Kredit gambar: Hubble
Tim astronom internasional telah mengumpulkan bukti bahwa galaksi terbentuk sangat cepat setelah Big Bang. Ini berarti mereka baru berusia 1,5 miliar tahun, masa ketika Semesta hanya 10% dari usia saat ini. Diyakini bahwa kluster ini terbentuk dengan sangat cepat karena area ini sangat padat dengan material.
Melihat ke masa lalu hampir 9 miliar tahun, tim astronom internasional menemukan galaksi dewasa di alam semesta muda. Galaksi adalah anggota dari sekelompok galaksi yang ada ketika alam semesta baru berusia 5 miliar tahun, atau sekitar 35 persen dari usia saat ini. Ini bukti kuat bahwa galaksi pasti sudah mulai terbentuk tepat setelah big bang didukung oleh pengamatan yang dilakukan oleh tim astronom yang sama ketika mereka mengintip lebih jauh ke masa lalu. Tim menemukan galaksi embrionik hanya 1,5 miliar tahun setelah kelahiran kosmos, atau 10 persen dari usia alam semesta saat ini. "Galaksi bayi" berada di cluster yang masih berkembang, proto-cluster paling jauh yang pernah ditemukan.
Kamera Canggih untuk Survei (ACS) di atas Teleskop Luar Angkasa Hubble milik NASA digunakan untuk melakukan pengamatan terhadap kluster masif, RDCS 1252.9-2927, dan kluster proto, TN J1338-1942. Pengamatan oleh NASA Chandra X-ray Observatory menghasilkan massa dan unsur berat konten RDCS 1252, klaster yang paling masif diketahui untuk zaman itu. Pengamatan ini adalah bagian dari upaya terkoordinasi oleh tim sains ACS untuk melacak pembentukan dan evolusi gugusan galaksi selama rentang waktu kosmik yang luas. ACS dibangun khusus untuk studi objek yang jauh.
Temuan ini lebih lanjut mendukung pengamatan dan teori bahwa galaksi terbentuk relatif awal dalam sejarah kosmos. Keberadaan cluster masif di alam semesta awal sesuai dengan model kosmologis di mana cluster terbentuk dari penggabungan banyak sub-cluster di alam semesta yang didominasi oleh materi gelap dingin. Namun, sifat pasti dari materi gelap dingin masih belum diketahui.
Studi Hubble pertama memperkirakan bahwa galaksi di RDCS 1252 membentuk sebagian besar bintang mereka lebih dari 11 miliar tahun yang lalu (pada pergeseran merah lebih besar dari 3). Hasilnya diterbitkan dalam edisi 20 Oktober 2003 dari Astrophysical Journal. Penulis utama makalah ini adalah John Blakeslee dari Universitas Johns Hopkins di Baltimore, Md.
Studi Hubble kedua menemukan, untuk pertama kalinya, sebuah proto-cluster "galaksi bayi" yang ada lebih dari 12 miliar tahun yang lalu (di redshift 4.1). Galaksi-galaksi ini sangat muda sehingga para astronom masih bisa melihat kebingungan bintang yang terbentuk di dalamnya. Galaksi-galaksi dikelompokkan sekitar satu galaksi besar. Hasil-hasil ini akan dipublikasikan dalam Nature edisi 1 Januari 2004. Penulis utama makalah ini adalah George Miley dari Leiden Observatory di Belanda.
"Sampai saat ini orang tidak berpikir bahwa ada cluster ketika alam semesta baru berusia sekitar 5 miliar tahun," Blakeslee menjelaskan.
"Bahkan jika ada cluster seperti itu," tambah Miley, "sampai saat ini para astronom berpikir hampir mustahil untuk menemukan cluster yang ada 8 miliar tahun yang lalu. Faktanya, tidak ada yang tahu kapan clustering dimulai. Sekarang kita bisa menyaksikannya. "
Kedua studi ini mengarahkan para astronom untuk menyimpulkan bahwa sistem ini adalah nenek moyang kluster galaksi yang terlihat hari ini. "Gugus RDCS 1252 terlihat seperti gugusan masa kini," kata Marc Postman dari Space Telescope Science Institute di Baltimore, Md., Dan rekan penulis kedua makalah penelitian. "Faktanya, jika kamu meletakkannya di sebelah cluster saat ini, kamu tidak akan tahu yang mana."
Kisah Dua Kelompok
Bagaimana galaksi dapat tumbuh begitu cepat setelah big bang? "Ini adalah kasus orang kaya semakin kaya," kata Blakeslee. "Cluster-cluster ini tumbuh dengan cepat karena mereka berada di daerah yang sangat padat, sehingga ada cukup bahan untuk membangun galaksi anggota dengan sangat cepat."
