Melihat jauh ke dalam Alam Semesta yang dapat diamati - dan karenanya, kembali ke periode waktu paling awal - adalah hal yang sangat menarik. Dengan demikian, para astronom dapat melihat galaksi paling awal di alam semesta dan belajar lebih banyak tentang bagaimana mereka berevolusi dari waktu ke waktu. Dari sini, mereka tidak hanya dapat melihat bagaimana struktur skala besar (seperti galaksi dan kluster galaksi) terbentuk, tetapi juga peran yang dimainkan oleh materi gelap.
Baru-baru ini, tim ilmuwan internasional menggunakan Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) untuk mengamati Alam Semesta ketika usianya baru 1,4 miliar tahun. Apa yang mereka amati adalah "protocluster", serangkaian 14 galaksi yang berjarak 12,4 miliar tahun cahaya yang akan bergabung. Ini akan menghasilkan pembentukan gugusan galaksi masif, salah satu objek terbesar di Alam Semesta yang diketahui.
Studi yang menggambarkan temuan mereka, berjudul "Inti besar untuk sekelompok galaksi pada pergeseran merah 4,3", baru-baru ini muncul di jurnal Alam. Penelitian ini dipimpin oleh Tim Miller - seorang astronom dari Universitas Dalhousie, Halifax, dan Universitas Yale - dan termasuk anggota dari Jet Propulsion Laboratory NASA, European Southern Observatory (ESO), Dewan Riset Nasional Kanada, Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian, Observatorium Astronomi Radio Nasional, dan beberapa universitas dan lembaga penelitian.
Seperti yang mereka tunjukkan dalam penelitian mereka, protocluster ini (ditunjuk SPT2349-56) pertama kali diamati oleh Teleskop Kutub Selatan dari National Science Foundation. Menggunakan Atacama Pathfinder Experiment (APEX), tim melakukan pengamatan lanjutan yang mengkonfirmasi bahwa itu adalah sumber galaksi yang sangat jauh, yang kemudian diamati dengan ALMA. Dengan menggunakan resolusi dan sensitivitas superior ALMA, mereka dapat membedakan galaksi individu.
Apa yang mereka temukan adalah bahwa galaksi-galaksi ini membentuk bintang dengan kecepatan 1.000 kali lebih cepat dari galaksi kita, dan dijejalkan di dalam wilayah ruang yang kira-kira tiga kali ukuran Bima Sakti. Dengan menggunakan data ALMA, tim juga dapat membuat simulasi komputer canggih yang menunjukkan bagaimana kumpulan galaksi saat ini kemungkinan akan tumbuh dan berkembang selama miliar tahun.
Simulasi-simulasi ini menunjukkan bahwa begitu galaksi-galaksi ini bergabung, gugus galaksi yang dihasilkan akan menyaingi beberapa kelompok paling masif yang kita lihat di Space Magazine. Seperti Scott Chapman, dan ahli astrofisika di Universitas Dalhousie dan rekan penulis studi tersebut, menjelaskan:
“Setelah menangkap gugusan galaksi masif dalam pergolakan formasi itu spektakuler dalam dirinya sendiri. Tetapi, fakta bahwa ini terjadi begitu awal dalam sejarah alam semesta merupakan tantangan besar bagi pemahaman kita sekarang tentang cara struktur terbentuk di alam semesta. "
Konsensus ilmiah saat ini di antara para astrofisikawan menyatakan bahwa beberapa juta tahun setelah Ledakan Besar, materi normal dan materi gelap mulai membentuk konsentrasi yang lebih besar, akhirnya memunculkan gugus galaksi. Objek-objek ini adalah struktur terbesar di Semesta, yang berisi triliunan bintang, ribuan galaksi, materi gelap dalam jumlah sangat besar dan lubang hitam masif.
Namun, teori dan model komputer saat ini telah menyarankan bahwa protoclusters - seperti yang diamati oleh ALMA - seharusnya membutuhkan waktu lebih lama untuk berkembang. Menemukan satu yang berasal hanya 1,4 miliar tahun setelah Ledakan Besar itu cukup mengejutkan. Sebagai Tim Miller, yang saat ini menjadi kandidat doktor di Universitas Yale, menunjukkan:
"Bagaimana kumpulan galaksi ini menjadi begitu besar begitu cepat adalah sedikit misteri, itu tidak dibangun secara bertahap selama miliaran tahun, seperti yang diperkirakan para astronom. Penemuan ini memberikan peluang luar biasa untuk mempelajari bagaimana gugus galaksi dan galaksi masif mereka bersatu di lingkungan ekstrem ini. "
Melihat ke masa depan, Chapman dan rekan-rekannya berharap untuk melakukan studi lebih lanjut tentang SPT2349-56 untuk melihat bagaimana para protoclusters ini akhirnya menjadi kluster galaksi. "ALMA memberi kami, untuk pertama kalinya, titik awal yang jelas untuk memprediksi evolusi gugus galaksi," katanya. "Seiring waktu, 14 galaksi yang kami amati akan berhenti membentuk bintang dan akan bertabrakan dan bergabung menjadi satu galaksi raksasa."
Studi tentang hal ini dan protoclusters lainnya akan dimungkinkan berkat instrumen seperti ALMA, tetapi juga observatorium generasi berikutnya seperti Square Kilometer Array (SKA). Dilengkapi dengan array yang lebih sensitif dan model komputer yang lebih canggih, para astronom mungkin dapat membuat garis waktu yang benar-benar akurat tentang bagaimana Alam Semesta kita menjadi seperti sekarang ini.
