Astronom melihat grup galaksi jauh yang menggerakkan makeover kosmik kuno – Sains Terkini


Tim astronom internasional yang didanai sebagian oleh NASA telah menemukan kelompok galaksi terjauh yang diidentifikasi hingga saat ini. Disebut EGS77, trio galaksi berasal dari masa ketika alam semesta baru berusia 680 juta tahun, atau kurang dari 5% dari usia saat ini yaitu 13,8 miliar tahun.

Lebih penting lagi, pengamatan menunjukkan galaksi adalah partisipan dalam perubahan kosmik yang disebut reionisasi. Era dimulai ketika cahaya dari bintang-bintang pertama mengubah sifat hidrogen di seluruh alam semesta dengan cara yang mirip dengan danau beku yang meleleh di musim semi. Ini mengubah kosmos awal yang gelap dan menyejukkan cahaya menjadi yang kita lihat di sekitar kita hari ini.

"Alam semesta muda dipenuhi dengan atom hidrogen, yang sangat menipiskan sinar ultraviolet sehingga mereka menghalangi pandangan kita tentang galaksi awal," kata James Rhoads di Pusat Penerbangan Antariksa Goddard Space NASA di Greenbelt, Maryland, yang mempresentasikan temuan pada 5 Januari pada 235 jam pertemuan American Astronomical Society di Honolulu. "EGS77 adalah kelompok galaksi pertama yang tertangkap basah saat membersihkan kabut kosmik ini."

Sementara galaksi individual yang lebih jauh telah diamati, EGS77 adalah kelompok galaksi terjauh sampai saat ini yang menunjukkan panjang gelombang spesifik dari sinar ultraviolet jauh yang diungkapkan oleh reionisasi. Emisi ini, yang disebut Lyman alpha light, menonjol di semua anggota EGS77.

Pada fase paling awal, alam semesta adalah plasma partikel yang berpendar, termasuk elektron, proton, inti atom, dan cahaya. Atom belum bisa eksis. Alam semesta berada dalam keadaan terionisasi, mirip dengan gas di dalam lampu neon menyala atau tabung neon.

Setelah alam semesta mengembang dan mendingin selama sekitar 380.000 tahun, elektron dan proton bergabung menjadi atom pertama – lebih dari 90% di antaranya adalah hidrogen. Ratusan juta tahun kemudian, gas ini membentuk bintang dan galaksi pertama. Tetapi keberadaan gas yang berlimpah ini menimbulkan tantangan untuk melihat galaksi di alam semesta awal.

Atom hidrogen siap menyerap dan dengan cepat memancarkan kembali sinar ultraviolet jauh yang dikenal sebagai emisi alfa Lyman, yang memiliki panjang gelombang 121,6 nanometer. Ketika bintang-bintang pertama terbentuk, beberapa cahaya yang mereka hasilkan cocok dengan panjang gelombang ini. Karena cahaya alpha Lyman mudah berinteraksi dengan atom hidrogen, ia tidak dapat melakukan perjalanan jauh sebelum gas menyebar ke arah acak.

"Cahaya intens dari galaksi dapat mengionisasi gas hidrogen di sekitarnya, membentuk gelembung yang memungkinkan cahaya bintang untuk bepergian dengan bebas," kata anggota tim Vithal Tilvi, seorang peneliti di Arizona State University di Tempe. "EGS77 telah membentuk gelembung besar yang memungkinkan cahayanya melakukan perjalanan ke Bumi tanpa banyak pelemahan. Akhirnya, gelembung seperti ini tumbuh di sekitar semua galaksi dan mengisi ruang antargalaksi, reionisasi alam semesta dan membuka jalan bagi cahaya untuk melakukan perjalanan melintasi kosmos."

EGS77 ditemukan sebagai bagian dari survei Cosmic Deep And Wide Narrowband (Cosmic DAWN), dimana Rhoads berperan sebagai penyelidik utama. Tim ini mencitrakan area kecil di rasi bintang Bo├Âtes menggunakan filter yang dibuat khusus pada Imaging InfraRed Imager (NEWFIRM) Lapangan-lebar Observatorium Astronomi Optik Nasional (NEWFIRM), yang dilampirkan pada teleskop Mayall 4 meter di Kitt Peak National Observatory dekat Tucson, Arizona.

Karena alam semesta mengembang, cahaya alpha Lyman dari EGS77 telah membentang selama perjalanannya, sehingga para astronom benar-benar mendeteksinya pada panjang gelombang inframerah-dekat. Kita tidak bisa melihat galaksi-galaksi ini dalam cahaya tampak sekarang karena cahaya itu dimulai pada panjang gelombang yang lebih pendek daripada Lyman alpha dan tersebar oleh kabut atom hidrogen.

Untuk membantu memilih kandidat yang jauh, para peneliti membandingkan gambar mereka dengan data yang tersedia untuk umum dari wilayah yang sama yang diambil oleh teleskop luar angkasa Hubble dan Spitzer milik NASA. Galaksi yang tampak terang dalam gambar inframerah-dekat ditandai sebagai kemungkinan, sedangkan galaksi yang tampak dalam cahaya tampak ditolak karena terlalu dekat.

Tim mengkonfirmasi jarak ke galaksi EGS77 dengan menggunakan Multi-Object Spectrometer untuk Infra-Red Exploration (MOSFIRE) pada teleskop Keck I di W. M. Keck Observatory di Maunakea, Hawaii. Ketiga galaksi semuanya menunjukkan garis emisi alfa Lyman pada panjang gelombang yang sedikit berbeda, mencerminkan jarak yang sedikit berbeda. Pemisahan antara galaksi yang berdekatan adalah sekitar 2,3 juta tahun cahaya, atau sedikit lebih dekat dari jarak antara galaksi Andromeda dan Bima Sakti kita sendiri.

Sebuah makalah yang menggambarkan temuan, yang dipimpin oleh Tilvi, telah diserahkan kepada Jurnal Astrofisika.

"Walaupun ini adalah kelompok galaksi pertama yang diidentifikasi sebagai yang bertanggung jawab atas reionisasi kosmik, misi NASA di masa depan akan memberi tahu kita lebih banyak," kata rekan penulis Sangeeta Malhotra di Goddard. "Teleskop Luar Angkasa James Webb yang akan datang sensitif terhadap emisi alfa Lyman dari galaksi yang bahkan lebih jauh pada jarak ini dan mungkin menemukan lebih banyak galaksi dalam EGS77."

Para astronom berharap bahwa gelembung reionisasi yang serupa dari era ini akan langka dan sulit ditemukan. Teleskop Survei Inframerah Lapangan Luas yang direncanakan oleh NASA (WFIRST) mungkin dapat mengungkap contoh-contoh tambahan, yang selanjutnya menjelaskan transisi penting ini dalam sejarah kosmik.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.