OXFORD, Inggris Raya — Para astronom telah mengidentifikasi sebuah galaksi yang tampaknya menentang hukum fisika bintang. Benda aneh kosmik ini, diberi nama GS-NDG-9422, berada pada jarak 12,9 miliar tahun cahaya jauhnya, memberi kita gambaran sekilas tentang alam semesta ketika usianya baru 900 juta tahun. Apa yang membuat galaksi ini benar-benar luar biasa adalah spektrum cahayanya yang unik, yang membuat para ilmuwan menggaruk-garuk kepala dan mengajukan teori-teori menarik tentang sifatnya.
Penelitian yang dipimpin oleh Alex J. Cameron dari Universitas Oxford dan dipublikasikan di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Societymenyajikan analisis rinci spektrum GS-NDG-9422. Spektrum ini, yang pada dasarnya merupakan ciri cahaya galaksi, mengungkapkan fitur yang tidak terduga: penurunan tajam sinar ultraviolet pada panjang gelombang tertentu. Karakteristik ini sangat tidak biasa sehingga memicu perdebatan tentang komposisi galaksi dan proses yang terjadi di dalamnya.
Para peneliti mengusulkan bahwa GS-NDG-9422 menampung bintang-bintang yang sangat panas, dengan suhu permukaan melebihi 140.000 derajat Fahrenheit (80.000 derajat Celcius). Sebagai gambaran, biasanya bintang masif dan panas di alam semesta lokal kita memiliki suhu berkisar antara 70.000 hingga 90.000 derajat Fahrenheit (40.000 hingga 50.000 derajat Celcius). Benda-benda bintang yang panas ini mungkin bertanggung jawab untuk menghasilkan medan radiasi intens yang mengionisasi gas di sekitarnya, sehingga menciptakan nebula yang lebih terang daripada bintang-bintang itu sendiri.
“Sepertinya bintang-bintang ini jauh lebih panas dan lebih masif daripada yang kita lihat di alam semesta lokal. Hal ini masuk akal karena alam semesta awal memiliki lingkungan yang sangat berbeda,” kata Harley Katz, salah satu penulis studi dari Universitas dari Oxford dan Universitas Chicago, dalam sebuah pernyataan.
Tim peneliti menduga GS-NDG-9422 sedang mengalami fase singkat pembentukan bintang yang intens di dalam awan gas padat, menghasilkan sejumlah besar bintang panas dan masif. Awan ini dibombardir dengan begitu banyak foton cahaya dari bintang-bintang sehingga bersinar luar biasa terang.
Penemuan ini bukan sekedar rasa ingin tahu; hal ini memiliki implikasi yang luas terhadap pemahaman kita tentang bagaimana galaksi berevolusi di awal alam semesta. Fenomena gas nebular yang melebihi bintang sangat menarik karena diperkirakan terjadi di lingkungan yang menampung bintang generasi pertama di alam semesta, yang dikenal sebagai bintang Populasi III.
Meskipun GS-NDG-9422 tidak mengandung bintang-bintang purba ini karena kompleksitas kimianya, ia mungkin mewakili fase transisi dalam evolusi galaksi.
“Bintang-bintang eksotik di galaksi ini dapat menjadi panduan untuk memahami bagaimana galaksi bertransisi dari bintang purba ke jenis galaksi yang sudah kita kenal,” jelas Katz.
Studi ini dimungkinkan oleh kemampuan James Webb Space Telescope (JWST) yang belum pernah terjadi sebelumnya. Observatorium generasi berikutnya ini, dengan sensitivitas dan resolusinya yang superior, memungkinkan para astronom menangkap spektrum rinci dari galaksi jauh ini, sehingga mengungkap sifat misteriusnya.
