Misteri alam semesta transparan kita telah terpecahkan!

 *Gambar ini dari James Webley Space Telescope berisi kira-kira. Di tengah gambar ini — gumpalan cahaya merah muda bercabang enam — adalah quasar J0100+2802, seperti yang terlihat ketika alam semesta baru berusia 900 juta tahun. Kredit: NASA, Badan Antariksa Eropa, Badan Antariksa Kanada, Simon Lilly (ETH Zurich), Daiichi Kashino (Universitas Nagoya), Jorit Matei (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simko (MIT), Rungmon Bordoloi (NCSU) , Roy Mackenzie (ETH Zurich), Alyssa Pagan (STScI), Ruari Mackenzie (ETH Zurich)*

Dahulu kala, ketika alam semesta masih muda, sulit untuk dilihat. Selama sekitar satu miliar tahun pertama setelah Big Bang, ruang antara bintang dan galaksi dipenuhi awan gas hidrogen yang didinginkan, yang menyerap semua cahaya. Akibatnya, jika ada kehidupan berakal pada saat itu, mereka tidak akan melihat apa-apa selain kegelapan di angkasa – tidak ada bintang atau galaksi lain yang dapat mereka lihat.

Kemudian tibalah saatnya para astronom menyebut era reionisasi, ketika semua gas hidrogen berubah dari buram menjadi transparan karena memanas dan terionisasi. Para astronom tahu proses ini terjadi (kita tidak akan melihat alam semesta bahkan jika tidak). Namun, hingga saat ini, mereka tidak memiliki bukti kuat tentang bagaimana hal itu terjadi.

Baca selengkapnya: JWST mungkin telah melihat galaksi “sangat besar” di awal alam semesta

Sekarang, tim peneliti – Galaksi Garis Emisi dan Gas Antargalaksi di Zaman Reionisasi, atau EIGER – dipimpin oleh Simon Lilly dari ETH Zürich di Swiss, telah menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb untuk memecahkan misteri ini.

Memfokuskan Webb pada wilayah kecil ruang antara konstelasi Pisces dan Andromeda, tim mengarahkan teleskop langsung ke objek terang kuno yang dikenal sebagai quasar J0100+2802. Quasar adalah lubang hitam supermasif di jantung galaksi yang memancarkan sejumlah besar energi karena mengkonsumsi materi Quasar adalah salah satu objek paling terang di alam semesta.

Cerita berlanjut

Kesan artis ini menggambarkan seperti apa quasar yang jauh terlihat dari dekat. Kredit: ESO/M. Kornmisser

Namun, tim EIGER tidak hanya tertarik pada quasar itu sendiri. Mereka juga menggunakan Webb untuk mengamati bagaimana perilaku cahaya dari quasar saat melewati gas di sepanjang jalur dari J0100+2802 ke instrumen teleskop.

“Saat cahaya quasar bergerak ke arah kita melalui berbagai petak gas, ia diserap oleh gas buram atau bergerak bebas melalui gas transparan,” kata NASA.

Dengan menambahkan data dari Webb ke pengamatan serupa yang dikumpulkan oleh Observatorium W.M. Keck di Hawaii, serta Teleskop Sangat Besar ESO dan Teleskop Magellan di Observatorium Las Campanas, tim EIGER telah mencocokkan perilaku cahaya dengan posisi galaksi-galaksi awal yang terlihat di sepanjang garis. -of-sight ke J0100+2802.

Difoto oleh NASA James Webb Space Telescope, keenam galaksi ini muncul saat alam semesta baru berusia 900 juta tahun. Kredit: NASA, Badan Antariksa Eropa, Badan Antariksa Kanada, Simon Lilly (ETH Zurich), Daiichi Kashino (Universitas Nagoya), Jorit Matei (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simko (MIT), Rungmon Bordoloi (NCSU) , Roary Mackenzie (ETH Zürich); Pemrosesan gambar: Alyssa Pagan (STScI) dan Rawari Mackie

“[These early galaxies] lebih kacau daripada alam semesta dekat,” Jorit Mate dari ETH Zürich, penulis utama buku ini Satu Dari tiga makalah tim berdasarkan pengamatan ini, V jumpa pers. “Webb menunjukkan bahwa mereka secara aktif membentuk bintang dan pasti telah meluncurkan banyak supernova. Mereka memiliki seorang pemuda yang suka berpetualang!”

Hasilnya mengungkapkan bahwa setiap galaksi dikelilingi oleh selubung gas transparan yang panas, terionisasi, dengan radius dua juta tahun cahaya. Untuk skala, tetangga besar terdekat galaksi kita, Galaksi Andromeda, berjarak sekitar 2,5 juta tahun cahaya.

“Webb tidak hanya menunjukkan dengan jelas bahwa wilayah transparan ini ada di sekitar galaksi, tetapi kami juga mengukur ukurannya,” kata Daichi Kashino dari Universitas Nagoya, penulis utama buku tersebut. terakhir Dari makalah yang ditulis oleh tim, diilustrasikan dalam jumpa pers. “Dengan menggunakan data Webb, kami melihat galaksi mengionisasi ulang gas di sekitar mereka.”

Seperti dirangkum dalam bagan di bawah ini, galaksi-galaksi pertama di alam semesta sendirilah yang bertanggung jawab atas terjadinya zaman reionisasi.

Empat tahap era reionisasi. Kredit: NASA, ESA, CSA, Joyce Kang (STScI)

Saat mereka melalui serangan pembentukan bintang dan kematian bintang melalui supernova, radiasi dari galaksi-galaksi inilah yang memanaskan dan mengionisasi gas hidrogen, mengubahnya dari buram menjadi transparan. Gelembung-gelembung gas terionisasi transparan ini kemudian mengembang dan menyatu bersama, memungkinkan cahaya melakukan perjalanan jauh melintasi alam semesta.

jangan lewatkan: Jupiter memimpin atas Saturnus dengan 92 bulan yang dikonfirmasi

Lebih banyak teka-teki untuk dipecahkan

Bahkan ketika mereka menjawab pertanyaan tentang apa yang pada akhirnya bertanggung jawab atas alam semesta transparan yang kita lihat sekarang, tim peneliti ini juga menambahkan misteri lain yang berkembang tentang alam semesta awal.

Mengingat apa yang kita ketahui tentang pembentukan bintang dan bagaimana bintang-bintang berkelompok menjadi galaksi, para astronom mengira mereka memiliki gagasan bagus tentang berapa banyak galaksi yang mereka temukan di alam semesta awal. Tetapi, Angka-angka yang diungkapkan oleh Webb Jauh melebihi ekspektasi tersebut.

“Kami berharap dapat mengidentifikasi beberapa lusin galaksi yang hadir selama era reionisasi – tetapi kami dengan mudah berhasil mengidentifikasi 117 galaksi,” jelas Kashino.

Selain itu, data yang dikumpulkan Webb memungkinkan tim mengukur massa lubang hitam supermasif yang menggerakkan quasar J0100+2802. Mereka menemukan bahwa ia memiliki skala kosmik sekitar 10 miliar kali massa Matahari kita. Ini menjadikannya lubang hitam supermasif terbesar yang diketahui di awal alam semesta.

Anna Christina Ehlers dari MIT, penulis utama buku tim Kertas ketigake NASA.

“Ini adalah misteri lain yang harus dipecahkan!”

Tonton di bawah: Salah satu bintang paling terang di langit menyembunyikan rahasia