Galaksi Bima Sakti yang kita tinggali tidak terbentuk begitu saja dari satu gumpalan gas raksasa yang perlahan mengeras. Ia tumbuh — sebagian besar — dengan cara "menelan" galaksi-galaksi kecil lain yang terperangkap gravitasinya. Proses itu meninggalkan jejak berupa bintang-bintang dari galaksi yang tertelan tadi, yang kini masih berkeliaran di bagian terluar galaksi kita, dikenal sebagai halo bintang.
Halo bintang adalah lapisan bulat dan tipis dari bintang-bintang tua yang mengelilingi cakram utama sebuah galaksi spiral seperti Bima Sakti. Bintang-bintang di sini kebanyakan berasal dari galaksi-galaksi kecil yang sudah "dimakan" Bima Sakti di masa lalu.
Selama ini, para astronom percaya bahwa "tabrakan besar terakhir" yang dialami Bima Sakti berasal dari satu peristiwa tunggal, yaitu ketika sebuah galaksi cukup besar menghantam kita sekitar 8 hingga 13 miliar tahun lalu. Sisa-sisa galaksi itu, yang kini tersebar di halo bagian dalam Bima Sakti, dikenal dengan nama Gaia-Sausage/Enceladus, disingkat GSE.
Tapi sebuah tim peneliti internasional (China-Itali-Lithuania-Australia) yang dipimpin Hai-Feng Wang dan Guan-Yu Wang baru saja menemukan bahwa ceritanya jauh lebih rumit. Berdasarkan data dari hampir 87.000 bintang, mereka menemukan bahwa GSE bukan bekas dari satu tabrakan, melainkan akumulasi dari beberapa tabrakan berbeda yang terjadi dalam rentang waktu miliaran tahun.
Sisa Tabrakan yang Tersimpan di Langit
Ketika sebuah galaksi kecil tertarik dan akhirnya tercabik oleh gravitasi Bima Sakti, bintang-bintang dari galaksi tersebut tidak lenyap begitu saja. Mereka tetap mengorbit Bima Sakti, tapi dengan pola gerak yang berbeda dari bintang-bintang asli galaksi kita, yaitu lebih lonjong, lebih "acak", dan sering bergerak ke arah yang berlawanan dengan rotasi utama Bima Sakti. Pola gerak inilah yang disebut sebagai kinematika bintang, dan ia bisa dijadikan semacam "sidik jari" dari mana asal-usul sebuah bintang.
Selain gerak, komposisi kimia bintang juga menyimpan informasi penting. Kandungan unsur-unsur seperti besi, magnesium, aluminium, karbon, dan nitrogen dalam sebuah bintang mencerminkan kondisi awan gas tempat bintang itu lahir, termasuk sejarah galaksi induknya.
Komposisi kimia bintang bisa diukur dari cahayanya. Setiap unsur menyerap atau memancarkan cahaya pada panjang gelombang tertentu, menciptakan "pola garis" unik dalam spektrum cahaya bintang. Dengan membandingkan pola ini, astronom bisa menebak berapa banyak besi, magnesium, atau unsur lain yang terkandung dalam bintang tersebut.
GSE dikenal sebagai sumber terbesar bintang "impor" di halo bagian dalam Bima Sakti. Selama ini dianggap sebagai satu galaksi tunggal yang runtuh ke Bima Sakti dalam satu episode besar. Tapi Wang dan rekan-rekannya justru menemukan tanda-tanda yang berbeda.
Memetakan Hampir 87.000 Bintang Sekaligus
Tim peneliti menggunakan data dari DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), sebuah instrumen canggih yang bisa mengamati ribuan bintang sekaligus dalam satu malam. Dari jutaan data yang tersedia, mereka memilih sekitar 87.000 bintang yang lokasinya dalam jarak 5 kpc dari Matahari dan memiliki kecepatan cukup tinggi untuk dikategorikan sebagai bintang halo — bukan bintang piringan galaksi biasa.
1 kpc sama dengan sekitar 3.260 tahun cahaya.
Jadi bintang-bintang yang diteliti berada dalam radius sekitar 16.000 tahun cahaya dari Matahari — masih di lingkungan "tetangga kosmik" kita.
Untuk mencari pola tersembunyi dalam data sebesar ini, tim peneliti menggunakan algoritma komputer buatan mereka sendiri bernama GS³ Hunter — singkatan dari Galactic-Seismology Structures and Streams Hunter. Algoritma ini menggabungkan beberapa teknik matematika canggih untuk mencari kelompok-kelompok bintang yang punya kesamaan baik dalam gerak maupun komposisi kimianya.
Hasilnya mengejutkan. Dari seluruh data, GS³ Hunter berhasil mengidentifikasi 17 struktur atau aliran bintang yang berbeda. Dua di antaranya adalah struktur yang sudah dikenal sebelumnya, yaitu GSE sendiri, dan struktur lain bernama Sequoia. Sisanya adalah temuan baru yang belum pernah dilaporkan sebelumnya.
Empat Lapisan dalam Satu Nama
Yang paling menarik dari penemuan ini adalah apa yang ditemukan di dalam wilayah GSE itu sendiri. Bukannya satu kelompok bintang yang seragam, tim peneliti menemukan empat substruktur yang berbeda, yang mereka beri nama GSE-GSH1, GSE-GSH2, GSE-GSH3, dan GSE-GSH4.
