Teleskop antariksa Spitzer - NASA telah mengungkapkan bahwa beberapa galaksi paling awal di alam semesta lebih terang dari yang diperkirakan.
Cahaya berlebihan adalah produk sampingan dari galaksi yang melepaskan radiasi peng-ion dalam jumlah sangat tinggi.
Temuan ini memberikan petunjuk tentang penyebab Era Reionisasi, sebuah peristiwa kosmik utama yang mengubah alam semesta dari yang sebagian besar buram ke pemandangan bintang yang terlihat sekarang.
Dalam sebuah studi baru, para peneliti melaporkan pengamatan beberapa galaksi pertama yang terbentuk di alam semesta, kurang dari 1 miliar tahun setelah big bang (± 13 miliar tahun yang lalu).
Data menunjukkan bahwa dalam beberapa panjang gelombang cahaya inframerah tertentu, galaksi jauh lebih terang daripada yang diperkirakan para ilmuwan.
Studi ini adalah yang pertama untuk mengkonfirmasi fenomena ini untuk sampel besar galaksi dari periode ini, menunjukkan bahwa ini bukan kasus khusus dari kecerahan yang berlebihan, tetapi bahkan galaksi rata-rata yang ada pada waktu itu jauh lebih terang dalam panjang gelombang ini daripada galaksi yang kita lihat sekarang.
Tidak ada yang tahu pasti kapan bintang pertama di alam semesta meledak. Tetapi bukti menunjukkan bahwa antara: 100 juta - 200 juta tahun setelah big bang, alam semesta sebagian besar dipenuhi dengan gas hidrogen netral yang mungkin baru saja mulai menyatu menjadi bintang, yang kemudian mulai membentuk galaksi pertama.
Sekitar 1 miliar tahun setelah big bang, alam semesta telah menjadi cakrawala yang berkilau.
Sesuatu yang telah berubah juga: Elektron dari gas hidrogen netral yang ada di mana-mana telah dilucuti dalam proses yang dikenal sebagai ionisasi.
Era Ionisasi (perubahan dari alam semesta yang penuh dengan hidrogen netral ke yang diisi dengan hidrogen terionisasi) didokumentasikan dengan baik.
Sebelum transformasi di seluruh jagad raya ini, bentuk-bentuk panjang gelombang cahaya, seperti gelombang radio dan cahaya tampak, melintasi alam semesta kurang lebih tidak terbebani.
Tetapi panjang gelombang cahaya yang lebih pendek - termasuk sinar ultraviolet, sinar-X dan sinar gamma - dihentikan oleh atom hidrogen netral.
Tabrakan ini akan mengupas atom hidrogen netral dari elektron mereka, mengionisasi mereka.
Tetapi apa yang mungkin menghasilkan radiasi peng-ion yang cukup untuk mempengaruhi semua hidrogen di alam semesta?
Apakah itu bintang individual?
Galaksi raksasa?
Jika salah satu penyebabnya, mereka penjajah kosmik awal akan berbeda dari kebanyakan bintang dan galaksi modern, yang biasanya tidak melepaskan radiasi pengion dalam jumlah besar.
Kemudian lagi, mungkin sesuatu yang sepenuhnya menyebabkan peristiwa itu, seperti quasar - galaksi dengan pusat yang sangat terang didukung oleh sejumlah besar bahan yang mengorbit lubang hitam supermasif.
"Ini salah satu pertanyaan terbuka terbesar dalam kosmologi observasional," kata Stephane De Barros, penulis utama studi ini dan seorang peneliti postdoctoral di University of Geneva di Swiss.
"Kami tahu itu terjadi, tetapi apa yang menyebabkannya? Temuan baru ini bisa menjadi petunjuk besar."
Mencari Cahaya
Untuk mengintip ke masa sebelum Era Reionisasi berakhir, Spitzer menatap dua wilayah langit masing-masing lebih dari 200 jam, memungkinkan teleskop ruang angkasa mengumpulkan cahaya yang telah menempuh perjalanan selama lebih dari 13 miliar tahun untuk mencapai kita. .
Karena beberapa pengamatan sains terpanjang yang pernah dilakukan oleh Spitzer, mereka adalah bagian dari kampanye pengamatan yang disebut GREATS, kependekan dari GOODS Reashionization Treasury Area luas dari Spitzer. GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey) adalah kampanye lain yang melakukan pengamatan pertama terhadap beberapa target GREATS.
Studi yang dipublikasikan dalam Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society, juga menggunakan data arsip dari Hubble Space Telescope milik NASA.
Dengan menggunakan pengamatan ultra-mendalam oleh Spitzer, tim astronom mengamati 135 galaksi jauh dan menemukan bahwa mereka semua sangat terang dalam dua panjang gelombang cahaya inframerah spesifik yang dihasilkan oleh radiasi pengion yang berinteraksi dengan hidrogen dan gas oksigen dalam galaksi.
Ini menyiratkan bahwa galaksi-galaksi ini didominasi oleh bintang-bintang muda dan masif yang sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium.
