Lihat bagaimana Teleskop Luar Angkasa James Webb merevolusi astronomi hanya dalam 3 tahun

Pada hari ini tiga tahun lalu, kita menyaksikan peluncuran James Webb Space Telescope (JWST) yang menakjubkan, teleskop terbesar dan terkuat yang pernah dikirim manusia ke luar angkasa.

Pembangunannya memakan waktu 30 tahun, namun dalam tiga tahun beroperasi, JWST telah merevolusi pandangan kita tentang kosmos.

Ia menjelajahi Tata Surya kita, mempelajari atmosfer planet-planet jauh untuk mencari tanda-tanda kehidupan, dan menyelidiki kedalaman terjauh untuk menemukan bintang dan galaksi pertama yang terbentuk di alam semesta.

Inilah yang JWST ajarkan kepada kita tentang alam semesta awal sejak diluncurkan – dan misteri baru yang terungkap.

Monster biru yang menakutkan

JWST telah mendorong batas sejauh mana kita dapat melihat ke alam semesta untuk menemukan bintang dan galaksi pertama. Dengan tidak adanya atmosfer bumi, lokasinya yang berada di luar angkasa menjadikan kondisi sempurna untuk mengintip kedalaman kosmos dengan cahaya inframerah.

Rekor galaksi terjauh saat ini yang dikonfirmasi oleh JWST berasal dari masa ketika alam semesta baru berusia sekitar 300 juta tahun. Anehnya, dalam jangka waktu singkat ini, galaksi ini berhasil membentuk sekitar 400 juta kali massa Matahari kita.

Hal ini menunjukkan pembentukan bintang di alam semesta awal sangatlah efisien. Dan galaksi ini bukan satu-satunya.

Ketika galaksi membesar, bintang-bintangnya meledak dan menghasilkan debu. Semakin besar galaksi, semakin banyak pula debu yang dimilikinya. Debu ini membuat galaksi tampak merah karena menyerap cahaya biru. Tapi inilah yang menarik: JWST telah menunjukkan galaksi-galaksi pertama ini sangat terang, masif, dan sangat biru, tanpa ada tanda-tanda adanya debu. Itu benar-benar teka-teki.

Ada banyak teori yang menjelaskan sifat aneh galaksi-galaksi pertama ini. Apakah mereka memiliki bintang-bintang besar yang runtuh karena gravitasi tanpa mengalami ledakan supernova besar-besaran?

Atau apakah mereka mengalami ledakan yang begitu besar sehingga semua debu terdorong menjauh dari galaksi, memperlihatkan inti berwarna biru yang bebas debu? Mungkin debu tersebut hancur akibat radiasi intens dari bintang-bintang eksotik awal ini – namun kita belum mengetahuinya.

Kimia yang tidak biasa di galaksi awal

Bintang-bintang awal adalah unsur penyusun utama yang akhirnya menjadi kehidupan. Alam semesta dimulai hanya dengan hidrogen, helium, dan sejumlah kecil litium. Semua unsur lainnya, mulai dari kalsium di tulang kita hingga oksigen di udara yang kita hirup, dibentuk di inti bintang-bintang ini.

JWST telah menemukan bahwa galaksi-galaksi awal juga memiliki ciri-ciri kimia yang tidak biasa.

Logam ini mengandung sejumlah besar nitrogen, jauh lebih banyak daripada yang kita amati di Matahari, sementara sebagian besar logam lainnya terdapat dalam jumlah yang lebih sedikit. Hal ini menunjukkan ada proses yang berperan di alam semesta awal yang belum sepenuhnya kita pahami.

JWST telah menunjukkan bahwa model kita tentang bagaimana bintang mendorong evolusi kimiawi galaksi masih belum lengkap, artinya kita masih belum sepenuhnya memahami kondisi yang menyebabkan keberadaan kita.

Hal-hal kecil yang mengakhiri zaman kegelapan kosmik

Dengan menggunakan gugusan galaksi yang sangat besar sebagai kaca pembesar raksasa, kamera sensitif JWST juga dapat mengintip jauh ke dalam kosmos untuk menemukan galaksi yang paling redup.