Gagasan ini diperkuat oleh pengamatan sinar-X dari gugus besar RDCS 1252. Chandra dan Badan Antariksa Eropa XMM-Newton memberi para astronom pengukuran yang paling akurat hingga saat ini mengenai sifat-sifat awan besar gas panas yang menyelimuti gugusan besar itu. Gas 160 juta derajat Fahrenheit (70 juta derajat Celcius) ini adalah reservoir sebagian besar elemen berat dalam kluster dan pelacak akurat dari total massa. Sebuah makalah oleh Piero Rosati dari European Southern Observatory (ESO) dan rekan yang menyajikan pengamatan sinar-X dari RDCS 1252 akan diterbitkan pada Januari 2004 di Astronomical Journal.
"Visi Chandra yang tajam menyelesaikan bentuk halo gas panas dan menunjukkan bahwa RDCS 1252 sangat matang untuk usianya," kata Rosati, yang menemukan kluster dengan teleskop sinar-X ROSAT.
RDCS 1252 dapat berisi ribuan galaksi. Namun, sebagian besar galaksi ini terlalu lemah untuk dideteksi. Tetapi "mata" kuat ACS menunjukkan beberapa ratus di antaranya. Pengamatan menggunakan ESO's Very Large Telescope (VLT) memberikan pengukuran yang tepat dari jarak ke cluster. ACS memungkinkan para peneliti untuk secara akurat menentukan bentuk dan warna dari 100 galaksi, memberikan informasi tentang usia bintang-bintang yang berada di dalamnya. Tim ACS memperkirakan bahwa sebagian besar bintang di cluster sudah terbentuk ketika alam semesta berusia sekitar 2 miliar tahun. Pengamatan sinar-X, lebih lanjut, menunjukkan bahwa 5 miliar tahun setelah ledakan besar gas panas di sekitarnya telah diperkaya dengan unsur-unsur berat dari bintang-bintang ini dan telah tersapu jauh dari galaksi.
Jika sebagian besar galaksi di RDCS 1252 telah mencapai kematangan dan menetap di kedewasaan yang sunyi, galaksi pembentuk dalam proto-cluster yang jauh berada dalam masa muda energik dan sulit dikendalikan.
Proto-cluster TN J1338 berisi galaksi embrio masif yang dikelilingi oleh galaksi yang lebih kecil, yang terlihat seperti titik-titik pada gambar Hubble.
Galaksi dominan memproduksi jet pemancar radio yang spektakuler, didorong oleh lubang hitam supermasif jauh di dalam inti galaksi. Interaksi antara jet-jet ini dan gas dapat merangsang semburan kelahiran bintang.
Penemuan galaksi radio yang energetik oleh teleskop radio mendorong para astronom untuk memburu galaksi-galaksi kecil yang merupakan bagian terbesar dari gugusan tersebut.
"Cluster besar adalah kota-kota di alam semesta, dan galaksi radio di dalamnya adalah cerobong asap yang dapat kita gunakan untuk menemukan mereka ketika mereka baru mulai terbentuk," kata Miley.
Dua penemuan ini menggarisbawahi kekuatan menggabungkan pengamatan dari banyak teleskop berbeda yang memberikan pandangan tentang alam semesta yang jauh dalam berbagai panjang gelombang. Kamera canggih Hubble memberikan informasi penting tentang struktur kedua kluster galaksi yang jauh. Visi X-ray Chandra dan XMM-Newton melengkapi pengukuran penting dari gas purba di mana galaksi dalam RDCS 1252 tertanam, dan perkiraan akurat dari total massa yang terkandung di dalam kluster itu. Teleskop-teleskop besar berbasis darat, seperti VLT, memberikan pengukuran yang tepat tentang jarak kedua kluster serta komposisi kimiawi dari galaksi-galaksi di dalamnya.
Tim ACS sedang melakukan pengamatan lebih lanjut dari kluster yang jauh untuk memperkuat pemahaman kita tentang bagaimana kluster muda ini dan galaksi mereka berevolusi menjadi bentuk hal-hal yang terlihat hari ini. Pengamatan terencana mereka termasuk menggunakan pengamatan inframerah-dekat untuk menganalisis laju pembentukan bintang di beberapa kelompok sasaran, termasuk RDCS 1252, untuk mengukur sejarah kosmik pembentukan bintang dalam struktur masif ini. Tim ini juga mencari daerah sekitar beberapa galaksi radio ultra-jauh untuk contoh tambahan proto-cluster. Tujuan ilmiah utama tim adalah untuk membuat gambaran lengkap tentang evolusi klaster yang dimulai dengan pembentukan pada zaman paling awal dan merinci evolusi hingga saat ini.
Sumber Asli: Rilis Berita Hubble
