Kredit gambar: ESO
Sebuah tim astronom internasional telah menggunakan Very Large Telescope (VLT) milik European Southern Observatory untuk melihat jauh ke luar angkasa dan melihat galaksi-galaksi yang berjarak 12,6 miliar tahun cahaya - galaksi-galaksi ini terlihat ketika Semesta hanya 10% dari usia saat ini. Beberapa galaksi yang berumur ini telah ditemukan, dan koleksi baru ini telah membantu para astronom menyimpulkan bahwa mereka adalah bagian dari Zaman Kegelapan kosmik, ketika galaksi bercahaya lebih langka - ada lebih banyak lagi hanya 500 juta tahun kemudian.
Menggunakan ESO Very Large Telescope (VLT), dua astronom dari Jerman dan Inggris [2] telah menemukan beberapa galaksi paling jauh yang pernah ada. Mereka berada sekitar 12.600 juta tahun cahaya.
Diperlukan cahaya yang sekarang direkam oleh VLT sekitar sembilan persepuluh dari umur Alam Semesta untuk melintasi jarak yang sangat jauh ini. Karena itu, kami mengamati galaksi-galaksi itu ketika mereka berada di masa ketika Semesta masih sangat muda, kurang dari sekitar 10% dari usia saat ini. Pada saat ini, Semesta muncul dari periode panjang yang dikenal sebagai "Zaman Kegelapan", memasuki zaman "Cosmic Renaissance" yang bercahaya.
Tidak seperti penelitian sebelumnya yang menghasilkan penemuan beberapa galaksi yang tersebar luas di zaman awal ini, penelitian ini menemukan setidaknya enam warga terpencil di daerah langit kecil, kurang dari lima persen ukuran bulan purnama! Ini memungkinkan pemahaman evolusi galaksi-galaksi ini dan bagaimana mereka mempengaruhi keadaan Semesta di masa mudanya.
Secara khusus, para astronom menyimpulkan berdasarkan data unik mereka bahwa ada galaksi bercahaya jauh lebih sedikit di alam semesta pada tahap awal ini daripada 500 juta tahun kemudian.
Karena itu pasti ada banyak galaksi yang kurang terang di wilayah ruang yang mereka pelajari, terlalu samar untuk dideteksi dalam penelitian ini. Pasti galaksi-galaksi yang masih belum dikenal yang memancarkan sebagian besar foton energik yang dibutuhkan untuk mengionisasi hidrogen di Semesta pada zaman itu.
Dari Big Bang ke Cosmic Renaissance
Saat ini, Semesta diliputi oleh radiasi ultraviolet yang energetik, dihasilkan oleh quasar dan bintang-bintang panas. Foton gelombang pendek membebaskan elektron dari atom hidrogen yang membentuk media intergalaksi difus dan karena itu yang terakhir hampir sepenuhnya terionisasi. Namun, ada zaman awal dalam sejarah Semesta ketika ini tidak terjadi.
Semesta berasal dari kondisi awal yang panas dan sangat padat, yang disebut Big Bang. Para astronom sekarang percaya bahwa itu terjadi sekitar 13.700 juta tahun yang lalu.
Selama beberapa menit pertama, sejumlah besar proton, neutron, dan elektron diproduksi. Alam Semesta sangat panas sehingga proton dan elektron melayang bebas: Alam Semesta terionisasi sepenuhnya.
Setelah sekitar 100.000 tahun, Semesta telah mendingin hingga beberapa ribu derajat dan inti dan elektron sekarang bergabung membentuk atom. Ahli kosmologi menyebut momen ini sebagai "zaman rekombinasi". Radiasi latar belakang gelombang mikro yang sekarang kita amati dari segala arah menggambarkan keadaan keseragaman yang sangat besar di alam semesta pada zaman yang jauh itu.