Menariknya, GS-NDG-9422 mungkin bukan satu-satunya yang memiliki kekhasan tersebut. Para peneliti mengidentifikasi dua galaksi lain dengan fitur spektral serupa: Lynx Arc pada jarak 11,5 miliar tahun cahaya, dan A2744-NDG-ZD4, yang bahkan lebih jauh lagi, yakni 13,1 miliar tahun cahaya. Temuan ini menunjukkan bahwa galaksi eksotik mungkin lebih banyak ditemukan di alam semesta awal dibandingkan yang diperkirakan sebelumnya.
Seperti halnya penemuan inovatif lainnya, penelitian ini menimbulkan banyak pertanyaan dan jawaban. Seberapa umumkah galaksi-galaksi seperti itu di alam semesta awal? Dan apa yang bisa mereka ceritakan tentang evolusi kosmos? Cameron dan timnya secara aktif berupaya mengidentifikasi lebih banyak galaksi dengan karakteristik serupa untuk lebih memahami kondisi alam semesta dalam miliaran tahun pertama keberadaannya.
“Ini adalah saat yang sangat menyenangkan, bisa menggunakan teleskop Webb untuk menjelajahi waktu di alam semesta yang dulunya tidak dapat diakses,” kata Cameron. “Kami baru saja berada di awal penemuan dan pemahaman baru.”
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menggunakan data dari Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) JWST untuk menganalisis spektrum GS-NDG-9422. Mereka memeriksa berbagai garis emisi dalam spektrum, yang memberikan informasi tentang komposisi gas dan suhu galaksi. Untuk memahami pergantian ultraviolet yang tidak biasa, mereka menciptakan model komputer dari awan gas kosmik yang dipanaskan oleh bintang-bintang masif yang sangat panas. Model-model ini kemudian dibandingkan dengan spektrum yang diamati untuk menemukan penjelasan terbaik mengenai fitur unik galaksi.
Hasil Utama
Studi tersebut menemukan bahwa GS-NDG-9422 memiliki pergantian ultraviolet yang sangat kuat dalam spektrumnya, yang paling baik dijelaskan oleh kehadiran bintang-bintang yang sangat panas (bersuhu sekitar 140.000 derajat Fahrenheit) dan pembentukan bintang yang intens di dalam awan gas padat. Gas di galaksi tampak lebih terang daripada bintang-bintangnya, sebuah fenomena yang diperkirakan akan terjadi di lingkungan yang menampung bintang-bintang generasi pertama di alam semesta. Fitur spektral serupa juga diidentifikasi di dua galaksi jauh lainnya, menunjukkan bahwa objek serupa mungkin lebih umum di alam semesta awal daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Keterbatasan Studi
Keterbatasan utama dari penelitian ini adalah bahwa GS-NDG-9422 saat ini merupakan satu-satunya contoh fase perkembangan galaksi yang dipelajari dengan baik. Lebih banyak galaksi dengan karakteristik serupa perlu diidentifikasi dan dianalisis untuk menentukan apakah kondisi ini umum atau jarang terjadi di alam semesta awal. Selain itu, kesimpulannya didasarkan pada model dan interpretasi keseluruhan spektrum galaksi, bukan pengamatan langsung terhadap masing-masing bintang.
Diskusi & Kesimpulan
Penemuan GS-NDG-9422 memberikan potensi mata rantai yang hilang dalam pemahaman kita tentang evolusi galaksi, menjembatani kesenjangan antara bintang-bintang pertama di alam semesta dan galaksi-galaksi yang sudah mapan. Jika hal ini benar, kehadiran bintang-bintang masif yang sangat panas dan bintang-bintang yang mengeluarkan gas dapat mempunyai implikasi yang signifikan terhadap model evolusi galaksi dan produksi unsur-unsur berat di kosmos. Studi ini juga menyoroti pentingnya teleskop canggih seperti JWST dalam menyelidiki awal alam semesta dan mengungkap fenomena tak terduga.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didanai oleh Dewan Riset Eropa (ERC) di bawah program Riset dan Inovasi Horizon 2020 Uni Eropa. Teleskop Luar Angkasa James Webb, yang menyediakan data penting untuk penelitian ini, adalah proyek bersama NASA, ESA, dan Badan Antariksa Kanada.