Kredit gambar: ESO
Meskipun Universe saat ini berwarna krem keseluruhan, dulu lebih biru, menurut para astronom dengan European Southern Observatory. Para astronom menghitung jarak dan warna hingga 300 galaksi yang terkandung dalam survei Hubble Deep Sky, yang mengamati secara mendalam wilayah langit di konstelasi selatan Tuscanae.
Tim astronom internasional [1] telah menentukan warna Semesta saat masih sangat muda. Sementara Semesta sekarang berwarna krem, ia jauh lebih biru di masa lalu, pada saat usianya baru 2.500 juta tahun.
Ini adalah hasil dari analisis yang luas dan menyeluruh terhadap lebih dari 300 galaksi yang terlihat di wilayah langit selatan kecil, yang disebut Hubble Deep Field South. Tujuan utama dari studi lanjutan ini adalah untuk memahami bagaimana konten bintang Semesta dikumpulkan dan telah berubah seiring waktu.
Astronom Belanda Marijn Franx, anggota tim dari Leiden Observatory (Belanda), menjelaskan: “Warna biru dari Semesta awal disebabkan oleh cahaya biru yang dominan dari bintang-bintang muda di galaksi. Warna yang lebih merah dari Space Magazine disebabkan oleh jumlah yang lebih besar dari bintang yang lebih tua dan lebih merah. "
Pemimpin tim, Gregory Rudnick dari Max-Planck Institute for Astrophysics (Garching, Jerman) menambahkan: “Karena jumlah total cahaya di Semesta di masa lalu hampir sama dengan hari ini dan bintang biru muda memancarkan lebih banyak lagi terang daripada bintang merah tua, pasti ada lebih sedikit bintang di alam semesta muda daripada yang ada sekarang. Temuan baru kami menyiratkan bahwa mayoritas bintang di Semesta terbentuk relatif terlambat, tidak lama sebelum Matahari kita lahir, pada saat Semesta berusia sekitar 7.000 juta tahun. "
Hasil baru ini didasarkan pada data unik yang dikumpulkan selama lebih dari 100 jam pengamatan dengan instrumen multi-mode ISAAC di Very Large Telescope (VLT) ESO, sebagai bagian dari proyek penelitian besar, Faint InfraRed Extragalactic Survey (FIRES). Jarak ke galaksi diperkirakan dari kecerahannya di pita panjang gelombang inframerah-dekat optik yang berbeda.
Mengamati Semesta awal
Sekarang diketahui bahwa Matahari terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu. Tetapi kapan sebagian besar bintang lain di galaksi kita terbentuk? Dan bagaimana dengan bintang di galaksi lain? Ini adalah beberapa pertanyaan kunci dalam astronomi masa kini, tetapi mereka hanya dapat dijawab dengan pengamatan dengan teleskop terbesar di dunia.
Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan mengamati langsung Alam Semesta yang sangat muda - dengan melihat ke masa lalu. Untuk ini, para astronom mengambil keuntungan dari fakta bahwa cahaya yang dipancarkan oleh galaksi yang sangat jauh melakukan perjalanan jauh sebelum mencapai kita. Jadi, ketika para astronom melihat benda-benda yang jauh seperti itu, mereka melihatnya seperti yang sudah lama muncul.
Namun galaksi-galaksi terpencil itu sangat redup, dan karena itu pengamatan ini sulit secara teknis. Komplikasi lain adalah bahwa, karena perluasan Alam Semesta, cahaya dari galaksi-galaksi tersebut bergeser ke arah panjang gelombang yang lebih panjang [2], keluar dari rentang panjang gelombang optik dan masuk ke wilayah inframerah.
Untuk mempelajari galaksi-galaksi awal itu secara terperinci, maka para astronom harus menggunakan teleskop berbasis darat terbesar, mengumpulkan cahaya redupnya selama paparan yang sangat lama. Selain itu mereka harus menggunakan detektor inframerah-sensitif.
Teleskop sebagai mata raksasa
"Hubble Deep Field South (HDF-S)" adalah bagian yang sangat kecil dari langit di konstelasi selatan Tucanae ("the Toucan"). Itu dipilih untuk studi yang sangat rinci dengan Hubble Space Telescope (HST) dan teleskop kuat lainnya. Gambar optik dari bidang ini yang diperoleh oleh HST mewakili total waktu paparan 140 jam. Banyak teleskop berbasis darat juga memperoleh gambar dan spektrum objek di daerah langit ini, khususnya teleskop ESO di Chili.
Area langit 2,5 x 2,5 arc2 ke arah HDF-S diamati dalam konteks penelitian menyeluruh (Survei Ekstra InfraRed Faint InfraRed; FIRES, lihat ESO PR 23/02). Ini sedikit lebih besar dari bidang yang dicakup oleh kamera WFPC2 di HST, tetapi masih 100 kali lebih kecil dari area yang disuburkan oleh bulan purnama.
Kapan pun bidang ini terlihat dari ESO Paranal Observatory dan kondisi atmosfernya optimal, para astronom ESO mengarahkan teleskop ANTU VLT 8,2 m ke arah ini, mengambil gambar yang hampir inframerah dengan instrumen multi-mode ISAAC. Secara keseluruhan, lapangan diamati selama lebih dari 100 jam dan gambar yang dihasilkan (lihat ESO PR 23/02), adalah pandangan berbasis darat terdalam di Js- dan H-band inframerah dekat. Gambar Ks-band adalah yang terdalam yang pernah diperoleh dari bidang langit mana pun di pita spektral ini, baik dari darat maupun dari luar angkasa.
