 |
| Ilustrasi galaksi kuno SXDF-NB1006-2, yang berjarak 13,1 miliar tahun cahaya dari Bumi dan kemungkinan terbentuk setelah "zaman kegelapan" kosmik. Alam semesta berusia sekitar 13,8 miliar tahun. Warna hijau menunjukkan oksigen di galaksi ini seperti yang terlihat oleh teleskop radio ALMA, sedangkan ungu menunjukkan hidrogen yang terdeteksi oleh teleskop Subaru. |
intipluarangkasa ~ Para astronom telah menemukan tanda-tanda oksigen di salah satu galaksi pertama di alam semesta, yang lahir tak lama setelah "Zaman Kegelapan" kosmik yang ada sebelum alam semesta memiliki bintang.
Penemuan ini - terpusat pada galaksi yang benar-benar kuno, SXDF-NB1006-2, terletak sekitar 13,1 miliar tahun cahaya dari Bumi - bisa membantu memecahkan misteri berapa banyak bintang-bintang pertama yang membantu menghapus kabut keruh yang pernah mengisi alam semesta, kata peneliti.
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa, setelah alam semesta lahir dari Big Bang sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu, alam semesta begitu panas sehingga semua atom yang ada dibagi menjadi inti bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif. Sup ion bermuatan listrik ini menghamburkan cahaya, mencegahnya bepergian secara bebas.
Zaman Kegelapan Alam Semesta
Studi sebelumnya menyarankan bahwa sekitar 380.000 tahun setelah Big Bang, alam semesta mendingin dan hal itu cukup bagi partikel-partikel untuk bergabung kembali ke dalam atom, akhirnya memungkinkan cahaya pertama dalam kosmos - cahaya dari Big Bang - bersinar. Namun, setelah era rekombinasi, datanglah "Zaman Kegelapan" kosmik ; selama zaman ini, tidak ada cahaya lain, karena bintang belum terbentuk.
 |
| Galaksi kuno SXDF-NB1006-2 (terlihat di gambar insets di sebelah kiri) terlihat dalam warna di gambar komposit yang dibuat oleh Subaru XMM-Newton Deep Survey Field. Galaksi ini muncul dalam warna merah dan berjarak 13,1 miliar tahun cahaya dari Bumi. |
Penelitian sebelumnya juga menunjukkan bahwa, mulai sekitar 150 juta tahun setelah Big Bang, alam semesta mulai keluar dari Zaman Kegelapan kosmik selama waktu yang dikenal sebagai reionization. Selama zaman ini, yang berlangsung lebih dari setengah miliar tahun, gumpalan gas runtuh cukup untuk membentuk bintang-bintang dan galaksi pertama, memancarkan sinar ultraviolet intens terionisasi dan menghancurkan sebagian besar hidrogen bermuatan netral, membelahnya untuk membentuk proton dan elektron.
Rincian tentang zaman reionization sangat sulit untuk di kumpulkan karena mereka terjadi begitu lama. Untuk melihat cahaya dari zaman kuno tersebut, peneliti mencari objek-objek yang sangat jauh - semakin jauh mereka, semakin lama waktu cahaya untuk sampai ke Bumi. Obyek yang jauh tersebut hanya dapat dilihat dengan teleskop terbaik yang tersedia saat ini.
Masih banyak yang tidak diketahui tentang zaman reionization, contohnya seperti apa bintang-bintang pertama terlihat, bagaimana galaksi paling awal terbentuk dan apa sumber cahaya yang menimbulkan reionisasi. Beberapa pekerjaan sebelum menyarankan bahwa bintang-bintang masif yang sebagian besar bertanggung jawab untuk reionization, tetapi penelitian lain mengisyaratkan bahwa lubang hitam adalah pelaku utama dan berpotensi dominan di balik fenomena ini.
Sekarang, dengan melihat sebuah galaksi kuno, peneliti mungkin telah menemukan petunjuk tentang penyebab reionization.
Berburu Galaksi Kuno Dengan Oksigen
Para ilmuwan menganalisis galaksi yang disebut SXDF-NB1006-2, terletak sekitar 13,1 miliar tahun cahaya dari Bumi. Ketika galaksi ini ditemukan pada tahun 2012, itu adalah galaksi paling jauh yang diketahui pada waktu itu.
 |
| Gambar dekat galaksi kuno SXDF-NB1006-2, menunjukkan oksigen terionisasi (hijau) seperti yang terlihat oleh teleskop radio ALMA, dan hidrogen terionisasi (warna biru) terlihat oleh Subaru Telescope. Warna merah adalah sinar ultraviolet yang terdeteksi oleh UK Infrared Telescope. |
Menggunakan data dari Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) di Gurun Atacama di Chili, para peneliti melihat penampakan SXDF-NB1006-2 seperti 700 juta tahun setelah Big Bang. Mereka berfokus pada cahaya dari oksigen dan dari partikel debu.
"Mencari elemen berat di alam semesta awal adalah pendekatan penting untuk mengeksplorasi aktivitas pembentukan bintang di masa itu," kata pemimpin studi Akio Inoue, seorang astronom di Osaka Sangyo University di Jepang.
Para ilmuwan melihat tanda-tanda yang jelas dari oksigen pada SXDF-NB1006-2, oksigen paling jauh yang terdeteksi saat ini. Oksigen ini terionisasi, menunjukkan bahwa galaksi ini memiliki sejumlah bintang raksasa muda yang memiliki massa beberapa lusin kali lebih berat daripada matahari. Bintang-bintang muda juga memancarkan sinar ultraviolet intens, kata para peneliti.
Para ilmuwan memperkirakan bahwa oksigen di SXDF-NB1006-2 adalah 10 kali lebih sedikit dari matahari. Perkiraan ini cocok simulasi tim - elemen ringan seperti hidrogen, helium dan lithium ada ketika alam semesta pertama kali lahir, sementara unsur yang lebih berat, seperti oksigen, di buat di inti bintang.
Namun, tiba-tiba, para peneliti menemukan bahwa SXDF-NB1006-2 memiliki debu dua sampai tiga kali lebih sedikit dari yang diperkirakan simulasi. Kelangkaan debu ini mungkin telah membantu reionisasi dengan memungkinkan cahaya dari galaksi itu untuk mengionisasi sejumlah besar gas yang ada diluar galaksi, kata para peneliti.
"SXDF-NB1006-2 akan menjadi prototipe dari sumber cahaya yang bertanggung jawab atas reionisasi kosmik," kata Inoue dalam sebuah pernyataan.
Satu penjelasan yang mungkin untuk jumlah debu yang lebih kecil adalah gelombang kejut dari ledakan supernova mungkin telah menghancurkannya, kata para peneliti.
Penelitian ini dapat membantu untuk menjawab apa yang menyebabkan reionisasi. "Sumber reionisasi adalah masalah lama - Bintang-bintang masif atau lubang hitam supermasif" kata Inoue. "Galaksi ini tampaknya tidak memiliki lubang hitam supermasif, tapi memiliki sejumlah bintang masif. Jadi bintang masif yang paling mungkin mengionisasi alam semesta."
Para peneliti terus menganalisis SXDF-NB1006-2 dengan ALMA.
Para ilmuwan menerbitkan dengabn rinci temuan mereka secara online 16 Juni di jurnal Science.