Dengan menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), para astronom telah menemukan gugus bintang di busur “permata kosmik” yang ada hanya 460 juta tahun setelah Big Bang. Ini merupakan penemuan pertama gugus bintang di galaksi yang baru lahir, seperti yang terjadi ketika alam semesta berusia 13,8 miliar tahun masih kurang dari 500 juta tahun.
Busur Permata Kosmik, pertama kali ditemukan oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble dan secara resmi diberi nama SPT0615-JD1, adalah galaksi bayi dengan lensa gravitasi yang berjarak sekitar 13,3 miliar tahun cahaya dari Bumi. Artinya, cahaya dari galaksi ini, yang dilihat oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb, mencapai Bumi selama sekitar 97% kehidupan di alam semesta.
Tim astronom internasional di balik penemuan ini telah menemukan lima gugus bintang muda masif di busur permata kosmik. Gugus-gugus ini ada pada periode ketika galaksi-galaksi muda sedang mengalami ledakan pembentukan bintang yang intens dan memancarkan sinar ultraviolet dalam jumlah besar. Radiasi ini mungkin bertanggung jawab memicu salah satu dari dua fase utama evolusi alam semesta: era reionisasi kosmik.
Mempelajari gugus bintang lima ini dapat mengajarkan banyak hal kepada para astronom tentang periode awal alam semesta.
Terkait: Teleskop Luar Angkasa James Webb memata-matai perilaku bintang yang belum pernah dilihat sebelumnya di nebula jauh (video, foto)
“Sungguh kejutan dan keheranan yang luar biasa ketika kami membuka gambar JWST untuk pertama kalinya,” kata Angela Adamo dari Universitas Stockholm dan Oscar Klein Center di Swedia, ketua tim. Dia mengatakan dalam sebuah pernyataan. “Kami melihat serangkaian titik terang kecil yang memantul dari sisi ke sisi – permata kosmik ini adalah gugus bintang! Tanpa Teleskop Luar Angkasa James Webb, kita tidak akan tahu bahwa kita sedang melihat gugus bintang di galaksi yang begitu muda!”
Gugus bintang yang baru ditemukan di Busur Batu Permata Kosmik sungguh luar biasa karena sifatnya yang masif dan padat. Kepadatan gugus bintang lima jauh lebih besar dibandingkan kepadatan gugus bintang di dekatnya.
Uluran tangan dari Einstein
Zaman reionisasi sangat penting karena merupakan fase di mana sumber cahaya pertama di alam semesta—galaksi awal, bintang, dan quasar supermasif yang ditenagai oleh lubang hitam—menyediakan energi yang memisahkan elektron dari hidrogen netral yang memenuhi alam semesta. .
Gugus bintang yang baru ditemukan ini terletak di wilayah yang sangat kecil di galaksi Bima Sakti, namun bertanggung jawab atas sebagian besar sinar ultraviolet yang berasal dari galaksi tersebut. Artinya, gugus bintang seperti ini mungkin menjadi pendorong utama reionisasi.
Dengan mempelajari reionisasi, para ilmuwan dapat mempelajari lebih lanjut proses pembentukan struktur berskala besar di alam semesta. Hal ini dapat mengungkap bagaimana distribusi materi yang sangat mulus selama zaman kosmik awal memberi jalan bagi alam semesta galaksi (dan gugus galaksi) yang sangat terorganisir seperti yang dilihat para astronom pada zaman kosmik selanjutnya.
Lebih khusus lagi, lima gugus bintang awal ini dapat menjelaskan di mana bintang terbentuk dan bagaimana distribusinya selama penciptaan alam semesta. Tim peneliti mengatakan hal ini memberikan kesempatan unik untuk mempelajari pembentukan bintang serta cara kerja galaksi-galaksi baru pada jarak yang belum pernah terjadi sebelumnya.
“Sensitivitas luar biasa dari Teleskop Luar Angkasa James Webb dan resolusi sudut pada panjang gelombang inframerah dekat, dikombinasikan dengan pelensaan gravitasi yang disediakan oleh gugus galaksi masif di latar depan, memungkinkan untuk mendeteksi hal ini,” Larry Bradley, peneliti utama program observasi yang menangkap data, kata dalam pernyataan penemuan ini. . “Tidak ada teleskop lain yang dapat menemukan penemuan ini.”
Untuk melihat objek-objek jauh ini sebagaimana adanya di alam semesta awal, Teleskop Luar Angkasa James Webb menggunakan prinsip teori gravitasi Einstein pada tahun 1915: relativitas umum.