Namun, ini juga saat Alam Semesta jatuh ke dalam kegelapan. Di satu sisi, radiasi peninggalan dari bola api primordial telah diregangkan oleh ekspansi kosmik menuju panjang gelombang yang lebih panjang dan karenanya tidak lagi dapat mengionisasi hidrogen. Sebaliknya, ia terperangkap oleh atom hidrogen yang baru terbentuk. Di sisi lain, belum ada bintang atau quasar yang dapat menerangi ruang yang luas. Era suram ini karena itu cukup masuk akal disebut "Abad Kegelapan". Pengamatan belum mampu menembus ke zaman terpencil ini - pengetahuan kita masih belum sempurna dan semuanya didasarkan pada perhitungan teoritis.
Beberapa ratus juta tahun kemudian, atau setidaknya para astronom percaya, beberapa benda raksasa pertama terbentuk dari awan besar gas yang telah bergerak bersama. Generasi pertama bintang dan, agak kemudian, galaksi dan quasar pertama, menghasilkan radiasi ultraviolet intensif. Radiasi itu tidak dapat berjalan jauh, karena akan segera diserap oleh atom hidrogen yang terionisasi lagi dalam proses ini.
Gas intergalaksi kemudian terionisasi dalam bidang yang terus tumbuh di sekitar sumber pengion. Pada suatu saat, bola-bola ini menjadi sangat besar sehingga tumpang tindih sepenuhnya: kabut di Semesta telah terangkat!
Ini adalah akhir Zaman Kegelapan dan, dengan istilah yang lagi diambil alih dari sejarah manusia, kadang-kadang disebut sebagai "Cosmic Renaissance". Menggambarkan fitur paling signifikan dari periode ini, para astronom juga menyebutnya "zaman reionisasi".
Menemukan Galaksi Paling Jauh dengan VLT
Untuk menyoroti keadaan Alam Semesta di akhir Abad Kegelapan, perlu untuk menemukan dan mempelajari galaksi yang sangat jauh (mis. Pergeseran merah tinggi [2]). Berbagai metode pengamatan dapat digunakan - misalnya, galaksi yang jauh telah ditemukan melalui pencitraan pita-sempit (mis., ESO PR 12/03), dengan menggunakan gambar yang telah ditingkatkan secara gravitasi oleh kelompok besar, dan juga secara kebetulan.
Matthew Lehnert dari MPE di Garching, Jerman, dan Malcolm Bremer dari University of Bristol, UK, menggunakan teknik khusus yang mengambil keuntungan dari perubahan warna yang diamati dari galaksi yang jauh yang disebabkan oleh penyerapan dalam medium intergalaksi intervenasi. Galaksi pada pergeseran merah dari 4,8 ke 5,8 [2] dapat ditemukan dengan mencari galaksi yang tampak relatif cerah dalam cahaya optik merah dan yang pingsan atau tidak terdeteksi dalam lampu hijau. "Istirahat" seperti itu dalam distribusi cahaya masing-masing galaksi memberikan bukti kuat bahwa galaksi mungkin terletak pada pergeseran merah yang tinggi dan bahwa cahayanya dimulai pada perjalanan panjangnya menuju kita, hanya sekitar 1.000 juta tahun setelah Big Bang.
Untuk ini, mereka pertama kali menggunakan instrumen multi-mode FORS2 pada teleskop YEPUN VLT 8,2 m untuk mengambil gambar yang sangat "dalam" melalui tiga filter optik (hijau, merah dan sangat-merah) dari area kecil langit (40 arcmin persegi) , atau sekitar 5 persen ukuran bulan purnama). Gambar-gambar ini mengungkapkan sekitar 20 galaksi dengan jeda besar antara filter hijau dan merah, menunjukkan bahwa mereka berada pada pergeseran merah yang tinggi. Spektrum galaksi ini kemudian diperoleh dengan instrumen yang sama, untuk mengukur pergeseran merah yang sebenarnya.
“Kunci keberhasilan pengamatan ini adalah penggunaan detektor baru yang ditingkatkan dengan merah yang tersedia di FORS2”, kata Malcolm Bremer.
