Ahli astrofisika mengkonfirmasi bahwa galaksi tersamar yang pernah terlihat di awal alam semesta

Sebuah tim peneliti internasional yang dipimpin oleh ahli astrofisika di University of California telah mengkonfirmasi keberadaan galaksi paling redup yang pernah terlihat di awal alam semesta. Galaksi, yang disebut JD1, adalah salah satu galaksi terjauh yang diidentifikasi sejauh ini, dan tipikal dari jenis galaksi yang terbakar melalui kabut atom hidrogen yang tersisa dari Big Bang, memungkinkan cahaya menembus alam semesta dan membentuknya. menjadi apa yang ada saat ini.

Penemuan itu dilakukan dengan menggunakan Teleskop Antariksa James Webb milik NASA, dan hasilnya dipublikasikan di jurnal tersebut alam.

Miliaran tahun pertama alam semesta adalah periode penting dalam evolusinya. Setelah Big Bang, sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu, alam semesta mengembang dan cukup dingin untuk membentuk atom hidrogen. Atom hidrogen menyerap foton ultraviolet dari bintang muda. Namun, hingga kelahiran bintang dan galaksi pertama, alam semesta menjadi gelap dan memasuki periode yang dikenal sebagai zaman kegelapan kosmik.

Munculnya bintang dan galaksi pertama beberapa ratus juta tahun kemudian memandikan alam semesta dengan sinar ultraviolet yang energik yang mulai membakar atau mengionisasi kabut hidrogen. Ini, pada gilirannya, memungkinkan foton untuk melakukan perjalanan melalui ruang angkasa, membuat alam semesta menjadi transparan.

Menentukan jenis galaksi yang mendominasi era tersebut—dijuluki era reionisasi—adalah tujuan utama astronomi saat ini, tetapi hingga teleskop Webb dikembangkan, para ilmuwan kekurangan instrumen inframerah sensitif yang diperlukan untuk mempelajari galaksi generasi pertama.

“Sebagian besar galaksi di JWST sejauh ini adalah galaksi terang yang langka dan tidak dianggap mewakili galaksi muda yang menghuni alam semesta awal,” kata Guido Roberts-Borsani, seorang peneliti postdoctoral UCLA dan penulis pertama studi tersebut. Dengan demikian, meski penting, mereka tidak diyakini sebagai faktor utama yang membakar semua kabut hidrogen itu.

“Galaksi ultralight seperti JD1, di sisi lain, jauh lebih banyak, itulah sebabnya kami pikir mereka lebih mewakili galaksi yang telah mengalami reionisasi, memungkinkan sinar ultraviolet bergerak tanpa hambatan melalui ruang dan waktu.”

JD1 terlalu redup dan jauh untuk dipelajari tanpa teleskop yang kuat — dan uluran tangan dari alam. JD1 terletak di belakang sekelompok besar galaksi terdekat, yang disebut Abell 2744, yang gabungan gaya gravitasinya menekuk dan memperkuat cahaya dari JD1, membuatnya tampak 13 kali lebih besar dan lebih terang daripada seharusnya. Efeknya, yang dikenal sebagai pelensaan gravitasi, serupa dengan cara lensa pembesar mendistorsi dan memperbesar cahaya dalam bidang pandangnya; Tanpa lensa gravitasi, JD1 kemungkinan besar akan terlewatkan.

Para peneliti menggunakan instrumen Near Infrared Spectrometer dari Teleskop Webb, NIRSpec, untuk mendapatkan spektrum cahaya inframerah galaksi, yang memungkinkan mereka untuk secara akurat menentukan usia dan jaraknya dari Bumi, serta jumlah bintang dan jumlah debu dan puing-puing berat. . unsur-unsur yang membentuknya dalam umurnya yang relatif singkat.

Kombinasi zoom gravitasi galaksi dan gambar baru dari instrumen inframerah-dekat Webb lainnya, NIRCam, juga memungkinkan tim mempelajari struktur galaksi dengan detail dan resolusi yang belum pernah ada sebelumnya, mengungkap tiga bubungan utama debu dan gas yang menyusun bintang-bintang. . Tim menggunakan data baru untuk melacak cahaya JD1 kembali ke sumber dan bentuk aslinya, mengungkap galaksi padat yang hanya berukuran sebagian kecil dari ukuran galaksi kuno seperti Bima Sakti, yang berusia 13,6 miliar tahun.

Karena cahaya membutuhkan waktu untuk melakukan perjalanan ke Bumi, JD1 terlihat seperti sekitar 13,3 miliar tahun yang lalu, ketika alam semesta hanya berusia sekitar 4% dari usianya saat ini.

“Sebelum teleskop Webb dinyalakan, hanya setahun yang lalu, kami bahkan tidak dapat bermimpi untuk mengkonfirmasi galaksi yang begitu redup,” kata Tommaso Trio, profesor fisika dan astronomi UCLA dan penulis kedua studi tersebut. “Kombinasi JWST dan kekuatan pembesar lensa gravitasi adalah revolusioner. Kami sedang menulis ulang buku tentang bagaimana galaksi terbentuk dan berevolusi segera setelah Big Bang.”

Studi ini telah dipublikasikan di jurnal alam.