Relativitas umum menyatakan bahwa benda-benda bermassa mendistorsi tatanan ruang dan waktu, yang digabungkan menjadi entitas empat dimensi yang disebut “ruang-waktu”. Semakin besar massa suatu benda maka semakin besar pula distorsi ruang-waktu yang ditimbulkannya.
Ketika cahaya dari sumber latar belakang melewati putaran ini, jalurnya menjadi melengkung. Semakin dekat jarak cahaya dengan benda yang bengkok, maka lintasannya akan semakin melengkung. Akibatnya, cahaya dari suatu objek dapat mencapai pengamat, seperti Teleskop Luar Angkasa James Webb, lebih dari satu kali dan pada waktu yang berbeda.
Artinya, sumber cahaya dapat muncul di beberapa tempat dalam gambar yang sama, posisinya dipindahkan ke posisi yang jelas, atau, yang lebih berguna, cahayanya diperkuat. Fenomena yang terakhir disebut “pelensaan gravitasi”, dimana benda antara benda latar belakang yang jauh dan Bumi disebut “benda pelensaan”.
Dalam hal ini, objek berlensa adalah sekelompok galaksi berlensa yang disebut SPT-CL J0615−5746, dan objek latar belakangnya adalah permata kosmik beserta gugus bintangnya serta dua galaksi berlensa jauh.
“Yang istimewa dari Arc Permata Kosmik adalah berkat pelensaan gravitasi, kita benar-benar dapat menyelesaikan galaksi hingga skala parsec!” kata Adamo.
Bagaimana cluster globular bisa bersatu?
Salah satu studi lanjutan yang menjanjikan yang dihasilkan dari pengamatan gugus bintang awal oleh James Webb Space Telescope berkaitan dengan bagaimana susunan bintang, yang disebut “gugus bola”, terbentuk. Seperti yang kita lihat di galaksi kita, Bima Sakti, gugus bola adalah sisa-sisa kuno dari ledakan intens pembentukan bintang di awal alam semesta.
Para ilmuwan tidak sepenuhnya yakin bagaimana gugus bintang globular yang padat dan terikat secara gravitasi ini bisa bersatu, namun mungkin penting bahwa gugus bintang muda yang masif dan padat di busur permata kosmik adalah tahap awal pembentukan gugus globular. Artinya, mereka dapat memberikan jendela yang sangat berguna untuk memasuki tahap awal kelahiran klaster globular.
Gugus bintang lima ini juga dapat membantu memahami aspek lain dari evolusi kosmik.
“Kepadatan bintang yang tinggi yang ditemukan dalam cluster memberi kita indikasi pertama tentang proses yang terjadi di dalamnya, memberikan wawasan baru tentang kemungkinan pembentukan bintang yang sangat masif dan benih lubang hitam, yang keduanya penting bagi evolusi galaksi. .” Dia berkata.
Studi tentang Cosmic Jewel Arc akan dilanjutkan dengan tim di balik penelitian ini, yang telah berencana untuk mengamati galaksi awal ini menggunakan spektrometer inframerah-dekat (NIRSpec) dan spektrometer inframerah-tengah (MIRI) dari Teleskop Luar Angkasa James Webb selama siklus ketiga. operasi teleskop luar angkasa. Biayanya $10 miliar.
“Pengamatan NIRSpec akan memungkinkan kita untuk mengkonfirmasi pergeseran merah galaksi dan mempelajari emisi ultraviolet dari gugus bintang, yang akan digunakan untuk mempelajari sifat fisiknya secara lebih rinci,” kata Bradley. “Pengamatan MIRI akan memungkinkan kita mempelajari sifat-sifat gas terionisasi.”
Pengamatan spektroskopi ini diharapkan dapat mengungkap betapa intensnya pembentukan bintang di lokasi aktif galaksi muda ini.
Para astronom di balik penelitian ini kini juga berniat mempelajari galaksi lain untuk mencari gugus bintang yang mirip dengan kelima galaksi tersebut.
“Saya yakin ada sistem lain seperti ini yang menunggu untuk ditemukan di alam semesta awal, sehingga memungkinkan kita untuk memajukan pemahaman kita tentang galaksi-galaksi awal,” kata anggota tim Eros Vanzella dari National Institute for Astrophysics (INAF).
Penelitian tim tersebut dipublikasikan Senin (24 Juni) di jurnal Nature.
“Geek tv yang sangat menawan. Penjelajah. Penggemar makanan. Penggemar budaya pop yang ramah hipster. Guru zombie seumur hidup.”
More Stories
Kapan para astronot akan diluncurkan?
Perjalanan seorang miliarder ke luar angkasa “berisiko”
Administrasi Penerbangan Federal menangguhkan penerbangan SpaceX setelah roket yang terbakar jatuh saat mendarat