Mereka mengandung sejumlah kecil unsur "berat" (seperti nitrogen, karbon, dan oksigen) dibandingkan dengan bintang yang ditemukan di galaksi modern rata-rata.
Bintang-bintang ini bukan bintang pertama yang terbentuk di alam semesta (yang hanya terdiri dari hidrogen dan helium), tetapi masih merupakan anggota generasi bintang yang sangat awal.
Era Reionisasi bukanlah peristiwa instan, jadi sementara hasil baru tidak cukup untuk menutup buku tentang peristiwa kosmik ini, mereka memberikan rincian baru tentang bagaimana alam semesta berevolusi pada saat ini dan bagaimana transisi dimainkan.
"Kami tidak menduga bahwa Spitzer, dengan cermin tidak lebih besar dari Hula-Hoop, akan mampu melihat galaksi yang begitu dekat dengan waktu," kata Michael Werner, ilmuwan proyek Spitzer di Jet Propulsion Laboratory NASA di Pasadena, California.
"Tapi alam penuh kejutan, dan kecerahan tak terduga dari galaksi-galaksi awal ini, bersama dengan kinerja Spitzer yang luar biasa, menempatkan mereka dalam jangkauan observatorium kecil tapi kuat kami."
James Webb Space Telescope milik NASA, yang akan diluncurkan pada 2021, akan mempelajari alam semesta dalam banyak gelombang yang sama yang diamati oleh Spitzer.
Tetapi di mana cermin utama Spitzer hanya berdiameter 85 sentimeter (33,4 inci), Webb's 6,5 meter (21 kaki) - sekitar 7,5 kali lebih besar - memungkinkan Webb untuk mempelajari galaksi-galaksi ini dengan detail yang jauh lebih tinggi.
Bahkan, Webb akan mencoba mendeteksi cahaya dari bintang dan galaksi pertama di alam semesta.
Studi baru menunjukkan bahwa karena kecerahan mereka dalam panjang gelombang inframerah itu, galaksi yang diamati oleh Spitzer akan lebih mudah bagi Webb untuk belajar daripada yang diperkirakan sebelumnya.
"Hasil dari Spitzer ini tentu saja merupakan langkah lain dalam memecahkan misteri reionisasi kosmik," kata Pascal Oesch, asisten profesor di Universitas Jenewa dan rekan penulis dalam penelitian ini. "Kita sekarang tahu bahwa kondisi fisik di galaksi-galaksi awal ini sangat berbeda dari galaksi pada umumnya hari ini.
Ini akan menjadi tugas dari Teleskop Antariksa James Webb untuk mencari tahu alasan terperinci mengapa."
Sumber: Planetary Landscape, NASA.
 |
| Galaksi spiral. Credit: ©Alexandr Mitiuc / Adobe Stock |
Temuan ini memberikan petunjuk tentang penyebab Era Reionisasi, sebuah peristiwa kosmik utama yang mengubah alam semesta dari yang sebagian besar buram ke pemandangan bintang yang terlihat sekarang.
Dalam sebuah studi baru, para peneliti melaporkan pengamatan beberapa galaksi pertama yang terbentuk di alam semesta, kurang dari 1 miliar tahun setelah big bang (± 13 miliar tahun yang lalu).
Data menunjukkan bahwa dalam beberapa panjang gelombang cahaya inframerah tertentu, galaksi jauh lebih terang daripada yang diperkirakan para ilmuwan.
Studi ini adalah yang pertama untuk mengkonfirmasi fenomena ini untuk sampel besar galaksi dari periode ini, menunjukkan bahwa ini bukan kasus khusus dari kecerahan yang berlebihan, tetapi bahkan galaksi rata-rata yang ada pada waktu itu jauh lebih terang dalam panjang gelombang ini daripada galaksi yang kita lihat sekarang.
Tidak ada yang tahu pasti kapan bintang pertama di alam semesta meledak. Tetapi bukti menunjukkan bahwa antara: 100 juta - 200 juta tahun setelah big bang, alam semesta sebagian besar dipenuhi dengan gas hidrogen netral yang mungkin baru saja mulai menyatu menjadi bintang, yang kemudian mulai membentuk galaksi pertama.
Sekitar 1 miliar tahun setelah big bang, alam semesta telah menjadi cakrawala yang berkilau.
Sesuatu yang telah berubah juga: Elektron dari gas hidrogen netral yang ada di mana-mana telah dilucuti dalam proses yang dikenal sebagai ionisasi.
Era Ionisasi (perubahan dari alam semesta yang penuh dengan hidrogen netral ke yang diisi dengan hidrogen terionisasi) didokumentasikan dengan baik.
Sebelum transformasi di seluruh jagad raya ini, bentuk-bentuk panjang gelombang cahaya, seperti gelombang radio dan cahaya tampak, melintasi alam semesta kurang lebih tidak terbebani.
Tetapi panjang gelombang cahaya yang lebih pendek - termasuk sinar ultraviolet, sinar-X dan sinar gamma - dihentikan oleh atom hidrogen netral.
Tabrakan ini akan mengupas atom hidrogen netral dari elektron mereka, mengionisasi mereka.
