Galaksi masif di alam semesta awal membentuk bintang-bintang dengan kecepatan yang jauh lebih cepat daripada sekarang - menciptakan setara dengan seribu matahari baru per tahun. Tingkat ini mencapai puncaknya 3 miliar tahun setelah Big Bang, dan pada 6 miliar tahun, galaksi telah menciptakan sebagian besar bintang mereka.
Pengamatan baru dari Hubble Space Telescope menunjukkan bahwa bahkan galaksi kerdil - gugus kecil, massa rendah beberapa miliar bintang - menghasilkan bintang dengan kecepatan tinggi, memainkan peran lebih besar daripada yang diperkirakan dalam sejarah awal Semesta.
Hari ini, kita cenderung melihat galaksi kerdil yang menempel di galaksi yang lebih besar, atau kadang-kadang tenggelam di dalamnya, alih-alih ada sebagai kumpulan bintang yang menyala-nyala saja. Tetapi para astronom menduga bahwa kurcaci di Alam Semesta awal dapat membalik bintang dengan cepat. Masalahnya adalah, sebagian besar gambar tidak cukup tajam untuk mengungkapkan galaksi yang samar dan jauh yang perlu kita amati.
"Kami sudah menduga bahwa galaksi kerdil starbursting akan berkontribusi pada gelombang awal pembentukan bintang, tetapi ini adalah pertama kalinya kami dapat mengukur efek yang sebenarnya mereka miliki," kata penulis utama Hakim Atek dari École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) dalam siaran pers. "Mereka tampaknya memiliki peran signifikan yang mengejutkan untuk dimainkan selama zaman di mana Semesta membentuk sebagian besar bintangnya."
Studi-studi sebelumnya tentang galaksi starburst di alam semesta awal bias terhadap galaksi masif, meninggalkan sejumlah besar galaksi kerdil yang ada di era ini. Tetapi kemampuan Hubble Wide Field Camera 3 yang sangat sensitif kini memungkinkan para astronom mengintip galaksi kerdil bermassa rendah di alam semesta yang jauh.
Atek dan rekannya mengamati 1000 galaksi dari sekitar tiga miliar tahun hingga 10 miliar tahun setelah Big Bang. Mereka menggali melalui data mereka, mencari garis H-alpha: garis spektral terlihat merah tua, yang terjadi ketika elektron hidrogen turun dari tingkat energi terendah ketiga ke kedua.
Di daerah pembentuk bintang, gas di sekitarnya terus terionisasi oleh radiasi dari bintang yang baru terbentuk. Setelah gas terionisasi, inti dan elektron yang dihilangkan dapat bergabung kembali untuk membentuk atom hidrogen baru dengan elektron yang biasanya dalam keadaan energi lebih tinggi. Elektron ini kemudian akan mengalir kembali ke keadaan dasar, suatu proses yang menghasilkan emisi H-alpha sekitar separuh waktu.
Jadi garis H-alpha adalah penyelidikan efektif pembentukan bintang dan kecerahan garis H-alpha (yang jauh lebih mudah untuk dideteksi daripada samar, hampir tidak terlihat, kontinum) adalah penyelidikan yang efektif dari laju pembentukan bintang. Dari garis tunggal ini, Attek dan rekannya menemukan bahwa tingkat di mana bintang-bintang dihidupkan pada awal katai sangat tinggi.
"Galaksi-galaksi ini membentuk bintang dengan sangat cepat sehingga mereka dapat benar-benar menggandakan seluruh massa bintangnya hanya dalam 150 juta tahun - kenaikan semacam ini dalam massa bintang akan memakan galaksi paling normal 1-3 miliar tahun," kata penulis bersama Jean-Paul Kneib, juga dari EPFL.
Tim belum tahu mengapa galaksi-galaksi kecil ini menghasilkan begitu banyak bintang. Secara umum, ledakan formasi bintang diperkirakan mengikuti peristiwa yang agak kacau seperti merger galaksi atau goncangan supernova. Tetapi dengan terus mempelajari galaksi kerdil ini, para astronom berharap untuk menjelaskan evolusi galaksi dan membantu melukiskan gambaran yang konsisten tentang peristiwa di alam semesta awal.
Makalah ini telah diterbitkan hari ini di Astrophysical Journal dan dapat dilihat di sini. Hubblecast terbaru (di bawah) juga mencakup hasil yang menarik ini.