Spektrum menunjukkan bahwa enam galaksi terletak pada jarak yang sesuai dengan pergeseran merah antara 4,8 dan 5,8; galaksi lain lebih dekat. Anehnya, dan untuk menyenangkan para astronom, satu garis emisi terlihat di galaksi pingsan lain yang diamati secara kebetulan (kebetulan terletak di salah satu slitlet FORS2) yang mungkin dapat ditempatkan lebih jauh lagi, pada pergeseran merah dari 6.6. Jika ini akan dikonfirmasi oleh pengamatan selanjutnya yang lebih rinci, galaksi itu akan menjadi penantang untuk medali emas sebagai yang paling jauh yang dikenal!
Galaksi-galaksi yang paling awal diketahui
Spektrum mengungkapkan bahwa galaksi-galaksi ini secara aktif membentuk bintang-bintang dan mungkin tidak lebih dari 100 juta tahun, bahkan mungkin lebih muda. Namun, jumlah mereka dan kecerahan yang diamati menunjukkan bahwa galaksi bercahaya di pergeseran merah ini lebih sedikit dan kurang bercahaya daripada galaksi yang dipilih serupa lebih dekat dengan kita.
"Temuan kami menunjukkan bahwa sinar ultraviolet gabungan dari galaksi yang ditemukan tidak cukup untuk sepenuhnya mengionisasi gas di sekitarnya," jelas Malcom Bremer. “Ini membawa kita pada kesimpulan bahwa pasti ada lebih banyak galaksi yang lebih kecil dan kurang bercahaya di wilayah ruang yang kita pelajari, terlalu samar untuk dideteksi dengan cara ini. Pasti galaksi-galaksi yang masih tak terlihat ini yang memancarkan sebagian besar foton energik yang diperlukan untuk mengionisasi hidrogen di Semesta. ”
"Langkah selanjutnya adalah menggunakan VLT untuk menemukan galaksi yang lebih banyak dan lebih redup di pergeseran merah yang lebih tinggi", tambah Matthew Lehnert. "Dengan sampel yang lebih besar dari objek yang jauh seperti itu, kita kemudian dapat memperoleh wawasan tentang sifat mereka dan variasi kepadatannya di langit."
Premiere Inggris
Pengamatan yang disajikan di sini adalah di antara penemuan besar pertama oleh para ilmuwan Inggris sejak Inggris menjadi anggota ESO pada Juli 2002. Richard Wade dari Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC), yang mendanai langganan Inggris ke ESO, sangat senang : “Dalam bergabung dengan European Southern Observatory, para astronom Inggris telah diberikan akses ke fasilitas terkemuka dunia, seperti VLT. Hasil-hasil baru yang menarik ini, yang saya yakin akan ada lebih banyak lagi, menggambarkan bagaimana para astronom Inggris berkontribusi dengan penemuan-penemuan mutakhir. ”
Informasi lebih lanjut
Hasil yang dijelaskan dalam Siaran Pers ini akan muncul dalam jurnal penelitian Astrophysical Journal ("Luminous Lyman Break Galaksi di z> 5 dan Sumber Reionisasi" oleh M. D. Lehnert dan M. Bremer). Ini tersedia secara elektronik sebagai astro-ph / 0212431.
Catatan
[1]: Ini adalah Siaran Pers ESO / PPARC yang terkoordinasi. Versi rilis PPARC dapat ditemukan di sini.
[2]: Pekerjaan ini dilakukan oleh Malcolm Bremer (Universitas Bristol, Inggris) dan Matthew Lehnert (Max-Planck-Institut untuk Extraterrestrische Physik, Garching, Jerman).
[3]: Redshifts terukur dari galaksi di Bremer Deep Field adalah z = 4.8-5.8, dengan satu redshift tak terduga (dan mengejutkan) dari 6.6. Dalam astronomi, pergeseran merah menunjukkan fraksi di mana garis-garis dalam spektrum suatu benda digeser ke arah panjang gelombang yang lebih panjang. Redshift yang diamati dari galaksi jarak jauh memberikan perkiraan jaraknya. Jarak yang ditunjukkan dalam teks ini didasarkan pada usia Semesta 13,7 miliar tahun. Pada pergeseran merah yang ditunjukkan, garis Lyman-alpha dari atom hidrogen (panjang gelombang istirahat 121,6 nm) diamati pada 680 hingga 920 nm, yaitu di wilayah spektral merah.
Sumber Asli: Siaran Berita ESO
