ANTARIKSA -- Teleskop James Webb (Webb atau JWST) telah mengungkap ratusan galaksi kuno yang merupakan anggota pertama alam semesta. Temuan Webb ini adalah sebuah lompatan dari sebelumnya hanya segelintir galaksi yang diketahui ada pada awal peristiwa Big Bang.
Sebuah penelitian baru melaporkan,
pada 600 juta tahun setelah Big Bang, galaksi-galaksi yang sangat muda ini memamerkan struktur kompleks dan gugusan pembentukan bintang. Penelitian ini merupakan bagian dari kolaborasi internasional yang disebut JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Upaya ini mengumpulkan pengamatan selama sebulan dari dua bagian kecil langit; pertama di konstelasi Ursa Minor dan satu lagi di arah gugus Fornax.
Di wilayah ini terdapat lebih dari 700 galaksi awal yang baru ditemukan dan mengungkapkan penampakan kosmos seperti pada masa awalnya.
"Jika Anda mengambil seluruh alam semesta dan mengecilkannya menjadi film berdurasi dua jam, (luasan penelitian hanya mencangkup) Anda melihat lima menit pertama dari film tersebut," kata Kevin Hainline, asisten profesor riset di Steward Observatory Arizona dan penulis utama studi baru tersebut saat mengumumkan penemuan itu pada Senin, 5 Juni 2023 dalam pertemuan ke-242 American Astronomical Society di Albuquerque.
"Ini adalah galaksi-galaksi yang memulai proses pembuatan elemen dan kompleksitas yang kita lihat di dunia sekitar kita saat ini."
Temuan baru ini menjelaskan bagaimana galaksi dan bintang pertama terbentuk, menciptakan katalog kaya unsur yang diamati di alam semesta saat ini. Dalam lima menit itu saja, yang menandai alam semesta berusia antara 370 juta dan 650 juta tahun, Hainline dan rekan-rekannya yang mempelajari data Webb menemukan 717 galaksi muda. Itu jauh lebih banyak dari yang diprediksi sebelumnya. Ratusan galaksi itu sudah mencakup ribuan tahun cahaya, struktur mekanika yang kompleks, dan telah melahirkan bintang dalam banyak gugus.
"Sebelumnya, galaksi paling awal yang bisa kita lihat hanya tampak seperti noda kecil. Padahal noda itu mewakili jutaan atau bahkan miliaran bintang di awal alam semesta. Sekarang, kita bisa melihat bahwa beberapa di antaranya sebenarnya adalah objek yang diperluas dengan struktur yang terlihat," kata Hainline.
Bersama-sama, dua wilayah yang digunakan dalam penelitian ini disebut sebagai GOODS-South, singkatan dari The Great Observatories Origins Deep Survey, dan telah dipelajari secara ekstensif oleh hampir semua teleskop luar angkasa besar, termasuk Hubble, Observatorium Chandra X-Ray, dan NASA Spitzer yang sekarang sudah pensiun. Terlepas dari penelitian sebelumnya, 93 persen galaksi baru yang ditemukan Webb selama JADES belum pernah terlihat sebelumnya.
"Apa yang kami lihat sebelumnya hanyalah contoh paling terang dan ekstrim dari galaksi terang di awal alam semesta. Sekarang kami benar-benar menyelidiki galaksi sehari-hari yang lebih normal di alam semesta muda yang bergejolak," kata Hainline dalam presentasinya pada Senin.
Bagaimana lingkungan yang kacau dan sangat berdebu setelah Big Bang
dibersihkan menjadi kosmos transparan yang kita lihat hari ini telah lama diperdebatkan. Sebuah teori terkemuka menyatakan bahwa fase evolusi alam semesta ini, yang disebut Zaman Reionisasi, terjadi sekitar 400.000 tahun setelah Big Bang, ketika bintang generasi pertama membentuk dan membanjiri alam semesta buram dengan cahaya pertamanya. Diperkirakan bintang generasi pertama berukuran 30 hingga 300 kali massa matahari kita dan jutaan kali lebih terang.
Cahaya bintang ultraviolet itu mengionisasi ulang alam semesta dengan memecah atom hidrogennya yang melimpah menjadi proton dan elektron, sebuah proses yang berlangsung hingga satu miliar tahun setelah Big Bang. Namun, beberapa astronom mengatakan aliran keluar dari lubang hitam supermasif, mirip dengan yang berada di jantung Bima Sakti kita, dapat memicu lepasnya radiasi ultraviolet dari galaksi. Dengan demikian, ia memainkan peran yang lebih penting dalam evolusi kosmik daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Sekarang, tim kedua dari program JADES yang telah mempelajari galaksi yang ada antara 500 hingga 850 juta tahun setelah Big Bang, atau antara lima hingga delapan menit dari film berdurasi dua jam yang menggambarkan alam semesta, berpikir itu memiliki jawaban atas pertanyaan lama tersebut. "Dalam pemandangan alam semesta berikutnya, kita mulai benar-benar melihat dampak pembentukan galaksi pada komposisi alam semesta skala besar," kata Ryan Endsley, seorang peneliti postdoctoral di University of Texas yang memimpin penelitian kedua dalam konferensi pers pada Senin, kemarin.
"Galaksi di alam semesta paling awal jauh lebih kacau secara umum dalam hal bagaimana mereka membentuk bintang."
Tim Endsley mempelajari tanda-tanda pembentukan bintang di galaksi paling awal tersebut, yang memberikan wawasan tentang bagaimana cahaya bintang mengionisasi gas di dalam galaksi. Tim menemukan bahwa satu dari enam galaksi pada saat itu menunjukkan emisi garis ekstrem dalam spektrum galaksi, sebuah fitur yang dipancarkan oleh atom terionisasi oleh cahaya bintang ketika mereka mendingin dan melebur dengan molekul lain.
Garis emisi tersebut adalah bukti bahwa galaksi awal secara aktif melahirkan bintang, yang kemudian memompa "torrent foton ultraviolet" ke galaksi masing-masing. "Dengan cara ini, bintang-bintang awal alam semesta menjadi pendorong utama reionisasi kosmik," kata Endsley.
Garis emisi ekstrem tersebut sebenarnya relatif umum terjadi di alam semesta paling awal. Hampir setiap galaksi yang ditemukan menunjukkan tanda garis emisi yang luar biasa kuat, yang menunjukkan pembentukan bintang yang intens. "Galaksi-galaksi awal ini sangat bagus dalam menciptakan bintang masif yang panas."
Dari garis emisi yang sama, tim Endsley juga menyimpulkan bahwa galaksi-galaksi di alam semesta awal melahirkan bintang-bintang dalam ledakan singkat yang diikuti periode diam. "Tiba-tiba Anda akan memiliki massa bintang senilai puluhan matahari yang dikumpulkan sekaligus di galaksi-galaksi awal ini," kata Endsley.
Menurut dia, pengetahuan baru itu sangat penting untuk pemahaman tentang bagaimana reionisasi disebabkan oleh bintang masif yang panas tersebut. "Mereka juga adalah penghasil foton ultraviolet yang sangat efisien yang kita butuhkan untuk mengionisasi semua hidrogen di awal alam semesta," kata dia. Sumber: Space.com