Kami berusaha lebih jauh untuk menemukan titik di mana galaksi menjadi sangat redup sehingga berhenti membentuk bintang sama sekali. Hal ini membantu kita memahami kondisi di mana pembentukan galaksi berakhir.

JWST belum menemukan batasan ini. Namun, penelitian ini telah mengungkap banyak galaksi redup, jauh lebih banyak dari yang diperkirakan, memancarkan energi foton (partikel cahaya) empat kali lipat lebih besar dari perkiraan kita.

Penemuan ini menunjukkan bahwa galaksi-galaksi kecil ini mungkin memainkan peran penting dalam mengakhiri “zaman kegelapan” kosmik tidak lama setelah Big Bang.

Kasus misterius titik merah kecil

Gambar pertama JWST menghasilkan penemuan dramatis dan tak terduga lainnya. Alam semesta awal dihuni oleh banyak sekali “titik merah kecil”: sumber warna merah yang sangat padat dan tidak diketahui asal usulnya.

Awalnya, mereka dianggap sebagai galaksi super padat yang sangat besar dan hal ini tidak mungkin terjadi, namun pengamatan mendetail pada tahun lalu telah mengungkapkan kombinasi sifat yang sangat membingungkan dan kontradiktif.

Gas hidrogen terang memancarkan cahaya dengan kecepatan luar biasa, ribuan kilometer per detik, karakteristik gas yang berputar-putar di sekitar lubang hitam supermasif.

Fenomena yang disebut inti galaksi aktif ini biasanya mengindikasikan adanya feeding frenzy (kegilaan makan) di mana lubang hitam supermasif melahap semua gas di sekitarnya dan berkembang pesat.

Tapi ini bukanlah inti galaksi aktif yang ada di berbagai kebun Anda. Sebagai permulaan: mereka tidak memancarkan sinar X yang dapat dideteksi, seperti yang diperkirakan secara normal. Yang lebih menarik lagi, mereka tampaknya memiliki ciri-ciri populasi bintang.

Mungkinkah galaksi-galaksi ini menjadi bintang dan inti galaksi aktif pada saat yang bersamaan? Atau tahap evolusi di antaranya? Apapun itu, titik merah kecil ini mungkin akan mengajarkan kita sesuatu tentang lahirnya lubang hitam supermasif dan bintang di galaksi.

Galaksi-galaksi awal yang mustahil

Selain galaksi-galaksi awal yang sangat aktif, JWST juga menemukan mayat-mayat yang sangat mati: galaksi-galaksi di alam semesta awal yang merupakan peninggalan pembentukan bintang yang intens pada fajar kosmik.

Mayat-mayat ini telah ditemukan oleh Hubble dan teleskop berbasis darat, namun hanya JWST yang memiliki kekuatan untuk membedah cahaya mereka untuk mengungkap berapa lama mereka telah mati.

Penelitian ini telah mengungkap beberapa galaksi yang sangat masif (sebesar Bima Sakti kita saat ini dan lebih besar lagi) yang terbentuk dalam 700 juta tahun pertama sejarah kosmik. Model pembentukan galaksi kita saat ini tidak dapat menjelaskan objek-objek ini – mereka terlalu besar dan terbentuk terlalu dini.

Para kosmolog masih memperdebatkan apakah model-model tersebut dapat dibengkokkan agar sesuai (misalnya, mungkin pembentukan bintang awal sangat efisien) atau apakah kita harus mempertimbangkan kembali sifat materi gelap dan bagaimana hal itu menimbulkan objek-objek awal yang runtuh.

JWST akan menemukan lebih banyak lagi objek-objek ini di tahun depan dan mempelajari objek-objek yang sudah ada secara lebih rinci. Apa pun yang terjadi, kita akan segera mengetahuinya.

Apa selanjutnya untuk JWST?

Pada langkah pertamanya saja, teleskop telah mengungkap banyak kekurangan model alam semesta kita saat ini. Sementara kami menyempurnakan model kami untuk memperhitungkan pembaruan yang diberikan JWST kepada kami, kami sangat gembira dengan hal-hal yang tidak diketahui.

Titik-titik merah misterius bersembunyi dari pandangan kami. Apa lagi yang masih tertinggal di kedalaman kosmos? JWST akan segera memberitahu kami.