Dahulu, jutaan tahun sebelum bintang pertama menyulut kehidupan, seluruh alam semesta adalah lautan kegelapan.
Dimulai sekitar 400.000 tahun setelah Ledakan Besar dan berlangsung selama ratusan juta tahun, apa yang disebut zaman kegelapan alam semesta ini menandai terakhir kali ketika ruang kosong benar-benar kosong; tidak ada planet, tidak ada matahari, tidak ada galaksi, tidak ada kehidupan - hanya kabut atom hidrogen yang ditempa oleh Dentuman Besar dan dibiarkan membanjiri kegelapan.
Saat ini, teleskop di seluruh dunia mencoba menangkap sekilas hidrogen purba itu (dikenal sebagai hidrogen netral) untuk menunjukkan saat ketika zaman kegelapan akhirnya berakhir dan galaksi pertama terbentuk. Sementara atom-atom kuno itu tetap sulit dipahami, sebuah tim peneliti di pedalaman Australia mungkin lebih dekat untuk menemukannya daripada sebelumnya.
Menurut studi baru yang diterbitkan ke arXiv database preprint dan segera muncul di Astrophysical Journal, para astronom menggunakan teleskop radio Murchison Widefield Array (MWA) untuk mengintip jauh ke dalam masa lalu kosmik dalam mencari gelombang panjang tanda tangan hidrogen netral. Mereka tidak menemukan apa yang mereka cari - namun, menggunakan pengaturan baru pada array teleskop yang baru-baru ini diperbarui, tim menentukan batas terendah yang pernah ada untuk kekuatan sinyal hidrogen netral.
"Kita dapat mengatakan dengan yakin bahwa jika sinyal hidrogen netral lebih kuat daripada batas yang kita tetapkan di koran, maka teleskop akan mendeteksi itu," kata rekan penulis studi Jonathan Pober, asisten profesor fisika di Brown University di Pulau Rhode. Itu berarti perburuan molekul-molekul kuno ini masih berlangsung, dan sekarang para peneliti tahu bahwa jejak kaki netral hidrogen bahkan lebih redup daripada yang diperkirakan.
Atom pertama
Energi yang mengalir melalui alam semesta purba begitu kuat sehingga setiap atom memiliki elektronnya terkoyak, memberi mereka muatan positif. Atom pertama adalah ion hidrogen bermuatan positif. Lebih dari ratusan ribu tahun, alam semesta mendingin dan meluas cukup untuk ion hidrogen ini untuk mendapatkan kembali elektron mereka, menjadi netral sekali lagi. Atom hidrogen netral ini diyakini sebagai fitur dominan dari zaman kegelapan kosmik. (Akhirnya, ketika cukup banyak dari mereka mengumpul untuk membentuk bintang-bintang pertama, atom-atom diionisasi kembali oleh energi yang dipancarkan dari bintang-bintang itu.)
Para ilmuwan tahu bahwa hidrogen netral memancarkan radiasi pada panjang gelombang 21 sentimeter - namun, ketika alam semesta telah berkembang selama 12 miliar tahun terakhir, panjang gelombang itu juga telah memanjang. Para penulis studi baru memperkirakan bahwa panjang gelombang hidrogen netral telah membentang hingga sekitar 2 meter - dan itu adalah sinyal mereka mencari langit untuk menggunakan MWA.
Masalahnya adalah, ada banyak sumber (buatan manusia dan langit) yang memancar pada panjang gelombang yang sama.
"Semua sumber lain ini banyak pesanan yang lebih besar dari sinyal yang kami coba deteksi," kata Pober. "Bahkan sinyal radio FM yang terpantul dari pesawat terbang yang kebetulan lewat di atas teleskop sudah cukup untuk mencemari data."
Jadi, Pober dan rekan-rekannya menulis serangkaian persamaan untuk mengidentifikasi dan menghilangkan kontaminan ini dalam pengamatan mereka. Setelah mengambil lebih dari 1.200 foto gelombang radio dari langit, para peneliti menentukan bahwa setiap jejak emisi 2 meter yang mereka temukan berasal dari suatu tempat selain hidrogen netral yang mereka cari.
Sementara sinyal atom yang berharga tetap belum ditemukan, penelitian baru ini berhasil mempersempit seperti apa pencarian hidrogen netral nantinya. Menurut para peneliti, hasil ini membuat kasus kuat bahwa percobaan MWA memimpin perburuan ini di jalan yang benar. Dengan penelitian lebih lanjut, peninggalan terakhir zaman kegelapan kosmik segera dapat terungkap.
