat sebuah galaksi kehilangan kemampuannya untuk melahirkan bintang-bintang baru?

Kehabisan Bahan Baku Pembentuk Bintang

Penyebab paling sederhana adalah habisnya bahan bakar utama pembentukan bintang, yaitu gas hidrogen dingin. Bintang terbentuk ketika awan gas yang padat runtuh karena gravitasi. Namun, persediaan gas tersebut tidaklah tak terbatas.

Pada galaksi yang sangat aktif di masa awal kehidupannya, gas dapat dikonsumsi dengan sangat cepat. Jika laju pembentukan bintang jauh lebih besar dibandingkan pasokan gas baru yang masuk, cadangan gas akan terus menyusut hingga mencapai titik kritis. Ketika itu terjadi, kelahiran bintang baru mulai melambat secara signifikan.

Selain habis digunakan, sebagian gas juga dapat terdorong keluar akibat aktivitas bintang-bintang masif dan ledakan supernova. Energi yang dilepaskan mampu memanaskan atau mengusir gas sehingga tidak lagi dapat berkumpul dan membentuk bintang baru secara efisien.

Lubang Hitam Raksasa yang Mengendalikan Nasib Galaksi

Di pusat hampir semua galaksi besar terdapat lubang hitam supermasif yang massanya bisa mencapai jutaan hingga miliaran kali massa Matahari. Ketika materi jatuh ke arah lubang hitam tersebut, energi dalam jumlah luar biasa dilepaskan ke lingkungan sekitarnya.

Energi ini dapat muncul dalam bentuk pancaran radiasi maupun semburan partikel berkecepatan tinggi. Dampaknya sangat besar terhadap gas yang berada di dalam galaksi. Gas yang sebelumnya dingin dan siap membentuk bintang menjadi panas atau bahkan terdorong keluar dari galaksi.

Para ilmuwan menyebut proses ini sebagai "feedback". Mekanisme tersebut berperan layaknya pengatur suhu raksasa yang menjaga agar gas tidak terlalu mudah mendingin dan runtuh menjadi bintang baru. Dalam banyak kasus, aktivitas lubang hitam supermasif menjadi salah satu faktor utama yang menghentikan pembentukan bintang pada galaksi besar.

Lingkungan Galaksi yang Tidak Bersahabat

Galaksi tidak selalu hidup sendirian. Banyak di antaranya berada dalam gugus galaksi yang berisi ratusan hingga ribuan galaksi lain. Di dalam lingkungan padat seperti ini terdapat gas sangat panas yang memenuhi ruang antargalaksi.

Saat sebuah galaksi bergerak menembus medium panas tersebut, gas yang dimilikinya dapat terkikis secara perlahan. Fenomena ini dikenal sebagai "ram pressure stripping". Akibatnya, galaksi kehilangan sebagian besar cadangan gas yang diperlukan untuk membentuk bintang.

Pengamatan astronomi menunjukkan bahwa galaksi yang mengalami proses ini sering meninggalkan jejak gas panjang di belakangnya. Setelah kehilangan bahan bakar, aktivitas pembentukan bintang perlahan memudar dan galaksi berubah menjadi sistem yang didominasi oleh bintang-bintang tua.

Gas yang Terlalu Panas Tidak Bisa Membentuk Bintang

Tidak semua gas harus hilang agar pembentukan bintang berhenti. Dalam banyak kasus, gas masih tersedia dalam jumlah besar, tetapi suhunya terlalu tinggi.

Gas panas memiliki partikel yang bergerak sangat cepat sehingga sulit berkumpul dan membentuk gumpalan padat. Tanpa gumpalan tersebut, gravitasi tidak dapat memulai proses pembentukan bintang.

Pemanasan ini dapat berasal dari berbagai sumber, seperti aktivitas lubang hitam supermasif, tumbukan antargalaksi, maupun gelombang kejut yang terjadi dalam lingkungan kosmik. Pada galaksi-galaksi sangat besar, lapisan gas panas bahkan dapat bertahan selama miliaran tahun dan menghalangi masuknya pasokan gas dingin yang baru.

Tabrakan Galaksi yang Mengubah Segalanya

Ketika dua galaksi bertabrakan dan bergabung, hasil akhirnya tidak selalu berupa peningkatan pembentukan bintang. Memang, pada tahap awal tabrakan, gas sering kali terkompresi sehingga memicu ledakan pembentukan bintang dalam jumlah besar.

Namun setelah proses penggabungan selesai, situasinya dapat berubah drastis. Sebagian gas menjadi panas, sebagian lagi terdorong ke pusat galaksi dan terserap oleh lubang hitam supermasif. Akibatnya, cadangan gas dingin berkurang secara signifikan.

Galaksi hasil penggabungan sering berkembang menjadi galaksi elips yang relatif tenang dengan sedikit aktivitas pembentukan bintang. Struktur cakram yang sebelumnya mendukung lahirnya bintang baru pun menghilang.

Ketika Struktur Galaksi Sendiri Menghambat Pembentukan Bintang

Menariknya, ada galaksi yang masih memiliki gas cukup banyak tetapi tetap tidak menghasilkan bintang baru. Fenomena ini dikenal sebagai "morphological quenching".

Hal tersebut terjadi ketika bagian pusat galaksi menjadi sangat padat dan masif. Struktur ini meningkatkan kestabilan gravitasi pada cakram gas sehingga gas tidak mudah pecah menjadi awan-awan kecil yang diperlukan untuk pembentukan bintang.

Dengan kata lain, bahan bakarnya masih ada, tetapi kondisi fisiknya tidak memungkinkan proses kelahiran bintang berlangsung. Temuan ini menunjukkan bahwa keberadaan gas saja tidak cukup; gas juga harus berada dalam kondisi yang tepat agar dapat membentuk bintang.

Akhir Sebuah Era, Awal Babak Baru Galaksi

Para astronom kini memahami bahwa berhentinya pembentukan bintang bukanlah akibat dari satu penyebab tunggal. Sebaliknya, berbagai proses bekerja secara bersamaan, mulai dari kehabisan gas, pemanasan, pengusiran gas, hingga perubahan struktur internal galaksi.

Setiap galaksi memiliki perjalanan evolusinya sendiri. Ada yang kehilangan bahan bakar secara perlahan, ada yang dipengaruhi lingkungan sekitarnya, dan ada pula yang dikendalikan oleh aktivitas lubang hitam supermasif di pusatnya.

Ketika pembentukan bintang berhenti, galaksi sebenarnya tidak benar-benar "mati". Galaksi tersebut hanya memasuki fase baru dalam kehidupannya. Cahaya biru terang dari bintang-bintang muda perlahan memudar, digantikan oleh cahaya lembut dari populasi bintang yang lebih tua.

Memahami alasan mengapa galaksi berhenti melahirkan bintang membantu para ilmuwan mengungkap bagaimana alam semesta mengatur pertumbuhan dan evolusi struktur kosmik terbesar yang menghuni ruang angkasa. Dari proses inilah tersimpan salah satu rahasia paling penting tentang perjalanan panjang alam semesta selama miliaran tahun.