Data unik ini memberikan pandangan yang luar biasa dan sekarang telah memungkinkan studi belum pernah terjadi sebelumnya tentang populasi galaksi di Semesta muda. Memang, karena kondisi penglihatan yang luar biasa di Paranal, data yang diperoleh dengan VLT memiliki ketajaman gambar yang sangat baik ("penglihatan" 0,48 arcsec) dan dapat dikombinasikan dengan data optik HST dengan hampir tanpa kehilangan kualitas.
Warna yang lebih biru
Para astronom mampu mendeteksi secara gamblang sekitar 300 galaksi pada gambar-gambar ini. Untuk masing-masing dari mereka, mereka mengukur jarak dengan menentukan pergeseran merah [2]. Ini dilakukan dengan menggunakan metode yang baru ditingkatkan yang didasarkan pada perbandingan kecerahan setiap objek di semua pita spektrum individu dengan yang dari satu set galaksi terdekat.
Dengan cara ini, galaksi ditemukan di lapangan dengan pergeseran merah setinggi z = 3,2, sesuai dengan jarak sekitar 11.500 juta tahun cahaya. Dengan kata lain, para astronom melihat cahaya galaksi-galaksi yang sangat terpencil ini seperti ketika alam semesta baru berusia sekitar 2,2 miliar tahun.
Para astronom selanjutnya menentukan jumlah cahaya yang dipancarkan oleh masing-masing galaksi sedemikian rupa sehingga efek pergeseran merah itu "dihapus". Artinya, mereka mengukur jumlah cahaya pada panjang gelombang (warna) yang berbeda seperti yang telah direkam oleh pengamat di dekat galaksi itu. Ini, tentu saja, hanya mengacu pada cahaya dari bintang-bintang yang tidak dikaburkan oleh debu.
Dengan meringkas cahaya yang dipancarkan pada panjang gelombang berbeda oleh semua galaksi pada zaman kosmik tertentu, para astronom kemudian dapat juga menentukan warna rata-rata Semesta ("warna kosmik") pada zaman itu. Selain itu, mereka dapat mengukur bagaimana warna itu berubah, seiring dengan bertambahnya Semesta.
Mereka menyimpulkan bahwa warna kosmik semakin memudar seiring waktu. Secara khusus, itu jauh lebih biru di masa lalu; sekarang, pada usia hampir 14.000 juta tahun, Semesta memiliki semacam warna krem.
Kapan bintang terbentuk?
Perubahan warna kosmik dengan waktu mungkin menarik dalam dirinya sendiri, tetapi juga merupakan alat penting untuk menentukan seberapa cepat bintang-bintang berkumpul di Semesta.
Memang, sementara formasi bintang dalam galaksi individu mungkin memiliki sejarah yang rumit, kadang-kadang mempercepat menjadi "ledakan bintang" yang sebenarnya, pengamatan baru - sekarang didasarkan pada banyak galaksi - menunjukkan bahwa "sejarah rata-rata" pembentukan bintang di Alam Semesta adalah jauh lebih sederhana. Ini terbukti dengan perubahan warna kosmik yang diamati dan halus saat Semesta bertambah tua.
Dengan menggunakan warna kosmis, para astronom juga dapat menentukan bagaimana usia rata-rata bintang yang relatif tidak tertutup di Semesta berubah seiring waktu. Karena Semesta jauh lebih biru di masa lalu daripada sekarang, mereka menyimpulkan bahwa Alam Semesta tidak menghasilkan sebanyak bintang biru (bermassa tinggi, berumur pendek) seperti sebelumnya, sementara pada saat yang sama merah (massa rendah) , berumur panjang) bintang-bintang dari generasi-generasi awal pembentukan bintang masih ada. Biru, bintang masif mati lebih cepat daripada bintang merah, bermassa rendah, dan karena itu seiring bertambahnya usia sekelompok bintang, bintang biru berumur pendek mati dan warna rata-rata kelompok menjadi lebih merah. Begitu pula Semesta secara keseluruhan.
Perilaku ini memiliki kemiripan dengan tren penuaan di negara-negara Barat modern di mana lebih sedikit bayi lahir daripada di masa lalu dan orang hidup lebih lama daripada di masa lalu, dengan efek total bahwa usia rata-rata populasi meningkat.
Para astronom menentukan berapa banyak bintang yang telah terbentuk ketika Alam Semesta baru berusia sekitar 3.000 juta tahun. Bintang muda (berwarna biru) memancarkan lebih banyak cahaya daripada bintang yang lebih tua (lebih merah). Namun, karena ada cahaya yang sama banyaknya di alam semesta muda seperti yang ada saat ini - walaupun galaksi sekarang jauh lebih merah - ini menyiratkan bahwa ada lebih sedikit bintang di alam semesta awal daripada hari ini. Penelitian ini menunjukkan bahwa ada sepuluh kali lebih sedikit bintang pada waktu awal daripada yang ada sekarang.
Akhirnya, para astronom menemukan bahwa kira-kira setengah dari bintang-bintang di galaksi yang diamati telah terbentuk setelah jaman ketika Semesta berumur setengah (7.000 juta tahun setelah Big Bang) seperti sekarang (14.000 juta tahun).
Meskipun hasil ini berasal dari studi tentang bidang langit yang sangat kecil, dan karena itu mungkin tidak sepenuhnya mewakili Semesta secara keseluruhan, hasil ini telah terbukti bertahan di bidang langit lainnya.
Sumber Asli: Siaran Berita ESO