Keempat substruktur ini bisa dibedakan dari tiga hal sekaligus:
- Pertama, orbit yang berbeda. Keempat kelompok menempati posisi yang sedikit berbeda dalam "peta orbit" bintang-bintang halo. Menunjukkan bahwa mereka kemungkinan masuk ke Bima Sakti pada sudut dan waktu yang berbeda.
- Kedua, komposisi kimia yang berbeda. Meski secara umum semua kelompok punya pola komposisi kimia yang mirip dengan GSE, ada perbedaan halus yang terukur dalam kandungan unsur-unsur seperti aluminium, karbon, nitrogen, dan mangan. Perbedaan ini bukan sekadar variasi acak, ia mencerminkan perbedaan sejarah pembentukan bintang di masing-masing sumber.
Kandungan magnesium dan kalsium dalam bintang (disebut unsur-α) adalah indikator seberapa cepat galaksi asal bintang itu "memasak" unsur-unsur berat. Galaksi yang membentuk bintang dengan sangat cepat cenderung menghasilkan bintang kaya magnesium, sementara galaksi yang lebih lambat menghasilkan lebih banyak besi dari ledakan bintang tipe tertentu yang membutuhkan waktu lebih lama.
- Ketiga — dan ini yang paling signifikan — usia bintang yang berbeda. Dengan mencocokkan kecerahan dan warna bintang-bintang di masing-masing kelompok terhadap model evolusi bintang (disebut isokron), tim peneliti berhasil memperkirakan usia rata-rata tiap kelompok. Hasilnya membentuk rentang yang sangat lebar: GSE-GSH1 berisikan bintang-bintang berusia sekitar 12 miliar tahun, sementara GSE-GSH4 berisikan bintang-bintang yang "lebih muda" — sekitar 7 miliar tahun.
Isokron adalah kurva teoretis yang menunjukkan seperti apa bintang-bintang dengan usia dan komposisi kimia yang sama akan tampak di diagram warna-kecerahan. Dengan mencocokkan data bintang nyata ke kurva ini, astronom bisa memperkirakan kapan bintang-bintang tersebut lahir. Ini mirip seperti memperkirakan usia pohon dari ukuran dan warna daunnya.
Dari poin ketiga, rentang usia 5 miliar tahun antar kelompok ini sangat sulit dijelaskan jika keempatnya berasal dari satu galaksi yang masuk sekaligus dalam satu tabrakan. Satu galaksi yang ditelan dalam satu episode tidak akan menghasilkan bintang-bintang dengan selisih usia sebesar itu.
Bukan Satu Tabrakan, Tapi Serangkaian Tabrakan
Dari kombinasi bukti orbit, komposisi kimia, dan usia, tim peneliti menyimpulkan bahwa GSE kemungkinan besar adalah kumpulan sisa dari beberapa tabrakan berbeda yang terjadi secara berurutan sepanjang sejarah awal Bima Sakti, bukan satu tabrakan tunggal yang selama ini diasumsikan.
Gambaran yang muncul lebih menyerupai sebuah galaksi besar yang secara bertahap "memakan" beberapa galaksi kecil satu per satu dalam kurun waktu miliaran tahun, daripada sebuah tabrakan frontal tunggal yang dramatis.
Ini juga memberi penjelasan baru untuk sebuah pertanyaan lama: mengapa bintang-bintang GSE terlihat begitu beragam sifatnya, padahal selama ini diasumsikan berasal dari satu sumber? Jawabannya: karena mereka memang bukan dari satu sumber.
Ada perdebatan sebelumnya soal kapan tepatnya tabrakan GSE terjadi. Sebagian astronom memperkirakan 10–13 miliar tahun lalu, sebagian lain hanya 1–2 miliar tahun lalu. Temuan ini — dengan rentang usia 7 sampai 12 miliar tahun di antara empat substrukturnya — mendukung pandangan bahwa tabrakan berlangsung dalam rentang waktu panjang, bukan satu titik waktu tunggal.
Fosil Bintang sebagai Arsip Sejarah
Salah satu hal yang membuat astronomi galaksi menarik adalah kenyataan bahwa bintang-bintang tua adalah semacam "fosil hidup". Mereka membawa serta informasi tentang kondisi alam semesta miliaran tahun lalu, dan kita bisa membacanya dari cahaya yang mereka pancarkan hingga hari ini.
Penemuan ini menunjukkan bahwa dengan alat yang cukup canggih dan data yang cukup besar, kita bisa membongkar sejarah pembentukan galaksi kita sendiri dengan tingkat detail yang makin presisi. Galaksi yang kita tinggali bukan terbentuk dari satu kisah tabrakan dramatis. Ia adalah hasil dari proses panjang yang berlapis-lapis, dan masing-masing lapisan itu masih bisa kita baca sampai sekarang.
Tim peneliti juga menemukan 13 struktur atau aliran bintang baru lainnya di luar GSE yang belum pernah dilaporkan sebelumnya. Identitas dan sejarah masing-masing masih perlu diteliti lebih lanjut. Ini menandakan bahwa peta halo Bima Sakti masih jauh dari lengkap.
Ditulis berdasarkan: Wang, H.-F., Wang, G.-Y., Carraro, G., Tautvaišienė, G., Bland-Hawthorn, J., & Tepper-García, T. (2026). A More Complex Than Expected Formation History of the Milky Way's Last Major Merger. arXiv:2606.04462v1