Peneliti Temukan Pertumbuhan Galaksi Inside-Out di Alam Semesta Awal

ASTRONOM telah menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) yang dikelola oleh NASA dan ESA untuk mengamati pertumbuhan galaksi inside-out di alam semesta awal, hanya 700 juta tahun setelah Big Bang. Galaksi ini meskipun hanya seratus kali lebih kecil dari Bima Sakti, menunjukkan kematangan yang mengejutkan untuk usia semuda itu.

Mirip dengan sebuah kota besar, galaksi ini memiliki kumpulan bintang yang padat di intinya, namun menjadi kurang padat di pinggiran galaksi. Selain itu, galaksi ini mulai memperluas diri dengan percepatan pembentukan bintang di daerah luar. Penemuan ini merupakan deteksi paling awal dari pertumbuhan galaksi yang dilakukan dari dalam ke luar. Sebelum JWST, tidak mungkin untuk mempelajari pertumbuhan galaksi di masa-masa awal sejarah alam semesta.

Tim peneliti yang dipimpin oleh Universitas Cambridge menyatakan bahwa mempelajari galaksi serupa dapat membantu kita memahami bagaimana galaksi berubah dari awan gas menjadi struktur kompleks yang kita lihat hari ini. Hasil penelitian ini dipublikasikan di jurnal Nature Astronomy.

Baca juga : Galaksi Berotasi Tertua REBELS-25 Menantang Teori Evolusi Galaksi

“Pertanyaan tentang bagaimana galaksi berevolusi seiring waktu kosmik adalah penting dalam astrofisika,” kata Dr. Sandro Tacchella, penulis utama dari Laboratorium Cavendish di Cambridge. “Kami telah memiliki banyak data yang sangat baik selama sepuluh juta tahun terakhir dan untuk galaksi di sudut alam semesta kita, tetapi sekarang dengan JWST, kami bisa mendapatkan data observasional dari miliaran tahun yang lalu, menjelajahi satu miliar tahun pertama sejarah kosmik, yang membuka banyak pertanyaan baru.”

Galaksi yang kita amati hari ini tumbuh melalui dua mekanisme utama: menarik gas untuk membentuk bintang baru, atau bergabung dengan galaksi yang lebih kecil. Apakah mekanisme berbeda ini juga berlaku di alam semesta awal masih menjadi pertanyaan terbuka yang ingin dijawab astronom dengan JWST.

“Anda mengharapkan galaksi dimulai kecil saat awan gas runtuh di bawah gravitasnya sendiri, membentuk inti bintang yang sangat padat dan mungkin lubang hitam,” jelas Tacchella. “Saat galaksi tumbuh dan pembentukan bintang meningkat, ini mirip dengan peluncur figure skater: saat peluncur menarik lengan mereka, mereka mengumpulkan momentum dan berputar semakin cepat. Galaksi juga mirip, dengan gas yang terakumulasi dari jarak yang semakin jauh memutar galaksi, itulah sebabnya mereka sering membentuk bentuk spiral atau cakram.”

Baca juga : Astronom Menemukan Kelas Baru Lubang Hitam Raksasa yang Jauh Lebih Besar dari Supermasif

Galaksi ini, yang diamati sebagai bagian dari kolaborasi JADES (JWST Advanced Extragalactic Survey), aktif membentuk bintang di alam semesta awal. Dengan inti yang sangat padat, galaksi ini memiliki kerapatan yang serupa dengan galaksi elips besar saat ini, meskipun usianya relatif muda. Sebagian besar pembentukan bintang terjadi jauh dari inti, dengan 'kelompok' pembentukan bintang yang bahkan lebih jauh.

Aktivitas pembentukan bintang sangat meningkat di pinggiran, seiring dengan penyebaran pembentukan bintang dan pertumbuhan ukuran galaksi. Jenis pertumbuhan ini telah diprediksi melalui model teoritis, tetapi kini dengan JWST, hal ini dapat diamati.

“Salah satu dari banyak alasan mengapa JWST sangat transformatif bagi kami sebagai astronom adalah karena kami sekarang dapat mengamati apa yang sebelumnya diprediksi melalui pemodelan,” kata William Baker, penulis bersama dan mahasiswa PhD di Cavendish. “Ini seperti dapat memeriksa pekerjaan rumah Anda.”

Baca juga : Astronom Temukan Trio Bintang Unik dengan Bantuan Kecerdasan Buatan dan TESS

Dengan menggunakan JWST, para peneliti mengekstrak informasi dari cahaya yang dipancarkan oleh galaksi pada berbagai panjang gelombang, yang kemudian digunakan untuk memperkirakan jumlah bintang muda versus bintang tua, yang dikonversi menjadi perkiraan massa bintang dan laju pembentukan bintang.

Karena galaksi ini sangat kompak, gambar individual galaksi dimodelkan untuk mempertimbangkan efek instrumental. Dengan menggunakan pemodelan populasi bintang yang mencakup emisi gas dan penyerapan debu, para peneliti menemukan bintang tua di inti, sementara komponen cakram di sekelilingnya sedang mengalami pembentukan bintang yang sangat aktif. Galaksi ini menggandakan massa bintangnya di pinggiran setiap sekitar sepuluh juta tahun, yang sangat cepat, dibandingkan dengan Bima Sakti yang hanya menggandakan massanya setiap sepuluh miliar tahun.

Kepadatan inti galaksi, serta tingginya laju pembentukan bintang, menunjukkan bahwa galaksi muda ini kaya akan gas yang dibutuhkannya untuk membentuk bintang baru, yang mungkin mencerminkan kondisi berbeda di alam semesta awal.

“Tentu saja, ini hanya satu galaksi, jadi kami perlu tahu apa yang dilakukan galaksi lain pada saat itu,” kata Tacchella. “Apakah semua galaksi seperti galaksi ini? Kami sekarang sedang menganalisis data serupa dari galaksi lain. Dengan melihat galaksi yang berbeda sepanjang waktu kosmik, kami mungkin dapat merekonstruksi siklus pertumbuhan dan menunjukkan bagaimana galaksi tumbuh hingga ukuran akhirnya saat ini.” (H-2)