Tetapi apa yang mungkin menghasilkan radiasi peng-ion yang cukup untuk mempengaruhi semua hidrogen di alam semesta?
Apakah itu bintang individual?
Galaksi raksasa?
Jika salah satu penyebabnya, mereka penjajah kosmik awal akan berbeda dari kebanyakan bintang dan galaksi modern, yang biasanya tidak melepaskan radiasi pengion dalam jumlah besar.
Kemudian lagi, mungkin sesuatu yang sepenuhnya menyebabkan peristiwa itu, seperti quasar - galaksi dengan pusat yang sangat terang didukung oleh sejumlah besar bahan yang mengorbit lubang hitam supermasif.
"Ini salah satu pertanyaan terbuka terbesar dalam kosmologi observasional," kata Stephane De Barros, penulis utama studi ini dan seorang peneliti postdoctoral di University of Geneva di Swiss.
"Kami tahu itu terjadi, tetapi apa yang menyebabkannya? Temuan baru ini bisa menjadi petunjuk besar."
Mencari Cahaya
Untuk mengintip ke masa sebelum Era Reionisasi berakhir, Spitzer menatap dua wilayah langit masing-masing lebih dari 200 jam, memungkinkan teleskop ruang angkasa mengumpulkan cahaya yang telah menempuh perjalanan selama lebih dari 13 miliar tahun untuk mencapai kita. .
Karena beberapa pengamatan sains terpanjang yang pernah dilakukan oleh Spitzer, mereka adalah bagian dari kampanye pengamatan yang disebut GREATS, kependekan dari GOODS Reashionization Treasury Area luas dari Spitzer. GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey) adalah kampanye lain yang melakukan pengamatan pertama terhadap beberapa target GREATS.
Studi yang dipublikasikan dalam Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society, juga menggunakan data arsip dari Hubble Space Telescope milik NASA.
Dengan menggunakan pengamatan ultra-mendalam oleh Spitzer, tim astronom mengamati 135 galaksi jauh dan menemukan bahwa mereka semua sangat terang dalam dua panjang gelombang cahaya inframerah spesifik yang dihasilkan oleh radiasi pengion yang berinteraksi dengan hidrogen dan gas oksigen dalam galaksi.
Ini menyiratkan bahwa galaksi-galaksi ini didominasi oleh bintang-bintang muda dan masif yang sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium.
Mereka mengandung sejumlah kecil unsur "berat" (seperti nitrogen, karbon, dan oksigen) dibandingkan dengan bintang yang ditemukan di galaksi modern rata-rata.
Bintang-bintang ini bukan bintang pertama yang terbentuk di alam semesta (yang hanya terdiri dari hidrogen dan helium), tetapi masih merupakan anggota generasi bintang yang sangat awal.
Era Reionisasi bukanlah peristiwa instan, jadi sementara hasil baru tidak cukup untuk menutup buku tentang peristiwa kosmik ini, mereka memberikan rincian baru tentang bagaimana alam semesta berevolusi pada saat ini dan bagaimana transisi dimainkan.
"Kami tidak menduga bahwa Spitzer, dengan cermin tidak lebih besar dari Hula-Hoop, akan mampu melihat galaksi yang begitu dekat dengan waktu," kata Michael Werner, ilmuwan proyek Spitzer di Jet Propulsion Laboratory NASA di Pasadena, California.
"Tapi alam penuh kejutan, dan kecerahan tak terduga dari galaksi-galaksi awal ini, bersama dengan kinerja Spitzer yang luar biasa, menempatkan mereka dalam jangkauan observatorium kecil tapi kuat kami."
James Webb Space Telescope milik NASA, yang akan diluncurkan pada 2021, akan mempelajari alam semesta dalam banyak gelombang yang sama yang diamati oleh Spitzer.
Tetapi di mana cermin utama Spitzer hanya berdiameter 85 sentimeter (33,4 inci), Webb's 6,5 meter (21 kaki) - sekitar 7,5 kali lebih besar - memungkinkan Webb untuk mempelajari galaksi-galaksi ini dengan detail yang jauh lebih tinggi.
Bahkan, Webb akan mencoba mendeteksi cahaya dari bintang dan galaksi pertama di alam semesta.
Studi baru menunjukkan bahwa karena kecerahan mereka dalam panjang gelombang inframerah itu, galaksi yang diamati oleh Spitzer akan lebih mudah bagi Webb untuk belajar daripada yang diperkirakan sebelumnya.
"Hasil dari Spitzer ini tentu saja merupakan langkah lain dalam memecahkan misteri reionisasi kosmik," kata Pascal Oesch, asisten profesor di Universitas Jenewa dan rekan penulis dalam penelitian ini. "Kita sekarang tahu bahwa kondisi fisik di galaksi-galaksi awal ini sangat berbeda dari galaksi pada umumnya hari ini.
Ini akan menjadi tugas dari Teleskop Antariksa James Webb untuk mencari tahu alasan terperinci mengapa."
Sumber: Planetary Landscape, NASA.
Komentar
Posting Komentar