Penemuan Cincin Einstein Pertama oleh Teleskop Euclid Membantu Menimbang Materi Gelap

TELESKOP luar angkasa Euclid, secara kebetulan, menemukan cincin Einstein pertamanya, dan penemuan ini sangat menakjubkan. Selain daya tarik estetisnya, cincin Einstein yang sempurna ini memungkinkan para peneliti untuk "menimbang" materi gelap di pusat galaksi yang terletak hampir 600 juta tahun cahaya jauhnya.

Pesawat luar angkasa dari Badan Antariksa Eropa (ESA), yang diluncurkan pada Juli 2023, menemukan lensa gravitasi kuat pertama saat mulai membangun peta 3D paling akurat yang pernah dibuat tentang alam semesta.

Peta ini akan menyelami sejarah kosmik selama 10 miliar tahun, membantu para ilmuwan menyelidiki misteri alam semesta gelap: materi gelap dan energi gelap. Oleh karena itu, Euclid mendapat julukan tidak resmi "detektif alam semesta gelap."

Baca juga : Teleskop Euclid Milik ESA Mengungkap Gambar Pertama dari Peta 3D dengan 14 Juta Galaksi

Lensa gravitasi yang dimaksud adalah galaksi NGC 6505, yang terletak sekitar 590 juta tahun cahaya dari Bumi. Meskipun ini terdengar seperti jarak yang luar biasa, ini sebenarnya relatif dekat untuk sebuah lensa gravitasi.

"Penemuan lensa gravitasi kuat pertama oleh Euclid memiliki karakteristik unik," kata anggota tim dan peneliti dari Institut Nasional Astrofisika, Massimo Meneghetti, dalam sebuah pernyataan. 

"Sangat jarang menemukan galaksi yang relatif dekat dengan kita, seperti yang ditemukan dalam katalog NGC (Katalog Galaksi Baru), salah satu katalog galaksi terdekat yang bertindak sebagai lensa gravitasi kuat."

Galaksi yang begitu dekat dengan Bima Sakti umumnya tidak dapat memfokuskan cahaya dari sumber latar belakang cukup kuat untuk membentuk gambar-gambar ganda, kecuali jika galaksi tersebut mengandung sejumlah besar materi di wilayah pusatnya.

Cahaya yang membentuk cincin Einstein sempurna yang terlihat oleh Euclid berasal dari galaksi yang jauh lebih jauh. Jaraknya sangat jauh, sehingga melakukan perjalanan menuju kita selama sekitar 4,4 miliar tahun, yang berarti ketika cahaya itu meninggalkan sumbernya, tata surya baru berusia sekitar 200 juta tahun.

Tim di balik penelitian ini menamai lensa ini "Lensa Altieri" setelah penemunya, astronom Bruno Altieri.

"Pembentukan cincin Einstein lengkap seperti yang terlihat pada NGC 6505 adalah kejadian yang lebih langka karena membutuhkan agar galaksi lensa dan galaksi sumber sejajar sempurna dengan teleskop kita," lanjut Meneghetti. "Oleh karena itu, kami tidak mengharapkan Euclid akan mengamati banyak lensa seperti NGC 6505."

"Meskipun mempertimbangkan luas langit yang akan dipetakan selama misi ini, kami memperkirakan dapat menemukan paling banyak 20 lensa seperti ini."

Apa itu Cincin Einstein?

Cincin Einstein mendapat namanya dari fisikawan paling terkenal dalam sejarah karena mereka muncul dari elemen teori relativitas umum Einstein tahun 1915, yang disebut "lensa gravitasi."

Sebagai hasil dari lensa gravitasi, seperti yang dijelaskan sebelumnya, sebuah sumber cahaya latar belakang tunggal dapat muncul di beberapa tempat dalam satu gambar yang diambil oleh teleskop seperti Euclid. Objek-objek ini dapat membentuk susunan seperti cincin Einstein, salib Einstein, dan bahkan zig-zag Einstein yang lebih langka.

Lensa gravitasi NGC 6505 ditemukan secara kebetulan di salah satu area langit pertama yang diamati oleh Euclid, hanya dua bulan setelah peluncurannya pada Juli 2023 dan selama fase verifikasi misinya.

Seperti yang dijelaskan sebelumnya, distribusi cahaya dari sumber latar belakang terkait erat dengan massa lensa gravitasi, dalam hal ini, NGC 6505.

Ini berarti bahwa cincin Einstein ini dapat digunakan sebagai probe untuk distribusi massa galaksi tersebut, termasuk massa materi gelap yang tidak terlihat.

Selain itu, karena lensa Altieri memiliki radius yang lebih kecil daripada NGC 6505, tim dapat menyelidiki komposisi dan struktur wilayah pusat galaksi, di mana wilayah tersebut didominasi oleh bintang dan di mana materi gelap kurang mencolok.

"Karena lensa gravitasi adalah metode yang paling akurat untuk mengukur massa, dengan menggabungkan model cincin Einstein dan distribusi bintang di galaksi, kami dapat mengukur bahwa fraksi massa yang terdiri dari materi gelap di pusat lensa hanya 11%," kata anggota tim Giulia Despali dari Universitas Bologna. "Kami ingat materi gelap membentuk sekitar 85% dari total materi di alam semesta kita, jadi wilayah pusat galaksi benar-benar sangat khas."

Tim dapat mengukur dengan tepat sifat-sifat NGC 6505. Ini mengungkapkan struktur kompleks yang bervariasi dengan jarak dari pusat. Mereka juga dapat memperkirakan proporsi bintang bermassa rendah dan bintang bermassa tinggi, sebuah kualitas yang disebut fungsi massa awal.

"Observasi baru Euclid, oleh karena itu, membantu kami memahami lebih banyak tentang alam semesta gelap serta proses pembentukan dan evolusi galaksi," lanjut Despali.

Gambar seperti Cincin Einstein yang sempurna ini adalah manifestasi dari lensa gravitasi kuat, tetapi ke depannya, Euclid akan menggunakan distorsi gravitasi kecil dari "lensa gravitasi lemah" untuk mempelajari alam semesta gelap.

Meskipun diperkirakan Euclid hanya akan mengungkap sekitar 20 kejadian lensa gravitasi kuat seperti Lensa Altieri, teleskop luar angkasa ini diperkirakan akan menemukan lebih dari seratus ribu lensa gravitasi lainnya di 14.000 derajat kuadrat langit yang akan diamati selama misinya.

Hasilnya akan menjadi peta rinci tentang distribusi materi, baik yang terlihat maupun gelap, di galaksi dan gugus galaksi pada berbagai jarak dari alam semesta lokal. Dengan demikian, Euclid akan membantu mempelajari sifat dan evolusi materi gelap dan energi gelap seiring waktu. (Space/Z-3)