Pemahaman kita tentang bagaimana galaksi terbentuk dan sifat materi gelap bisa berubah total, setelah pengamatan baru terhadap populasi bintang yang lebih besar dari galaksi. Bima Sakti dari lebih dari 11 miliar tahun yang lalu yang seharusnya tidak ada.
Sebuah makalah yang diterbitkan di Alam merinci temuan menggunakan data baru dari James Webb Space Telescope (JWST). Hasilnya menunjukkan bahwa sebuah galaksi masif di alam semesta awal – yang diamati 11,5 miliar tahun yang lalu (pergeseran merah kosmik sebesar 3,2) – memiliki populasi bintang-bintang yang sangat tua yang terbentuk jauh lebih awal – 1,5 miliar tahun lebih awal (pergeseran merah sekitar 11). Pengamatan ini membalikkan pemodelan yang ada saat ini, karena tidak cukup materi gelap yang terbentuk dalam konsentrasi yang cukup untuk memicu pembentukannya.
Profesor Terhormat dari Universitas Teknologi Swinburne, Karl Glazebrook, memimpin penelitian dan tim internasional yang menggunakan JWST untuk pengamatan spektroskopi galaksi masif yang diam ini.
“Kami telah mengejar galaksi ini selama tujuh tahun dan menghabiskan waktu berjam-jam mengamatinya dengan dua teleskop terbesar di bumi untuk mengetahui berapa umurnya. Namun warnanya terlalu merah dan terlalu redup, dan kami tidak dapat mengukurnya. Pada akhirnya, kami harus meninggalkan Bumi dan menggunakan JWST untuk memastikan sifatnya.”
Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA adalah penerus Teleskop Luar Angkasa Hubble, observatorium sains inframerah terkuat yang pernah dikirim ke luar angkasa. Dari orbitnya yang hampir satu juta mil dari Bumi, Webb mempelajari beberapa objek terjauh di alam semesta. Kredit: NASA
Pembentukan galaksi adalah paradigma mendasar yang mendasari astrofisika modern dan memperkirakan penurunan tajam jumlah galaksi masif di masa awal kosmik. Galaksi-galaksi diam yang sangat masif kini telah diamati sejak satu hingga dua miliar tahun setelahnya Dentuman Besar yang menantang model teoritis sebelumnya.
Profesor Glazebrook yang terhormat bekerja dengan para peneliti terkemuka di seluruh dunia, termasuk Dr. Themiya Nanayakkara, Dr. Lalitwadee Kawinwanichakij, Dr. Colin Jacobs, Dr. Harry Chittenden, Associate Professor Glenn G Kacprzak dan Associate Professor Ivo Labbe dari Pusat Astrofisika dan Superkomputer Swinburne .
“Ini merupakan upaya tim, mulai dari survei langit inframerah yang kami mulai pada tahun 2010 yang membuat kami mengidentifikasi galaksi ini sebagai galaksi yang tidak biasa, hingga berjam-jam kami berada di Keck dan Teleskop Sangat Besar di mana kami mencobanya, namun gagal memastikannya, hingga akhirnya pada tahun terakhir kami menghabiskan upaya besar untuk mencari tahu cara memproses data JWST dan menganalisis spektrum ini.”
Dr. Themiya Nanayakkara, yang memimpin analisis spektral data JWST, mengatakan, “Kami sekarang melampaui apa yang mungkin dilakukan untuk memastikan monster diam masif tertua yang ada jauh di alam semesta.”
“Hal ini mendorong batas-batas pemahaman kita saat ini tentang bagaimana galaksi terbentuk dan berevolusi. Pertanyaan kuncinya sekarang adalah bagaimana mereka terbentuk begitu cepat di awal alam semesta dan mekanisme misterius apa yang menyebabkan mereka berhenti membentuk bintang secara tiba-tiba ketika seluruh alam semesta melakukan hal yang sama.”
Associate Professor Claudia Lagos dari simpul Pusat Penelitian Astronomi Radio Internasional Universitas Western Australia (AKU MOBIL) sangat penting dalam mengembangkan pemodelan teoritis evolusi konsentrasi materi gelap untuk penelitian ini.
“Pembentukan galaksi sebagian besar ditentukan oleh konsentrasi materi gelap,” katanya. “Memiliki galaksi-galaksi yang sangat masif di awal alam semesta menimbulkan tantangan besar bagi model standar kosmologi kita. Hal ini karena menurut kami struktur materi gelap masif yang menampung galaksi-galaksi masif belum sempat terbentuk. Pengamatan lebih lanjut diperlukan untuk memahami seberapa umum galaksi-galaksi ini dan untuk membantu kita memahami betapa besarnya galaksi-galaksi ini.”
Profesor Glazebrook yang terhormat berharap ini bisa menjadi pembuka baru bagi pemahaman kita tentang fisika materi gelap.
“JWST telah menemukan semakin banyak bukti bahwa galaksi-galaksi besar terbentuk pada tahap awal. Hasil ini memecahkan rekor baru atas fenomena tersebut. Meski sangat mencolok, itu hanyalah satu objek. Namun kami berharap dapat menemukan lebih banyak lagi, dan jika kami melakukannya, hal ini akan mengacaukan gagasan kami tentang pembentukan galaksi.”
Referensi: “Galaksi masif yang membentuk bintangnya di z~11” oleh Karl Glazebrook, Themiya Nanayakkara, Corentin Schreiber, Claudia Lagos, Lalitwadee Kawinwanichakij, Colin Jacobs, Harry Chittenden, Gabriel Brammer, Glenn G. Kacprzak, Ivo Labbe, Danilo Marchesini , Z. Cemile Marsan, Pascal A. Oesch, Casey Papovich, Rhea-Silvia Remus, Kim-Vy H. Tran, James Esdaile dan Angel Chandro-Gomez, 14 Februari 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-07191-9
