Sebuah Ide Baru yang Cerah Menunjukkan bagaimana Galaksi Menyalakan Alam Semesta Dini

Galaksi di alam semesta awal jauh lebih terang dari yang diperkirakan para astronom, ungkap temuan baru dari Spitzer Space Telescope. Galaksi-galaksi kuno terlihat bersinar dalam cahaya inframerah yang meninggalkan sumbernya selama usia paling awal dari galaksi dan bintang. Para astronom percaya bahwa temuan ini dapat membantu menjawab misteri yang menarik dari era paling awal Kosmos kita.

Setelah Big Bang, alam semesta dipenuhi dengan energi, tetapi materi belum muncul. Materi pertama yang muncul adalah dalam bentuk hidrogen dan helium terionisasi, dan cahaya mulai memenuhi Kosmos. Namun, sekitar 300.000 tahun setelah Big Bang, gas terionisasi ini menjadi netral secara listrik, dan Semesta memasuki era yang oleh para kosmolog disebut sebagai "Zaman Kegelapan."

Konsepsi seorang seniman tentang seperti apa galaksi awal itu. Pembentukan bintang aktif, dikombinasikan dengan kematian bintang yang sering akan menerangi gas antara bintang-bintang, membuat galaksi sebagian besar buram, dan meninggalkan tubuh-tubuh ini dengan struktur kecil. Kredit gambar: James Josephides (Produksi Astronomi Swinburne)

Pada awalnya…

The Epoch of Reionization dimulai 500 juta tahun setelah Big Bang, pada saat quasar pertama mulai terbentuk, dan galaksi mulai berkembang. Perlahan, selama 500 juta tahun lagi, reionisasi ini menerangi Semesta, mengubah Cosmos dari bentangan gelap ke tempat cemerlang yang kita kenal sekarang. Bagaimana reionisasi terjadi, tetap menjadi misteri.

“Ini adalah salah satu pertanyaan terbuka terbesar dalam kosmologi pengamatan. Kita tahu itu terjadi, tetapi apa yang menyebabkannya? Temuan baru ini bisa menjadi petunjuk besar, ”kata Stephane De Barros dari Universitas Jenewa di Swiss.

Gambar komposit bidang galaksi, diambil oleh teleskop luar angkasa Hubble dan Spitzer. Galaksi-galaksi paling tua dan paling gelap dilingkari. Gambar inset di kanan bawah menunjukkan gambar close-up, eksposur panjang dari salah satu keluarga kuno bintang. Kredit gambar: NASA / JPL-Caltech / ESA / Spitzer / P. Oesch / S. De Barros / I.Labbe

Spitzer Space Telescope digunakan untuk melihat kembali galaksi paling awal di Cosmos, 13 miliar tahun cahaya jauhnya dari Bumi. Pemeriksaan terhadap 135 galaksi menemukan bahwa benda-benda purba ini, yang dihuni oleh bintang-bintang muda dan masif, secara mengejutkan energik dalam dua frekuensi cahaya inframerah. Panjang gelombang ini konsisten dengan cahaya yang dihasilkan oleh radiasi pengion yang berinteraksi dengan hidrogen dan oksigen di dalam galaksi.

"Kami tidak menduga bahwa Spitzer, dengan cermin yang tidak lebih besar dari Hula-Hoop, akan mampu melihat galaksi yang begitu dekat dengan waktu subuh. Tetapi alam penuh kejutan, ”kata Michael Werner, ilmuwan proyek Spitzer di Jet Propulsion Laboratory NASA.

Representasi grafis dari sejarah Semesta. Kredit gambar: S.G. Djorgovski et al./Digital Media Center, Caltech

Untuk Meringankan Kisah ...

Setelah pembentukan materi, satu-satunya radiasi elektromagnetik (em) yang dapat menembus alam semesta adalah gelombang radio dan cahaya tampak, sementara radiasi em dengan panjang gelombang lebih pendek - cahaya ultraviolet, misalnya - ditangkap oleh atom hidrogen. Dalam prosesnya, atom-atom ini dilucuti dari elektronnya, menghasilkan ion.

Bukti dari era reionisasi ini terlihat ketika para astronom melihat kembali ke masa-masa awal Kosmos, sementara sumber energi dalam jumlah besar yang diperlukan untuk menggerakkan perubahan ini di seluruh Semesta masih belum diketahui. Bintang atau galaksi mungkin bertanggung jawab, tetapi output energi dari benda-benda ini akan menuntut tubuh ini menjadi jauh lebih kuat daripada sekarang. Satu teori menunjukkan quasar - galaksi dengan lubang hitam supermasif yang sangat kuat - mungkin telah menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk mengionisasi masalah Cosmos.

“Ceritanya sejauh ini:
Pada mulanya Semesta diciptakan.
Ini telah membuat banyak orang sangat marah dan secara luas dianggap sebagai langkah buruk. "
- Douglas Adams, Restoran di Akhir Semesta

Saya dapat melihat dengan jelas sekarang

“Hasil ini oleh Spitzer tentu saja merupakan langkah lain dalam memecahkan misteri reionisasi kosmik. Kita sekarang tahu bahwa kondisi fisik di galaksi-galaksi awal ini sangat berbeda dari galaksi pada umumnya. Ini akan menjadi tugas dari Teleskop Luar Angkasa James Webb untuk mengetahui alasan terperinci mengapa, ”kata Pascal Oesch dari University of Geneva.

James Webb Space Telescope, yang dapat menjawab banyak pertanyaan yang masih merupakan era materi paling awal di Semesta, dijadwalkan diluncurkan pada 2021.