Galaksi Pertama Lahir Jauh Lebih Awal dari Dugaan

Rabu, 13 April 2011 - "Galaksi itu terdiri dari bintang-bintang yang sudah berusia hampir 750 juta tahun - mendorong kembali zaman formasi selama sekitar 200 juta tahun setelah Big Bang, lebih jauh dari yang kami duga."

Dengan menggunakan kekuatan amplifikasi dari lensa gravitasi kosmik, para astronom telah menemukan galaksi jauh yang tak terduga di mana bintang-bintangnya lahir pada awal sejarah kosmik. Hasil ini memberi cahaya baru pada pembentukan galaksi pertama, serta pada evolusi awal alam semesta.

Johan Richard, penulis utama penelitian ini mengatakan, “Kami telah menemukan sebuah galaksi jauh yang mulai membentuk bintang-bintang hanya 200 juta tahun setelah Big Bang. Hal ini menantang teori seberapa lama galaksi terbentuk dan berkembang pada tahun-tahun pertama Semesta. Bahkan bisa membantu memecahkan misteri bagaimana kabut hidrogen yang memenuhi alam semesta awal dibersihkan.”

Tim Richard melihat galaksi dalam pengamatan terbaru dari NASA/ESA Hubble Space Telescope, diverifikasi dengan pengamatan dari NASA Spitzer Space Telescope dan mengukur jarak dengan menggunakan WM Keck Observatory di Hawaii.

Galaksi jauh yang terlihat melalui sekelompok galaksi itu disebut Abell 383, yang gravitasi kuatnya melengkungkan sinar cahaya hampir seperti kaca pembesar. Dengan mengubah penyesuaian galaksi, gugusannya dan Bumi memperkuat cahaya yang mencapai kita dari galaksi jauh, yang memungkinkan para astronom melakukan pengamatan rinci. Tanpa lensa gravitasi ini, galaksi tersebut akan terlalu redup untuk diamati bahkan sekalipun dengan teleskop terbesar saat ini.

Setelah melihat galaksi tersebut lewat gambar Hubble dan Spitzer, tim riset melakukan observasi spektroskopi dengan teleskop Keck II di Hawaii. Spektroskopi merupakan teknik memecah cahaya menjadi warna komponen. Dengan menganalisis spektrum ini, tim riset mampu membuat pengukuran rinci pergeseran merahnya dan informasi yang ada tentang sifat bintang-bintang komponennya.

Pergeseran merah galaksi tersebut adalah 6,027, yang artinya kita melihatnya seperti ketika alam semesta masih berusia sekitar 950 juta tahun. Bukan berarti ini membuat galaksi itu adalah yang paling jauh yang pernah terdeteksi – beberapa telah dikonfirmasi berada pada pergeseran merah lebih dari 8, dan terdapat satu lagi yang memiliki pergeseran merah diperkirakan sekitar 10, menempatkannya 400 juta tahun lebih awal. Namun galaksi yang baru ditemukan ini memiliki fitur yang berbeda secara dramatis dibandingkan galaksi jauh lainnya yang telah terobservasi, yang umumnya hanya bersinar terang dengan bintang-bintang muda saja.

“Ketika kami melihat pada spektrum, dua hal yang jelas,” kata rekan penulis Eiichi Egami. “Pergeseran merah menempatkannya sangat awal dalam sejarah kosmik, seperti yang kami duga. Namun deteksi inframerah Spitzer juga mengindikasikan bahwa galaksi itu secara mengejutkan terdiri dari bintang-bintang tua dan relatif samar. Hal ini mengatakan kepada kami bahwa galaksi itu terdiri dari bintang-bintang yang sudah berusia hampir 750 juta tahun – mendorong kembali zaman formasi selama sekitar 200 juta tahun setelah Big Bang, lebih jauh dari yang kami duga.”

Rekan penulis Dan Stark melanjutkan, “Berkat amplifikasi cahaya galaksi dari lensa gravitasi, kami memiliki beberapa data berkualitas yang sangat baik. Hasil kerja kami menegaskan beberapa observasi sebelumnya yang telah mengisyaratkan keberadaan bintang-bintang tua di galaksi awal. Ini menunjukkan bahwa galaksi pertama telah ada lebih lama dari yang diperkirakan sebelumnya.”

Penemuan ini memiliki implikasi di balik pertanyaan tentang kapan galaksi pertama terbentuk, dan dapat membantu menjelaskan bagaimana alam semesta menjadi transparan bagi sinar ultraviolet pada miliar tahun pertama setelah Big Bang. Pada tahun-tahun awal kosmos, tebaran kabut gas hidrogen netral memblokir sinar ultraviolet di alam semesta. Beberapa sumber radiasi dengan demikian pastinya secara progresif mengionisasikan gas berdifusi, menyapu kabut untuk membuatnya transparan bagi sinar ultraviolet seperti sekarang ini – sebuah proses yang dikenal sebagai reionisasi.

Para astronom meyakini bahwa radiasi yang mendorong reionisasi ini pasti datang dari galaksi. Namun sejauh ini, di suatu tempat yang cukup dekat dari mereka telah ditemukan memberikan radiasi yang diperlukan. Penemuan ini dapat membantu memecahkan teka-teki tersebut.

“Tampaknya, kemungkinan sebenarnya terdapat galaksi-galaksi lagi jauh di luar sana di alam semesta awal dari yang kita perkiraan sebelumnya – hanya saja banyak galaksi yang lebih tua dan redup, seperti yang kami temukan ini,” kata rekan penulis Jean-Paul Kneib. “Jika galaksi-galaksi tua samar yang tak terlihat tersebut memang berada di luar sana, mereka bisa memberikan radiasi yang hilang yang membuat Semesta menjadi transparan bagi cahaya ultraviolet.”

Pada saat ini, kami hanya dapat menemukan galaksi-galaksi ini dengan observasi melalui gugusan besar yang berfungsi sebagai teleskop kosmik. Pada tahun-tahun mendatang, NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope, yang dijadwalkan diluncurkan dekade ini, akan mengkhususkan diri dalam observasi beresolusi tinggi terhadap objek jauh yang pergeseran merahnya sangat tinggi. Dengan demikian, hal ini akan berada di posisi ideal untuk memecahkan misteri tersebut dalam sekali untuk semua.

Teleskop luar angkasa Hubble merupakan sebuah proyek kerjasama internasional antara NASA dan ESA.